CAL技術源自於英文cell-assisted lipotransfer，全稱爲細胞輔助脂肪移植技術，由日本學者Yoshimura於2006年提出。其基本方法是，在常規脂肪移植過程中，由一部分脂肪組織中提取幹細胞成分，之後與其餘的脂肪組織混合，形成脂肪組織-幹細胞複合物，共同移植至受區。此技術的目的在於提高脂肪移植的成活率。在瞭解CAL技術之前，有必要對幹細胞的基本概念有所瞭解。本章將對幹細胞的基礎知識作一簡要介紹，並在此基礎上對CAL技術的原理和應用加以闡釋。第1節 幹細胞的基礎知識一、幹細胞的基本特性

幹細胞（stem cell）是指同時具有自我更新（self-renewal）和分化（differentiation）能力的細胞。此類細胞有兩個基本特性，一是可以自我更新，二是可以分化成爲多種類型的細胞，即多向分化的潛能（pluripotent）。凡是幹細胞都必須同時具有自我更新和多向分化這兩大特性。

（一）自我更新能力

幹細胞自我更新能力是指在母細胞分裂形成的兩個子細胞中，至少有一個具有與母細胞相同的自我更新和分化的能力。細胞在分裂時有兩種形式，一種是對稱性分裂（symmetric division），一種是不對稱性分裂（asymmetric division）。對稱性分裂指細胞經分裂後產生兩個與母本細胞完全一致的細胞，例如胚胎幹細胞在分裂時可對稱性分裂，產生兩個子代細胞與原來完全一樣。而一些成體幹細胞在分裂時常爲不對稱性分裂，即細胞分裂後一個子代細胞與原來母體細胞一樣，另一個子代細胞是有某些特定功能的細胞。無論是對稱性分裂還是不對稱性分裂，至少可以產生一個與母體細胞完全一樣的細胞，這一過程稱爲自我更新。

自我更新的意義在於，母體細胞可以保持自身的數量，使之不會因爲細胞分裂而耗竭，保持一定量的細胞庫，並保持細胞特性的穩定性。在胚胎幹細胞進行對稱性分裂後，可以產生大量具有相同特性的細胞，並可以無限制的增殖而提供大量的幹細胞。組織幹細胞如造血幹細胞或肌肉乾細胞等分裂後，一個變爲有特定功能的細胞，一個可以保持與原來一樣，使幹細胞的來源不至於因分裂而減少，防止最終消耗殆盡。這是幹細胞的一個重要特徵。

（二）多向分化能力

幹細胞除了能夠保持自身的特性以外，還可以分化成爲多種類型的細胞，即多向分化能力。分化是指在母細胞分裂形成的子細胞中，至少具有一種與母細胞不同的表現型。正因爲幹細胞具有的多向分化能力，才使得幹細胞可以分化成爲多種有特定功能的細胞，進而發揮其生理作用。

祖細胞（progenitor cell）是一種可以分化成爲其他類型的細胞，如髓系祖細胞（myeloid progenitor cell）只能分化爲粒細胞、紅細胞及巨噬細胞等髓系細胞。雖然這也表現出多向分化的特性，但這種祖細胞不能分化成淋巴系細胞，只有幹細胞才能分化成髓系和淋巴系兩種細胞。而且，這種祖細胞雖然也有一定的自我更新能力，但不能長期持續。因此，祖細胞與幹細胞完全不同而不能稱爲幹細胞。這一點在體外培養時易於鑑定，但在體內很難區分。因此，文獻中常見“stem cell-progenitor”的提法即幹/祖細胞。

體細胞（somatic cell）如中性粒細胞、心肌細胞等，在分裂時可以對稱性分裂，產生兩個與自身相同的細胞，但是不具有多向分化的功能，不能變成其他種類的細胞。因此，也不能稱爲幹細胞。

（三）幹細胞的微環境單元

幹細胞通過接受有關的信號，決定是進行自我更新，還是一邊更新一邊分化，或者不更新全部進行分化。幹細胞通過其周圍的細胞、分泌因子、細胞外基質以及細胞的直接接觸等各種各樣的信號刺激決定其命運。這些包括幹細胞自身在內的維持幹細胞特性的周圍環境，稱爲幹細胞微環境單元（niche）。幹細胞的存在與微環境單元密不可分，幹細胞和由微環境單元形成的幹細胞支持結構統稱爲幹細胞系統。

