細胞分化
細胞分化是指同一起源的細胞逐漸產(chǎn)生具有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特征細胞群的過程。細胞分化的實質(zhì)是基因組在時間和空間上的選擇性表達，通過開啟或關(guān)閉不同基因的表達，產(chǎn)生最終的特征蛋白。一般來說，細胞分化過程是不可逆的。所有的細胞都來源于干細胞，并在成熟后具備一定的功能，如肌肉細胞、血液細胞、神經(jīng)細胞和心臟細胞等（圖1）。分化極大地改變了細胞的大小、形狀、膜電位、代謝活動和對信號的反應性。
圖1.細胞分化的示意圖
*圖片來源于Journal of the Royal Society Interface的出版物 [1]
細胞分化是所有多細胞生物的發(fā)育、生長、繁殖和長壽的重要過程。多項研究表明，細胞因子和生長因子可用于體外試驗，刺激胚胎干細胞和iPSCs向外胚層、內(nèi)胚層、中胚層衍生物和生殖細胞分化。此外，大量的研究表明，髓系祖細胞在接受指令信號后分化為許多先天效應細胞亞群，這些信號通常由細胞因子提供，如IL-3、IL-4、IL-5和IL10。本文將介紹幾種常見細胞分化的細胞因子。
細胞因子和原生CD4+輔助細胞分化
在T細胞細胞因子的文章中提到，CD4+輔助細胞，也就是Th細胞，在不同細胞因子的刺激下，可以分化成幾個Th細胞亞型。最新分化的Th細胞亞型包括Th1、Th2、Th9、Th17、Th22和Tfh細胞。Th1細胞是在IL-12和IFNγ的刺激下從Th細胞分化出來的。IL4可單獨誘導Th細胞分化為Th2細胞。但如果IL-4與TGFβ一起，Th細胞將分化為Th9細胞。而Th17的分化細胞因子包括IL-1、IL-6、IL-23和TGFβ。此外，Th細胞在IL-6的刺激下才會分化為Tfh。但是，如果IL-6與TNFɑ一起作用，Th細胞就會分化成Th22細胞。
細胞因子和漿細胞分化
血漿細胞又稱血漿B細胞，是起源于骨髓的白細胞。漿細胞可以分泌大量的蛋白質(zhì)，稱為抗體，以應對被稱為抗原的特定物質(zhì)。這些抗體由血漿和淋巴系統(tǒng)從漿細胞運送到目標抗原的部位，并在那里開始中和抗原。B細胞分化為漿細胞，在細胞因子刺激下產(chǎn)生抗體，包括IFNγ、TGFβ、IL4、IL-2和IL-5等。其中，IFNγ可誘導B細胞分化為分泌IgG2a或IgG3抗體的漿細胞；IFNγ刺激分化的漿細胞可分泌IgA或IgG2b抗體；IL-4刺激分化的漿細胞可分泌IgE或IgG1抗體；IL-2、IL-4和IL-5刺激分化的漿細胞可分泌IgM抗體。
細胞因子和其他細胞分化
有一些細胞因子被證明可以調(diào)節(jié)肥大細胞的分化、存活和功能。SCF和IL-3是肥大細胞發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，這兩種細胞因子可以激活STAT5。IL-5是嗜酸性粒細胞分化、活化、存活和招募到炎癥部位的關(guān)鍵因子。IL-10是一種主要由調(diào)節(jié)性T細胞產(chǎn)生的抑制性細胞因子，可抑制T細胞增殖，增強B細胞分化。TGF-β、IL-8和Flt-3可刺激造血干細胞的自我更新。M-CSF只促進巨噬細胞系的生存、增殖、分化和活化。G-CSF是中性粒細胞分化、增殖和活化的必要條件。EPO可刺激紅細胞祖細胞增殖和分化為紅細胞。
參考文獻：
[1] Donnelly Hannah, Salmeron-Sanchez Manuel and Dalby Matthew J. Designing stem cell niches for differentiation and self-renewal. Journal of the Royal Society Interface. 2018
