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內文摘錄
Part1 細胞與幹細胞之初識
1細胞及外泌體的基本概念
一、細胞的最基本分類及其特點
細胞是生物體結構和生理功能的基本單位，是具有完整生命力的生物的最小單位（病毒僅由 DNA/RNA 及蛋白質包裹其外而組成，通常不被視為生命）。細胞可分為兩大類，即原
核細胞（prokaryotic cell）和真核細胞（eukaryotic cell）。細菌界和古菌界的生物，由原核細胞構成。真菌、植物、動物，及原生生物（protest）（前面三者以外之真核生物之統稱，包括藻類、變形蟲），均由真核細胞構成。
人體細胞約有近 60 兆個，直徑在 5μm（微米，是奈米的一千倍）到 200μm 之間，在顯微鏡下可清楚看見。病毒的直徑則 50 到 250 奈米間（約紅血球百分之一，頭髮的萬分之一），DNA（deoxyribonucleic acid, 去氧核糖核酸）分子則小到只有 2 奈米。鴕鳥的卵細胞直徑可達 5 cm，人的坐骨神經細胞可長達 1 m。人體最大的細胞是成熟卵細胞，直徑可達200 微米，淋巴球則只有 5 微米。
地球上生命最先是演化出原核細胞。真核細胞是在大約21 億年以前才出現。真核細胞最大的特點，是其內部包含了以膜封圍的細胞核，來存儲 DNA。真核一詞源自希臘語，前面 eu 是「真正的」（true）意思。原核（prokaryotic）是指「在細胞核出現之前」，pro 是「在……之前」（before）的意思。真核細胞的直徑（寬度）可達典型原核細胞的 15 倍。原
核細胞和真核細胞的最大不同點是「細胞核」，其是遺傳物質DNA 的所在地。細胞核是真核細胞命名的由來，它的意思是「真正有細胞核的細胞」。
二、人類對細胞了解上之演進
現代細胞理論的內容包括：所有生物均由一個或多個細胞組成；細胞由原已存在的細胞「分裂」而來；生物最重要的功能均在細胞內完成；所有細胞均有傳遞繁殖資訊所需的遺傳物質。
細胞（cell）一詞來源於拉丁語 cella，意為「狹窄的房間」。英國著名科學家羅伯特．虎克（Robert Hooke）最先使用該詞，作為描述性術語來表述「最小的生物組成結構」，在他 1665 年出版的書中，把透過顯微鏡所看到的軟木塞細胞，以僧院中僧侶所居住的小房間來比喻。其實他所觀察到的細胞早已死亡，僅看到殘存的植物細胞壁。
1674 年，雷文霍克以自製的鏡片，發現了微生物，他是歷史上第一個發現細菌的科學家。1809 年，法國生物學家拉馬克（Lamarck）提出：「所有生物體都由細胞所組成，細胞裡面都含有些會流動的液體」，但當時並沒有具體的觀察證據， 以支持這個說法。1824年， 法國植物學家杜托息（Dutrochet）在論文中提出「細胞確實是生物體的基本構造」，因為植物細胞比動物細胞多了細胞壁，因此在觀察技術還不成熟的那個年代，植物比動物細胞更容易觀察，也因此這個說法是被植物學者接受。
1839 年，德國動物學家施旺（Schwann），進一步發現動物細胞裡有細胞核，核的周圍有液狀物質，在外圈還有一層膜，卻沒有細胞壁，他認為細胞的主要部分是細胞核，而非外圈的細胞壁。同一時期，德國植物學家許萊登（Schleiden）以植物為材料，研究結果獲得與許旺相同的結論，他們都認為「動植物皆由細胞及細胞的衍生物所構成」，這就是細胞學說的基礎。在德國許旺和許萊登之後的十年，科學家陸續發現新的證據，證明細胞都是從原來就存在的細胞分裂而來。
「細胞」一詞的中文是由日本蘭花研究學家宇田川榕菴所創，出現在他 1834 年的著作《植學啟原》。中國自然科學家李善蘭 1858 年，在其著作「植物學」中也使用「細胞」，作為 cell 的中文譯名。但是作為醫生的孫文，則把 cell 譯作「生元」。
三、細胞在生物體所展現的生命特性
細胞會平均地分裂成兩個和原來母細胞一樣的子細胞，這種生長與分裂的循環，稱作「細胞週期」（cell cycle）。細胞分裂的方式，為「有絲分裂」（mitosis）和「減數分裂」
（meiosis），在生物個體發育中，這兩種分裂方式的發生，促使生物種族的延續。
細胞「分化」則是人體發育過程中，細胞之間「產生穩定差異」的過程。所以，細胞分化是指同源細胞通過「分裂」，發生形態、結構與功能特徵穩定差異的過程。細胞分化的實質，是基因「選擇性」表現的結果。
在人體發育過程中，基因按照一定程式，「相繼」活化。亦即在同一時間內，不是所有的基因都會啟動「表現」，而是有些有表現，有些不表現。有些細胞是這部分基因有活性，有些細胞則是另外一些基因有活性。因此在人體中，不同細胞彼此間，基因表現差異很大。
