生长因子（growth factor，GF）是由机体细胞产生，能调节细胞增殖分化和诱导细胞发挥功能的高活性、多功能的多肽类物质。

20世纪50年代，意大利生物学家丽塔·列维-蒙塔尔奇尼（Rita Levi-Montalcini）发现能促进神经细胞生长的神经生长因子（NGF）。1958年，美国科学家斯坦利科恩（Stanley Cohen）发现并鉴定了表皮生长因子（EGF）。二人因此于1986年被授予1986年诺贝尔生理学或医学奖。从此，包括IGF、PDGF、FGF等在内的各种生长因子相继被发现并鉴定，成为生物学历史上的重要研究热点。

生长因子主要包括成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、角质细胞生长因子以及转化生长因子等，拥有多功能性、高活性、促细胞生长活性、趋向性、促细胞外基质成分的合成等多种特性。生长因子种类繁多、结构各异、来源复杂，可根据不同特点产生不同分类，其分泌方式包括自分泌、旁分泌和内分泌。它的作用机制是通过与细胞膜或细胞内特异性受体结合，将信号传入细胞内，通过级联传递将信号传至核内或直接作用于顺式作用元件，激活与细胞增殖份分化相关的基因表达，调节细胞功能。生长因子对骨骼系统、内分泌系统、血液系统、呼吸系统、消化系统、生殖系统、免疫系统、神经系统均具有调节作用。此外，生长因子可通过基因功能技术来合成和生产，在机体的免疫应答、炎症反应、造血功能，乃至胚胎发生、生长发育等各个方面都发挥着关键作用。

20世纪50年代，意大利生物学家丽塔·列维-蒙塔尔奇尼发现了一种能促进神经细胞生长的物质，并将其命名为神经生长因子（NGF）。美国科学家斯坦利·科恩完成了NGF的纯化和鉴定，于1958年发现并鉴定了第二种生长因子，即表皮生长因子（EGF）。丽塔·列维-蒙塔尔奇尼和斯坦利·科恩因此被授予1986年诺贝尔生理学或医学奖。他们开辟了一个全新的生物学研究领域，进一步揭示了生命的奥秘。从此，包括IGF、PDGF、FGF等在内的各种生长因子相继被发现并鉴定，成为生物学历史上的重要研究热点。但是，尽管已发现几百种生长因子，但其中大部分的结构、功能和机制均不清楚。仅有少数生长因子的氨基酸序列和基因序列已被测定，并发现它们的受体，其作用机制基本阐明。

生长因子（growth factor，GF）是由机体细胞产生，能调节细胞增殖分化和诱导细胞发挥功能的高活性、多功能的多肽类物质。研究显示，生长因子与生物的生长、发育、衰老、创伤修复等有密切的关系。生长因子的种类繁多，作用复杂，是许多学科的重要研究对象。

生长因子主要包括成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF），表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF），角质细胞生长因子（keratinocyte growth factor，KGF）以及转化生长因子（transforming growth factor，TGF）等。其中FGF备受关注。FGF拥有23个成员（截至2021年），其中比较重要的包括酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）。

生长因子具有多种特性：①多功能性：能对多种细胞产生作用。②高活性：极低剂量（10-13~10-10mol/L）的生长因子也能产生作用。③促细胞生长活性：生长因子可以促进一种或多种细胞的生长，提报细胞增殖或分化能力。④趋向性：生长因子对组织修复细胞具有趋向活性，可提高机体修复能力。⑤促细胞外基质成分的合成：生长因子可促进纤维结合蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白等的合成。

生长因子种类繁多、结构各异、来源复杂，因此任何一种分类方式均不足以完全描述生长因子的性质与作用。另外，由于体内生长因子的作用方式是多种生长因子的连续序贯作用。同时对于单一生长因子而言，其对不同种类细胞或同一细胞的不同阶段又有不同的作用，如在不同情况下TGF-β对细胞的增殖表现出促进作用或抑制作用。因此生长因子种类的划分并不绝对。以下仅列举几种常用的分类方法：

根据作用分类，生长因子可分为分化调控因子和增殖调控因子。同时，生长因子的调控主要表现为促进和抑制两个方面。因此，分化调控因子又分为分化诱导因子和分化阻抑及去分化因子。分化诱导因子的作用主要是诱导低分化细胞分化成熟，成为特化功能细胞。分化阻抑及去分化因子是阻碍细胞分化和使细胞去分化，变为低分化细胞。同样，增值调控因子又分为增殖促进因子和增殖抑制因子。

