近年来，随着医学的发展，人们发现传统方法只能使许多器官损伤疾病减轻其并发症，不能从根本上解决疾病的根本问题，患者的健康水平和生活质量、精神状态都遭受严重的威胁。医学的进步需要研究新的临床治疗手段，干细胞应用于疾病的治疗研究，为临床事业带来良好的应用前景，并且得到了越来越多研究的证实，动物实验及临床试验已取得令人鼓舞的研究成果。但是，干细胞在疾病治疗用途中真正起作用的机制至今不明，干细胞的标记方法及示踪技术没有明显的突破性是其原因之一，为了更好地了解干细胞在机体内的迁徙途径，本文对国内外干细胞的发展、标记及示踪技术进行了回顾和总结，为干细胞的基础研究及作用机制的揭示起一定的支撑作用。
1 干细胞的标记及示踪技术
1. 1 基因转染标记法
在干细胞上标记转染基因，检测干细胞移植后的生物学特性。绿色荧光蛋白（ green fluorescentprotein,GFP） 标记干细胞在实验中尤为常见。GFP不需要与其他物质合作，只需要用蓝光照射，就能自我发光。GFP 的荧光稳定，易于构建载体、可进行活细胞定时定位观察、在许多动植物中都能够表达成功并发出荧光，可用显微镜呈像技术方便地在活细胞中检测，适用与其他荧光试剂同时进行双标实验。
GFP 对干细胞进行标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与，即可在活细胞或动物中进行有效地标记，GFP 已成功地靶入了大部分细胞器中[1].目前，GFP 的具体半衰期还未知，不利于在实验中对时间的掌控，并且一些物理因素如高温等； 化学因素有强酸等可以破坏它水化层或双电层，对其进行降解。
1. 2 荧光染料标记法
干细胞移植前，使用荧光素进行预先标记，移植后利用荧光显微镜观察荧光标记的干细胞的迁徙情况，目前以 Dil 的衍生物 CM-Dil 的标记更为高效。CM-Dil 通过与膜结构的脂质分子结合而标记细胞，有着强而稳定的红色荧光，它容易嵌进生物质膜内并在膜内做定向扩散运动从而标记整个细胞，是目前最好的荧光染料[2].CM-Dil 标记细胞后再进行各种操作都不会影响其荧光，是免疫荧光组化和原位杂交中理想的细胞荧光标记染料。CM-Dil 标记后荧光在胞内表达稳定，阳性标记率高，标记细胞形态良好，能有效地观察细胞在体外的诱导分化情况[3].但是，CM-Dil 是通过细胞膜进行标记，随着细胞的分裂增殖造成荧光的指数级衰减，使其很难维持长时间的高标记率。
1. 3 荧光原位杂交标记法
荧光原位杂交 （ fluorescence in situ hybridiza-tion,FISH） 方法，即制备 DNA 或 RNA 探针，通过原位杂交的方法，使特定的 DNA 或 RNA 序列在细胞或染色体上显示出来，使用荧光显微镜检测，最后对其结果进行分析。FISH 技术[4]使用经济、增强了安全性，简化操作流程、效率高和定位准确。多色FISH 通过在同一个核中显示不同的颜色可同时检测多种序列，既可以在载玻片上显示中期染色体数量或结构的变化，也可以在悬液中显示间期染色体DNA 的结构。荧光原位杂交技术对即时发现肿瘤和预后都有良好的指导作用。但是，该方法不能达到 100%杂交，特别是在应用较短的 cDNA 探针时效率明显下降。
1. 4 核酸标记法
5-溴脱氧尿嘧啶核苷（ Brdu） 是一种嘧啶类似物，与内源性胸腺嘧啶核苷竞争插入 DNA 中，经过免疫组化染色，跟随标记细胞增殖传代，反映细胞增殖并且跟踪检测移植细胞动态变化[5].核素标记法避免了放射性污染，安全性高，并且 Brdu 抗体不与胸腺嘧啶发生交叉反应，对活体动物进行标记时，无任何不良反应。在研究干细胞体内移植后的分化时，更可采用双标法显示干细胞的其他特性。但是，Brdu标记存在着标记率不稳定的特点，随着标记时间的增长，细胞的凋亡，吞噬细胞的吞噬作用，周围细胞也可能会被 Brdu 标记，移植细胞标记强度降低或丢失，从而很难测定出真正需要检测观察的干细胞。
