细胞分化
细胞分化是指同一起源的细胞逐渐产生具有不同形态结构和功能特征细胞群的过程。细胞分化的实质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过开启或关闭不同基因的表达，产生最终的特征蛋白。一般来说，细胞分化过程是不可逆的。所有的细胞都来源于干细胞，并在成熟后具备一定的功能，如肌肉细胞、血液细胞、神经细胞和心脏细胞等（图1）。分化极大地改变了细胞的大小、形状、膜电位、代谢活动和对信号的反应性。
图1.细胞分化的示意图
*图片来源于Journal of the Royal Society Interface的出版物 [1]
细胞分化是所有多细胞生物的发育、生长、繁殖和长寿的重要过程。多项研究表明，细胞因子和生长因子可用于体外试验，刺激胚胎干细胞和iPSCs向外胚层、内胚层、中胚层衍生物和生殖细胞分化。此外，大量的研究表明，髓系祖细胞在接受指令信号后分化为许多先天效应细胞亚群，这些信号通常由细胞因子提供，如IL-3、IL-4、IL-5和IL10。本文将介绍几种常见细胞分化的细胞因子。
细胞因子和原生CD4+辅助细胞分化
在T细胞细胞因子的文章中提到，CD4+辅助细胞，也就是Th细胞，在不同细胞因子的刺激下，可以分化成几个Th细胞亚型。最新分化的Th细胞亚型包括Th1、Th2、Th9、Th17、Th22和Tfh细胞。Th1细胞是在IL-12和IFNγ的刺激下从Th细胞分化出来的。IL4可单独诱导Th细胞分化为Th2细胞。但如果IL-4与TGFβ一起，Th细胞将分化为Th9细胞。而Th17的分化细胞因子包括IL-1、IL-6、IL-23和TGFβ。此外，Th细胞在IL-6的刺激下才会分化为Tfh。但是，如果IL-6与TNFɑ一起作用，Th细胞就会分化成Th22细胞。
细胞因子和浆细胞分化
血浆细胞又称血浆B细胞，是起源于骨髓的白细胞。浆细胞可以分泌大量的蛋白质，称为抗体，以应对被称为抗原的特定物质。这些抗体由血浆和淋巴系统从浆细胞运送到目标抗原的部位，并在那里开始中和抗原。B细胞分化为浆细胞，在细胞因子刺激下产生抗体，包括IFNγ、TGFβ、IL4、IL-2和IL-5等。其中，IFNγ可诱导B细胞分化为分泌IgG2a或IgG3抗体的浆细胞；IFNγ刺激分化的浆细胞可分泌IgA或IgG2b抗体；IL-4刺激分化的浆细胞可分泌IgE或IgG1抗体；IL-2、IL-4和IL-5刺激分化的浆细胞可分泌IgM抗体。
细胞因子和其他细胞分化
有一些细胞因子被证明可以调节肥大细胞的分化、存活和功能。SCF和IL-3是肥大细胞发育的关键调节因子，这两种细胞因子可以激活STAT5。IL-5是嗜酸性粒细胞分化、活化、存活和招募到炎症部位的关键因子。IL-10是一种主要由调节性T细胞产生的抑制性细胞因子，可抑制T细胞增殖，增强B细胞分化。TGF-β、IL-8和Flt-3可刺激造血干细胞的自我更新。M-CSF只促进巨噬细胞系的生存、增殖、分化和活化。G-CSF是中性粒细胞分化、增殖和活化的必要条件。EPO可刺激红细胞祖细胞增殖和分化为红细胞。
参考文献：
[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