組織間特異性基因的表現，是細胞分化的實質，故一般的研究會把注意力集中在基因選擇性表現的「控制」機制方面。除了細胞核與細胞質的交互作用，對細胞分化產生影響外，包括環境在內的諸多因素，均對細胞分化有重大的影響。分化的概念在本書將有大幅的論述。
四、人體的衰老和免疫細胞活性有很大關連性
「衰老生物學」（biology of senescence）是研究生物衰老的現象、過程和規律，其目的是要探索發生衰老的原因和機制，尋找推延衰老的方法，以延長人類的壽命。人體的細胞若
依壽命長短不同，可劃分為「幹細胞」和「功能」細胞。幹細胞在整個一生都保持分裂能力，直到達到最高分裂次數便衰老、死亡。本書在幹細胞的運用將有詳盡說明。
每個時刻，人體內都會產生一定數量的衰老細胞。除了時間因素外，環境和內源性的壓力，都會促使生理狀況的「衰老」，故即使是年輕人，體內也存在著衰老細胞。人體免疫系
統具有「識別」、「毒殺」並及時「清除」體內突變及衰老細胞的功能，此即被稱為「免疫監視」（immune surveillance）。人在年輕時，免疫細胞活性旺盛，可迅速消除衰老細胞。然而
隨著年齡的增加，免疫細胞活性下降，較無法有效清除衰老細胞，才會顯出老態。「免疫衰老」是每個人無法迴避的。
隨著醫學的不斷發展，我們逐漸認識到衰老及疾病的發展，甚至癌症的產生，都與免疫細胞存在不可分割的關係。對於癌症，我們若可激活或增強免疫細胞，多了解消滅癌症的免
疫細胞療法，將可拯救無數的癌症患者。同時，我們也能利用免疫細胞及幹細胞儲存，放慢衰老的腳步。免疫系統及免疫細胞的深入了解，是本書著作的主旨。
五、外泌體是最新的細胞相關醫療的新興產業
生物體內所有細胞都是透過直接接觸，或者由細胞激素、趨化因子等所分泌的蛋白質介導，進行訊息的傳遞。也就是說，細胞之間是藉由釋放「細胞外囊泡」（extracellular vesicles，簡稱 EV）來傳遞細胞間的訊息。根據它們的起源，EV 分為三大類：外泌體（exosomes）、微（囊）泡（microvesicles）和凋亡小體（apoptotic bodies）。目前外泌體也常被用 EV 二字母來作稱呼，其實兩者的真實涵義還是有所不同。微泡是由直接向外的細胞膜出芽（budding）形成，凋亡小體是由凋亡細胞膜裂解的碎片構成，外泌體則起源於細胞的內吞（胞吞）（endocytosis）過程。
外泌體的尺寸範圍約為 30 至 150 nm，這些奈米大小的囊泡含有許多成分，包括細胞激素和生長因子、脂質，以及mRNA 和 miRNA 等。外泌體的成分根據其細胞來源而有所不同。外泌體作為細胞間通訊的關鍵介質，由於其獨特的結構及
生物特性，近年來，已引起各界廣泛的關注。
外泌體是 EV 的一個重要的亞群，可追溯到 1983 年，由Johnstone 等科學家在研究紅血球分化成熟的過程中提出，而在 1987 年在超速離心下正式得到這群囊泡，並命名為「外泌體」。其是密度 1.13 g/ml～1.9 g/ml 的膜性囊泡狀小體，形態成扁形或球型小體，有些為杯狀；在體液中以球型為主。根據不同的細胞來源，外泌體可表現出獨特的生物蛋白特性。腫瘤細胞外泌體（tumor derived exosomes, Tex）攜帶大量的 mRNA及微小 RNA（microRNA, miRNA），在腫瘤發生、發展與轉移的過程中發揮重要作用。
外泌體最初被認為是一種用來清除細胞中廢物的「垃圾袋」，可以由各種細胞（包括免疫細胞、幹細胞及腫瘤細胞）主動分泌到細胞外，並可將源自母體細胞的大量生物「分子」運載至其他細胞，與腫瘤的發病機制密切相關。其生物學特性包括：（一）由於其體積微小，能夠避開巨噬細胞對其吞噬，且能穿過血管壁到細胞外基質，因而廣泛存在於人體各種體液中，包括血液、唾液、尿液、腦脊髓液及胸腹水；（二）由於其具有磷脂分子雙層結構，相對穩定，不易降解。
外泌體與目標細胞間的訊息傳遞，主要通過三條途徑實現：受體—配體相互作用；質膜直接融合；吞噬作用中的內吞。腫瘤細胞較正常細胞會分泌更多的外泌體。故分析 Tex 成分，可以反映其母體細胞的分化及功能狀態；其具有高度異質性，即使是由同一個細胞分泌，因為不同分化狀態 Tex 成分亦可不同。這種獨特的分子特徵，即可用在不同腫瘤及正常細胞的鑑別。由於外泌體在腫瘤微環境中的細胞間通訊作用，使其對腫瘤的發生、發展、轉移、免疫逃避及耐藥性等，均發揮了相當重要作用。
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