細胞分化
細胞分化是指同一起源的細胞逐漸產生具有不同形態結構和功能特征細胞群的過程。細胞分化的實質是基因組在時間和空間上的選擇性表達，通過開啟或關閉不同基因的表達，產生最終的特征蛋白。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，稱為抗體，以應對被稱為抗原的特定物質。這些抗體由血漿和淋巴系統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節肥大細胞的分化、存活和功能。SCF和IL-3是肥大細胞發育的關鍵調節因子，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鍵因子。IL-10是一種主要由調節性T細胞產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
