干细胞 (Stem cell, SC) 能够分化形成体内所有不同类型的细胞，具有独特的自我更新和重建功能组织的能力。干细胞有几个主要类别，“多能” 干细胞 (胚胎干细胞，ESCs 和诱导多能干细胞，iPSCs) 和非胚胎或体细胞干细胞 (通常称为 “成体” 干细胞，ASCs)。

多能干细胞具有分化成人身体所有细胞的能力。科学家在实验室中制造出诱导多能干细胞。这些细胞的行为方式与胚胎干细胞相似，且相比胚胎干细胞会面临较少的伦理学和法律相关的争议，在再生医学、神经退行性疾病建模和药物筛选等领域拥有巨大前景^[1][2]。

成体干细胞存在于组织或器官中，可以分化产生该组织或器官的特殊细胞类型，包括神经干细胞 (NSCs)，造血干细胞 (HSCs)，间充质干细胞 (MSCs)，心脏干细胞 (CSCs) 等^[3][4]。

干细胞需要生长因子和营养物质共同作用来保持分化和发育。干细胞培养所需的细胞因子主要属于转化生长因子-β 超家族 (TGF-βs) 和集落刺激因子 (CSFs) 两大类别。

转化生长因子-β 超家族 (TGF-βs)：是最大的分泌性生长因子家族，其中包括 TGF-β (TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3)、骨形态发生蛋白 (BMP)、激活素 (Activin A) 和抑制素 (Inhibin) 等。干细胞培养中，TGF-β 可以诱导多种间充质干细胞 (MSCs) 的定向分化，调节间充质干细胞免疫抑制功能。

集落刺激因子 (CSFs)：包括巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子 (G-CSF) 和多能集落刺激因子 (multi-CSF/IL-3)，它们被广泛用于促进血细胞发育和分化。广义上讲，所有能够刺激造血过程的细胞因子都可以统称为 CSF，例如刺激红细胞生成的促红细胞生成素 (EPO) 和刺激造血干细胞生成的干细胞因子 (stem cell factor，SCF)。

白血病抑制因子 (Leukemia inhibitory factor，LIF) 能抑制干细胞的自发分化，使其保持在未分化状态，从而维持干细胞多潜能的表型。例如，科学家已经可以使用重组蛋白实现在体外诱导 HSCs 的分化，产生红细胞和血小板^[5]。