1. 5 磁共振成像技术
磁共振（ Nuclear Magnetic Resonance,NMR） 活体示踪 SPIO 细胞已经成为新的研究热点。在体外使用SPIO 对干细胞进行标记，经过转染剂修饰后进一步提高细胞的有效磁标记率，含铁颗粒即可进入移植细胞内，标记率可达到 99%[6].在一定的浓度范围内，铁颗粒对细胞的活性没有明显的影响，然后利用磁共振成像对干细胞进行追踪，根据其位置的改变和信号的衰减从而判断干细胞的增殖、移行和空间分布情况，SPIO 纳米颗粒标记技术逐渐成熟[7].但是，实验过程中，细胞增生分裂死亡，氧化铁微粒会残留在死亡的组织内或者被巨噬细胞吞噬，会导致标记敏感性下降，造成假阳性结果，同时，需要考虑氧化铁造影剂颗粒对机体所产生的长期影响。
1. 6 近红外荧光成像技术
半导体量子点（ Quantum Dots,QDS） 为现在广泛使用的近红外荧光材料，QDS具有宽而连续的吸收谱，光漂白性小，可进行活体内示踪成像和长时间观察； 同时，观察标记的干细胞不需要注入其他的试剂或酶等，相对要方便许多。采用深红色荧光（ DiR） 对移植入动物体内干细胞的状况进行评估，清楚地看到干细胞从动物的脾脏移行到肝脏[8].
近红外荧光成像技术生物穿透能力强、光子量探测域值低、检测灵敏度高，在干细胞示踪标记中展现出巨大的应用潜力。但是半导体量子点等无机染料对人类有一定不良反应，如何在不降低量子点分辨率的前提下，降低不良反应是近红外荧光成像技术开发研究的重点。
1. 7 Y 染色体标记示踪
Y 染色体是属于 XY 性别决定系统雄性个体的特异性基因结构，稳定而持久存在，针对 Y 染色体上特异的基因序列进行标记，制备探针，可以对标记的干细胞进行长久的示踪，移植入雌性动物体内，利用性别的差异对干细胞进行识别，随后若检测雌性受体动物靶区域含有 Y 染色体，则证明该细胞为移植进来的外源性供体细胞，不需要对干细胞进行额外的实验处理，优势明显。但 Y 染色体的稳定性和灵敏度还需要进一步实验的研究和验证。
1. 8 常染色体标记示踪
标记染色体是在肿瘤细胞内常见到结构异常的染色体，具有有特殊的形态，且便于识别。将干细胞某一性状定位于动物染色体的一特定区域，根据标记染色体的特异性去检测干细胞。这种方法尚未在干细胞移植的动物实验和临床研究中使用，还需要完善的理论和大量的实验进行证实。
1. 9 循环细胞（ CellSearch） 标记示踪
CellSearch 系统[9]是目前自动化程度最高的CTCs 检测技术，受人为因素影响较小，该系统集免疫磁珠富集技术和免疫荧光技术于一体，具有较高的特异性和可重复性，能够实时反应肿瘤的生物状态，动态识别肿瘤分子靶点，为患者个体化治疗提供可靠的理论基础和临床证据。如果使用这项技术，能够对标记干细胞进行动态示踪，就能够实时检测干细胞，干细胞标记及示踪的研究将会出现新的领域。
2 干细胞标记及示踪技术的总结与展望
研究创新性、突破性的干细胞标记示踪技术，有助于进一步了解干细胞发挥功能的机制，从而使其转化为有效的临床应用治疗。理想的干细胞标记方法应具有简单易行、特异性强、灵敏度高、无明显毒性、受外界干扰因素小和假阳性率低等特点。当前，成熟的干细胞标记示踪技术方法众多，但每一种方法都有其优缺点，干细胞移植后，难以对移植后细胞的功效做客观准确的评价。目前，一些特异性和标志性的标记及示踪技术需要进一步深入研究，这将有助于了解干细胞在机体的迁徙途径、存活时间、相互作用以及改善组织微环境的影响因子。
