(一)更新

    干細胞 能通過有絲分裂產(chǎn)生子代干細胞。干細胞的分裂過程與普通的體細胞有所不同。高等動物的成體干細胞通過不對稱分裂產(chǎn)生非對稱的細胞決定子分割，使得一部分子代獲得維持干細胞狀態(tài)所必需的信息而成為子代干細胞，另外一部分子代細胞則不得不走向分化。也就是說，一個干細胞的后代中，只有一部分子代細胞可能保持與父代細胞相同的干細胞特征，另外一部分則喪失了干細胞的功能。

    干細胞的不對稱分裂主要有兩種方式：一種方式是，細胞嚴格遵循不對稱分裂的方式(如果蠅的卵細胞)，一個干細胞分裂后，產(chǎn)生一個子代干細胞和一個已分化細胞。這種分裂方式主要發(fā)生在低級動物，如單一細胞生物體及無脊椎動物。另一種不對稱分裂方式則不同(主要發(fā)生于生物體的干細胞)，細胞分裂后產(chǎn)生的干細胞有多種可能，即可以是子代干細胞，也可以是定向祖細胞。干細胞與定向祖細胞之間，有著連續(xù)的“譜系”，干細胞和定向祖細胞分別居于此連續(xù)譜系的兩端。多數(shù)哺乳動物的組織干細胞采用此種方式進行自我更新。這種干細胞不嚴格執(zhí)行不對稱分裂的規(guī)定，但從群體水平上看，其干細胞仍然保持著嚴格的不對稱分裂。

    盡管兩者不對稱分裂的機制不同，但都牽涉到多重反饋調(diào)節(jié)及細胞間相互作用機制。在特殊的生理需求下(如失血或表皮損傷)，機體將啟動應對機制，促成相關(guān)干細胞進入不對稱分裂狀態(tài)，從而達到功能恢復。

(二)多向分化

    干細胞是一群非特化(unspecialized)、無具體功能的細胞。干細胞的一個根本屬性便是其不擁有任何組織特異性結(jié)構(gòu)，也不產(chǎn)生特定的功能。也就是說，通常條件下干細胞不能像心肌細胞一樣完成泵血功能，也不能像紅細胞一樣完成氧傳遞功能，更不能像神經(jīng)細胞一樣處理神經(jīng)信號。但是，這種非特化的細胞能演變?yōu)槎喾N特化的細胞(specialized cells)，形成相應的組織，這便是分化(differentiation)。分化是一個復雜的過程，目前尚未清楚其全部的機制。

經(jīng)典的于細胞理論認為，干細胞具有向多種特化細胞分化的能力。通常，這種分化能力被認為只發(fā)生在干細胞所屬組織的主體細胞類群內(nèi)(不包括干細胞)――位于骨髓內(nèi)的造血類群干細胞，在正常情況下只能產(chǎn)生多種血液細胞，如紅細胞、白細胞及血小板，而不能形成來源部位*不同的細胞，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元。但是，zui近的研究認為，以上的“界限”并不是不可打破的。實驗表明，骨髓內(nèi)的造血干細胞除能分化為血液細胞外，還能在特定微環(huán)境下轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元，肝臟來源的干細胞能轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u細胞，甚至造血干細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾募〖毎?，這便是干細胞可塑性(plasticity)的體現(xiàn)。

(三)干細胞分裂和分化的調(diào)控

    干細胞分裂和分化的調(diào)控機制十分復雜，目前僅對其有初步的了解。干細胞啟動不對稱分裂的調(diào)控機制在于：由外來信號啟動特定因子的自分泌過程，包括細胞不對稱分裂存在的反應蛋白、控制基因表達的核內(nèi)因子，干細胞與非干細胞子代細胞的染色體修飾，以及在瞬時擴增過程中控制細胞分裂周期時鐘的啟動因子等。

    同時，干細胞的分裂和分化還受諸多外在調(diào)控因素的影響?？刂聘杉毎l(fā)展“命運”的外在因素統(tǒng)稱為干細胞微環(huán)境，即通常所說的生態(tài)位(niche)。對于不對稱分裂及群體不對稱分裂的干細胞，生態(tài)位同樣顯得極其重要。這其中涉及干細胞與干細胞之間、干細胞與非干細胞子代細胞之間以及其與周圍細胞之間復雜的近距及遠程信號作用機制。主要包括多種細胞因子、細胞膜蛋白的信息介導以及整聯(lián)蛋白與細胞外基質(zhì)之間的相互作用。