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干細(xì)胞是原始且未特化的細(xì)胞，它是未充分分化、具有再生各種組織器官的潛在功能。干細(xì)胞存在所有多細(xì)胞組織里，能經(jīng)由有絲分裂與分化來分裂成多種的特化細(xì)胞，而且可以利用自我更新來提供更多干細(xì)胞。干細(xì)胞主要具有以下三個(gè)特征：
 (一)細(xì)胞的更新
干細(xì)胞能通過有絲分裂產(chǎn)生子代干細(xì)胞。干細(xì)胞的分裂過程與普通的體細(xì)胞有所不同。高等動物的成體干細(xì)胞通過不對稱分裂產(chǎn)生非對稱的細(xì)胞決定子分割，使得一部分子代獲得維持干細(xì)胞狀態(tài)所必需的信息而成為子代干細(xì)胞，另外一部分子代細(xì)胞則不得不走向分化。也就是說，一個(gè)干細(xì)胞的后代中，只有一部分子代細(xì)胞可能保持與父代細(xì)胞相同的干細(xì)胞特征，另外一部分則喪失了干細(xì)胞的功能。 
(二)細(xì)胞的多向分化
干細(xì)胞是一群非特化、無具體功能的細(xì)胞。干細(xì)胞的一個(gè)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(xì)胞不能像心肌細(xì)胞一樣完成泵血功能，也不能像紅細(xì)胞一樣完成氧傳遞功能，更不能像神經(jīng)細(xì)胞一樣處理神經(jīng)信號。但是，這種非特化的細(xì)胞能演變?yōu)槎喾N特化的細(xì)胞，形成相應(yīng)的組織，這便是分化。分化是一個(gè)復(fù)雜的過程，目前尚未清楚其全部的機(jī)制。 
(三)干細(xì)胞分裂和分化的調(diào)控
干細(xì)胞分裂和分化的調(diào)控機(jī)制十分復(fù)雜，目前僅對其有初步的了解。干細(xì)胞啟動不對稱分裂的調(diào)控機(jī)制在于：由外來信號啟動特定因子的自分泌過程，包括細(xì)胞不對稱分裂存在的反應(yīng)蛋白、控制基因表達(dá)的核內(nèi)因子，干細(xì)胞與非干細(xì)胞子代細(xì)胞的染色體修飾，以及在瞬時(shí)擴(kuò)增過程中控制細(xì)胞分裂周期時(shí)鐘的啟動因子等。
同時(shí)，干細(xì)胞的分裂和分化還受諸多外在調(diào)控因素的影響。控制干細(xì)胞發(fā)展“命運(yùn)”的外在因素統(tǒng)稱為干細(xì)胞微環(huán)境，即通常所說的生態(tài)位。對于不對稱分裂及群體不對稱分裂的干細(xì)胞，生態(tài)位同樣顯得極其重要。這其中涉及干細(xì)胞與干細(xì)胞之間、干細(xì)胞與非干細(xì)胞子代細(xì)胞之間以及其與周圍細(xì)胞之間復(fù)雜的近距及遠(yuǎn)程信號作用機(jī)制。