CAL技术源自于英文cell-assisted lipotransfer，全称为细胞辅助脂肪移植技术，由日本学者Yoshimura于2006年提出。其基本方法是，在常规脂肪移植过程中，由一部分脂肪组织中提取干细胞成分，之后与其余的脂肪组织混合，形成脂肪组织-干细胞复合物，共同移植至受区。此技术的目的在于提高脂肪移植的成活率。在了解CAL技术之前，有必要对干细胞的基本概念有所了解。本章将对干细胞的基础知识作一简要介绍，并在此基础上对CAL技术的原理和应用加以阐释。第1节 干细胞的基础知识

一、干细胞的基本特性

干细胞（stem cell）是指同时具有自我更新（self-renewal）和分化（differentiation）能力的细胞。此类细胞有两个基本特性，一是可以自我更新，二是可以分化成为多种类型的细胞，即多向分化的潜能（pluripotent）。凡是干细胞都必须同时具有自我更新和多向分化这两大特性。

（一）自我更新能力

干细胞自我更新能力是指在母细胞分裂形成的两个子细胞中，至少有一个具有与母细胞相同的自我更新和分化的能力。细胞在分裂时有两种形式，一种是对称性分裂（symmetric division），一种是不对称性分裂（asymmetric division）。对称性分裂指细胞经分裂后产生两个与母本细胞完全一致的细胞，例如胚胎干细胞在分裂时可对称性分裂，产生两个子代细胞与原来完全一样。而一些成体干细胞在分裂时常为不对称性分裂，即细胞分裂后一个子代细胞与原来母体细胞一样，另一个子代细胞是有某些特定功能的细胞。无论是对称性分裂还是不对称性分裂，至少可以产生一个与母体细胞完全一样的细胞，这一过程称为自我更新。

自我更新的意义在于，母体细胞可以保持自身的数量，使之不会因为细胞分裂而耗竭，保持一定量的细胞库，并保持细胞特性的稳定性。在胚胎干细胞进行对称性分裂后，可以产生大量具有相同特性的细胞，并可以无限制的增殖而提供大量的干细胞。组织干细胞如造血干细胞或肌肉干细胞等分裂后，一个变为有特定功能的细胞，一个可以保持与原来一样，使干细胞的来源不至于因分裂而减少，防止最终消耗殆尽。这是干细胞的一个重要特征。

（二）多向分化能力

干细胞除了能够保持自身的特性以外，还可以分化成为多种类型的细胞，即多向分化能力。分化是指在母细胞分裂形成的子细胞中，至少具有一种与母细胞不同的表现型。正因为干细胞具有的多向分化能力，才使得干细胞可以分化成为多种有特定功能的细胞，进而发挥其生理作用。

祖细胞（progenitor cell）是一种可以分化成为其他类型的细胞，如髓系祖细胞（myeloid progenitor cell）只能分化为粒细胞、红细胞及巨噬细胞等髓系细胞。虽然这也表现出多向分化的特性，但这种祖细胞不能分化成淋巴系细胞，只有干细胞才能分化成髓系和淋巴系两种细胞。而且，这种祖细胞虽然也有一定的自我更新能力，但不能长期持续。因此，祖细胞与干细胞完全不同而不能称为干细胞。这一点在体外培养时易于鉴定，但在体内很难区分。因此，文献中常见“stem cell-progenitor”的提法即干/祖细胞。

体细胞（somatic cell）如中性粒细胞、心肌细胞等，在分裂时可以对称性分裂，产生两个与自身相同的细胞，但是不具有多向分化的功能，不能变成其他种类的细胞。因此，也不能称为干细胞。

（三）干细胞的微环境单元

干细胞通过接受有关的信号，决定是进行自我更新，还是一边更新一边分化，或者不更新全部进行分化。干细胞通过其周围的细胞、分泌因子、细胞外基质以及细胞的直接接触等各种各样的信号刺激决定其命运。这些包括干细胞自身在内的维持干细胞特性的周围环境，称为干细胞微环境单元（niche）。干细胞的存在与微环境单元密不可分，干细胞和由微环境单元形成的干细胞支持结构统称为干细胞系统。