根据产生生物学效应的范围分类，可分为广谱生长因子和窄谱生长因子。广谱生长因子指一种因子可作用于不同类型的细胞。窄谱生长因子指一种因子只作用于一种类型的细胞。

根据化学结构和氨基酸序列的相似性分类，可将生长因子分为许多生长因子家族，如以表皮生长因子（epidermal grows factor，EGF）为代表的单链多肽；以血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）为代表的含糖链的多肽二聚体蛋白；以胰岛素样生长因子（insulins-like growth factor，IGF）为代表的多肽二聚体蛋白；以克隆刺激因子（colony stimulating factors，CSF）和白细胞介素（interleukin，IL）为代表的糖蛋白。各家族中又可分许多亚型，如骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）家族中有BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-4……同族的生长因子功能往往相同或相近，但各亚型间的最适作用细胞往往存在差异。

根据效应细胞分类，为便于研究，常根据所研究的细胞来对生长因子进行分类。它包括能作用于该细胞的所有生长因子。例如成骨细胞生长因子、肌腱细胞生长因子等。

参考资料：

生长因子的分泌方式有三种：自分泌（autocrine）、旁分泌（paracrine）、内分泌（endocrine）。自分泌是指细胞所产生的生长因子与该细胞表达的相应受体结合，作用于自身细胞；旁分泌是指一种细胞产生的生长因子作用于含其受体的邻近细胞；内分泌是指生长因子经过管道作用于远距离的细胞。其中，生长因子主要通过自分泌和旁分泌方式发挥作用。各类生长因子的相应受体是普遍存在于细胞膜上的跨膜蛋白，许多受体（如PDGF受体、EGF受体等）具有激酶活性，特别是酪氨酸激酶活性。

生长因子不仅具有促进细胞分裂的作用，还参与组织形态学变化的调节，并对细胞分化、迁移及功能性活动具有调节作用。生长因子是能特异性地与质膜相应受体结合，启动快速链式反映，导致脱氧核糖核酸复制和细胞分裂的多肽。其作用途径如下图所示：

生长因子的作用机制涉及细胞内信号转导系统。生长因子作为细胞外信号分子（第一信使），主要以旁分泌和自分泌方式，通过与细胞膜或细胞内特异性受体结合，将信号传入细胞内，通过级联传递将信号传至核内或直接作用于顺式作用元件，激活与细胞增殖份分化相关的基因表达，调节细胞功能。各种生长因子通过不同的信号转导通路发挥作用，如TPK通路、Ras-MAPK通路、PL3K通路、PKA通路、PLC通路、JAK-STAT及NF-KB通路等。

生长因子对生命系统的调节作用主要如下：①骨骼系统：促成骨细胞生成，治疗骨质疏松症、股骨头坏死等。②内分泌系统：促激素分泌，增强肾功能，加速体内毒素排出。③血液系统：加强骨髓造血功能，治疗心脏病，防止血栓发生。④呼吸系统：加强肺部细胞功能，治疗肺气肿、肺供氧不足等。⑤消化系统：加强胃肠功能，治疗痞满。⑥生殖系统：促性腺分泌，增强性能力。⑦免疫系统：促胸腺再生，提高免疫力。⑧神经系统：促神经细胞生成，治疗阿尔兹海默症等疾病。

生长因子是体内细胞之间相互作用的主要介质，也是调节细胞功能的多肽类物质，其种类繁多，在机体的免疫应答、炎症反应、造血功能，乃至胚胎发生、生长发育等各个方面都发挥着关键作用。在自然界里，生长因子由动植物体内细胞产生，其含量远不足以满足日益增长的产业需求。基因功能技术能够打破种属间的界限，在基因水平改变生物遗传性，因此可以大幅度提高生长因子的产量，并且能按照人们的意愿来合成和生产所需的生长因子。

基因功能是指充足脱氧核糖核酸技术的产业化设计与应用，由上游技术和下游技术两大部分组成。上游技术包括基因克隆、质粒载体的选择、重组质粒的构建、基因测序鉴定、宿主菌的选择，感受态细胞的制备与转化、基因表达和鉴定等；下游技术包括基因工程菌的培养、细胞破碎与固液分离、重组蛋白回收技术、重组蛋白色谱分离纯化、目标产品的检定和质量控制等。

利用基因工程技术能够生产出重组蛋白，根据预先设计的方案，可通过对天然蛋白质的基因进行改造来实现对它所编码的蛋白质进行改造的目的。能生产体外重组蛋白的系统主要包括以下四种：原核生物表达系统（最常用大肠杆菌蛋白表达系统），哺乳动物细胞（常用CHO、HEK293细胞）蛋白表达系统，真核生物表达系统（酵母）及昆虫细胞蛋白表达系统。根据重组蛋白的特性、重组蛋白的预期应用、该系统能否生产足够量的蛋白质，以及自身的下游运用选择合适的蛋白表达系统，以提高表达成功率。