微環境單元不僅具有維持幹細胞自我更新的功能，在成熟個體幹細胞維持模式中，還可以通過完全不進行自我更新而維持幹細胞的狀態。這種狀態的維持與微環境單元有關。在維持休眠狀態的微環境單元中，部分脫離微環境單元的幹細胞進行自我更新，其中一部分細胞重新回到微環境單元中，並保留幹細胞的性質，其他未回到微環境單元的細胞則進行分化。在成體組織中，幹細胞在微環境單元中處於靜息狀態。一旦機體組織受到損傷需要修復，在特殊信號的刺激下，微環境單元被活化，幹細胞發生定向分化，參與組織的再生和損傷的修復。

二、幹細胞的基本種類

目前，最爲常用的幹細胞包括胚胎幹細胞（embryonic stem cell，ESC）、組織幹細胞（somatic stem cell，SSC）和誘導多能幹細胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）。SSC又包括胎兒組織幹細胞（fetal tissue stem cells）和成人組織幹細胞（adult tissue stem cell）。

（一）胚胎幹細胞（ESC）

胚胎幹細胞胚經過多次卵裂後，依次形成桑葚胚（morula）、囊胚（blastocyst）。囊胚階段內細胞團分離後，在特定的培養條件下能夠維持其多能性，並形成可無限增殖的細胞，稱爲胚胎幹細胞（ESC），這是一種在哺乳動物早期胚胎髮育着牀前取材而得到的細胞。ESC可以分化成爲包括生殖細胞在內的所有體細胞，其與全能幹細胞的區別是不能形成胚外組織。ESC具有典型的多能性和穩定的自我更新能力，是細胞生物學研究常用的細胞類型。

（二）組織幹細胞（SSC）

細胞着牀後，經過胚胎的發育，形成胎兒。在胎兒、新生兒以及人體發育的各個階段的各種組織器官中都存在着各種各樣的幹細胞，這些幹細胞稱爲組織幹細胞（SSC）或者成體幹細胞（adult stem cell，ASC）。實際上，ASC也包括胎兒的幹細胞，因此稱爲SSC較爲合適。相對未分化的細胞，它實際上是指已經分化的組織和器官中的細胞。其分化方向可以是多向的，因此屬於多能幹細胞。在各個組織中，存在着組織幹細胞分化成前體細胞，前體細胞再分化成終末分化細胞的等級體系，稱之爲幹細胞系統。組織幹細胞（成體幹細胞）由於來自於成體，可以採用人工的方法獲取，便於臨牀應用，因此是目前最接近於臨牀應用的幹細胞。常見的種類包括造血幹細胞、間充質幹細胞、表皮幹細胞、生殖幹細胞、腫瘤幹細胞等。

間充質幹細胞（mesenchymal stem/stromal cell，MSC）最早在骨髓中發現。後續的大量研究證實，在脂肪組織中存在着和骨髓一樣的間充質幹細胞，稱爲脂肪源性幹細胞（adipose-derived stem cell，ADSC）。目前有關脂肪源性幹細胞的特性、基礎研究和臨牀應用前景已有大量報道，此類幹細胞也是與整形外科關係最爲密切的幹細胞。

（三）誘導多能幹細胞（iPSC）

儘管ESC具有優越的生物學性能，但由於倫理學和致瘤性等方面的問題，限制了其未來的臨牀應用。2006年，日本京都大學Yamanaka在《Cell》雜誌上發表了誘導多能幹細胞的研究工作。其基本研究方法是，通過將4個特定基因（Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc）轉入小鼠成纖維細胞，使之重編程而形成了具有與ESC相似的自我更新和多向分化能力的細胞，稱爲誘導多能幹細胞（iPSC），該項技術稱爲iPSC技術。iPSC具有分化的全能性，是一種新型的幹細胞。2007年Yamanaka等又應用相似方法將人的成纖維細胞誘導成人iPSC。目前，iPSC的研究已成爲生命科學領域的熱點，並已取得一些突破性進展。

與傳統的ESC技術和體細胞核移植技術不同，iPSC技術不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學的問題。並且iPSC可以採用患者自己的體細胞製備，能很好解決免疫排斥問題。因此，將其應用於組織、細胞替代治療和制定個性化治療方案有很好的應用前景。

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