微环境单元不仅具有维持干细胞自我更新的功能，在成熟个体干细胞维持模式中，还可以通过完全不进行自我更新而维持干细胞的状态。这种状态的维持与微环境单元有关。在维持休眠状态的微环境单元中，部分脱离微环境单元的干细胞进行自我更新，其中一部分细胞重新回到微环境单元中，并保留干细胞的性质，其他未回到微环境单元的细胞则进行分化。在成体组织中，干细胞在微环境单元中处于静息状态。一旦机体组织受到损伤需要修复，在特殊信号的刺激下，微环境单元被活化，干细胞发生定向分化，参与组织的再生和损伤的修复。

二、干细胞的基本种类

目前，最为常用的干细胞包括胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）、组织干细胞（somatic stem cell，SSC）和诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）。SSC又包括胎儿组织干细胞（fetal tissue stem cells）和成人组织干细胞（adult tissue stem cell）。

（一）胚胎干细胞（ESC）

胚胎干细胞胚经过多次卵裂后，依次形成桑葚胚（morula）、囊胚（blastocyst）。囊胚阶段内细胞团分离后，在特定的培养条件下能够维持其多能性，并形成可无限增殖的细胞，称为胚胎干细胞（ESC），这是一种在哺乳动物早期胚胎发育着床前取材而得到的细胞。ESC可以分化成为包括生殖细胞在内的所有体细胞，其与全能干细胞的区别是不能形成胚外组织。ESC具有典型的多能性和稳定的自我更新能力，是细胞生物学研究常用的细胞类型。

（二）组织干细胞（SSC）

细胞着床后，经过胚胎的发育，形成胎儿。在胎儿、新生儿以及人体发育的各个阶段的各种组织器官中都存在着各种各样的干细胞，这些干细胞称为组织干细胞（SSC）或者成体干细胞（adult stem cell，ASC）。实际上，ASC也包括胎儿的干细胞，因此称为SSC较为合适。相对未分化的细胞，它实际上是指已经分化的组织和器官中的细胞。其分化方向可以是多向的，因此属于多能干细胞。在各个组织中，存在着组织干细胞分化成前体细胞，前体细胞再分化成终末分化细胞的等级体系，称之为干细胞系统。组织干细胞（成体干细胞）由于来自于成体，可以采用人工的方法获取，便于临床应用，因此是目前最接近于临床应用的干细胞。常见的种类包括造血干细胞、间充质干细胞、表皮干细胞、生殖干细胞、肿瘤干细胞等。

间充质干细胞（mesenchymal stem/stromal cell，MSC）最早在骨髓中发现。后续的大量研究证实，在脂肪组织中存在着和骨髓一样的间充质干细胞，称为脂肪源性干细胞（adipose-derived stem cell，ADSC）。目前有关脂肪源性干细胞的特性、基础研究和临床应用前景已有大量报道，此类干细胞也是与整形外科关系最为密切的干细胞。

（三）诱导多能干细胞（iPSC）

尽管ESC具有优越的生物学性能，但由于伦理学和致瘤性等方面的问题，限制了其未来的临床应用。2006年，日本京都大学Yamanaka在《Cell》杂志上发表了诱导多能干细胞的研究工作。其基本研究方法是，通过将4个特定基因（Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc）转入小鼠成纤维细胞，使之重编程而形成了具有与ESC相似的自我更新和多向分化能力的细胞，称为诱导多能干细胞（iPSC），该项技术称为iPSC技术。iPSC具有分化的全能性，是一种新型的干细胞。2007年Yamanaka等又应用相似方法将人的成纤维细胞诱导成人iPSC。目前，iPSC的研究已成为生命科学领域的热点，并已取得一些突破性进展。

与传统的ESC技术和体细胞核移植技术不同，iPSC技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。并且iPSC可以采用患者自己的体细胞制备，能很好解决免疫排斥问题。因此，将其应用于组织、细胞替代治疗和制定个性化治疗方案有很好的应用前景。