转化生长因子-β（TGF-β）具有重要的免疫调节作用，体内多种细胞均可分泌非活性状态的TGF-β，经酸或某些蛋白酶（如纤溶酶、组织蛋白酶D）作用后，可使之成为有活性的TGF-β。TGF-β对上皮或神经外胚层来源的细胞具有抑制作用，而对间充质来源的细胞起刺激作用。TGF-β的主要生物学作用有：①抑制上皮细胞、血管内皮细胞和T、B淋巴细胞增殖；②抑制细胞因子或有四分类原诱导的免疫细胞和造血细胞的活化和增殖；③抑制巨噬细胞、NK细胞和CTL细胞的杀伤活性；④促进伤口愈合，刺激成纤维细胞、成骨细胞、神经膜细胞和某些肿瘤细胞生长；⑤促进细胞外基质（如胶原蛋白和纤粘连蛋白）生成，在细胞形态发生和增殖分化过程中起重要作用，有利于胚胎发育和细胞修复。

血小板衍生生长因子（PDGF）对于间充质细胞迁移、增殖及生存的调节至关重要，它还可提高胶原的分泌以及初级创伤愈合中细胞外基质的重建。因为PDGF在生理愈合机制中起到关键作用，商业生产的充足PDGF（rhPDGF-BB）已经经过美国食品药品监督管理局的批准，并应用于临床医学及口腔医学中多种缺损的重建治疗中。

重组人表皮生长因子，是人生长因子中的一种，是由53个氨基酸组成的相对分子量为6200的小分子多肽。该生长因子不仅具有促进皮肤和黏膜创伤的愈合，防治溃疡以及消炎镇痛的作用，而且能有效促进和调节表皮细胞的生长和增殖，表皮细胞生长因子对保护和疗养皮肤、黏膜具有十分独特的功效。重组人表皮生长因子在护肤和保健化妆品中的作用如下：①嫩肤护肤作用，重组人表皮生长因子能促进皮肤细胞对营养物质的吸收，加速细胞的新陈代谢，促进皮肤细胞的分裂和增长，促进透明质酸和糖蛋白的合成；②促进细胞再生和组织修复，重组人表皮生长因子有促进皮肤和黏膜创伤面的愈合作用，并减少痕肌肉痉挛和皮肤畸形增生。

生长因子有潜在致癌作用的观念受到普遍重视。生长因子调节细胞增殖、细胞分化，维持组织和细胞生长的有序性。如果这种调控发生异常，细胞的增殖与分化就会失调，甚至导致肿瘤发生。生长因子潜在的致癌作用与肿瘤的发生发展相关。

许多肿瘤细胞及其周围组织细胞合成分泌生长因子，促进血管生成。有些肿瘤诱导周围正常细胞合成分泌生长因子促进血管生成。例如许多肿瘤细胞都可以分泌碱性成纤维细胞生长因子（b-FGF）、转化生长因子α（TGF-α）或血管内皮生长因子（VEGF）。它们都可以促进血管生成，既通过营养促进肿瘤生长，又使其因生长而积累突变，还使其更易转移。

人类基因组编码5中血管内皮生长因子（VEGF A~E）和3中VEGF受体。VEGF是促进血管生成的主要生长因子，其表达受缺氧诱导（氧分压低于7mmHg）。VEGF受体属于酪氨酸激酶家族、GSF-I/PDGF受体亚家族，分布在内皮细胞和淋巴细胞膜上，可以通过信号转导激活NF-KB途径，促进血管内皮细胞增殖、细胞迁移、血管生成。抑制肿瘤雪儿管生成药物贝伐单抗（Bevacizumab，商标名称安维汀，Avastin）以VEGF A为靶点，可用于治疗结肠癌、乳腺癌等。

缺氧促进肿瘤血管生成，机制是缺氧导致缺氧诱导因子1-α（HIF-1-α）表达增加，并从细胞质进入细胞核。HIF-1-α是一种转录因子，可激活VEGF等30多种靶基因。这些基因产物中有许多都与肿瘤生长有关，其中包括葡萄糖无氧酵解酶系，例如LDH。因此，HIF-1-α使肿瘤细胞可以更多地通过无氧酵解获得ATP，以适应缺氧。HIF-1-α活性受氧感受器控制。氧感受器由脯氨基羟化酶等组成。脯氨基羟化酶在氧分压降低时无活性，在氧分压正常时有活性，催化HIF-1-α羟化，介导其泛素化降解。

其他促进血管生成的生长因子还有血管生成素（ANG）、碱性成纤维细胞生长因子（b-FGF）、转化生长因子α（TGF-α）、胎盘生长因子（PGF）。也有血管生成抑制因子，如内皮抑素。

截至2017年，已知与恶性肿瘤发展有关的生长因子有PDGF、EGF、TGF-β、FGF、IGF-1等。