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干细胞研究意义 Concept：同一来源细胞通过细胞分裂增殖产生结构和功能上有特定差异的子代细胞，这一过程就是 cell differentiation 将细胞形态结构、生化特征和生理功能作为判定细胞分化的三项指标。 细胞分化与细胞增殖的关系 人体内200多种不同类型的细胞都是由同一个受精卵细胞分裂而来，因此细胞分裂是细胞分化的基础，两者构成了多细胞生物个体发育的基础。 细胞分化与增殖既相互关联，又有所不同。细胞一方面分化，一方面增殖，但是不断增殖的细胞并不都具有分化的潜能。 时间上的分化：一个细胞在不同的发育阶段有不同的形态和功能改变， eg：骨髓内血细胞 空间上的分化：来源于同一种细胞的子细胞因所处位置的不同，其形态功能也可不一样， eg:外胚层来源的细胞 表皮细胞、神经细胞等。 机体有两种方式产生新的分化细胞： 干细胞 干细胞(stem cell)：增殖较慢、但能自我维持增殖的细胞，具有定向分化潜能，存在于各种组织的特定部位。 干细胞分裂产生的子细胞：一部分仍作为干细胞，维持干细胞的特性以做后备；其它的子细胞则进一步沿着已决定的某一特定方向分化直至成熟。 人体干细胞分为三类 全能干细胞：胚胎干细胞（受精卵细胞） 多能干细胞：子细胞可分化产生≥2种类型的细胞 eg:骨髓造血干细胞→定向干细胞→分化细胞 定向干细胞：只能分化为某一类型的细胞，失去了多方向分化能力，只能向一系或相关的两系细胞分化，且分裂能力有限，通常只能分裂几次。 eg:红细胞系：原红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞→成熟红细胞 细胞分化的基本特点： 全能性:分化细胞保留着同受精卵一样的全套基因组。 选择性： 分化细胞内所含的基因呈选择性开放和选择性抑制，导致不同类型的细胞表现出不同的性状。 细胞分化条件的可逆性： 分化细胞可将其分化特征传给子代细胞，但其分裂产生的子代细胞在诱导分化因素的作用下（比如体外培养条件、生长因子的刺激或癌基因的介入）可以逆转到胚胎状态，重新象多潜能的未分化细胞一样，可向不同的细胞分化，形成一种去分化（dedifferentiation)现象. 二、细胞分化机制 细胞分化过程是基因按序表达和选择性表达的结果，由于基因表达的差异，才可能出现形态和功能上不同的细胞，才有某些特异性的蛋白合成。例如：红细胞中的血红蛋白，浆细胞中有免疫球蛋白等。 Mechanism： ⒈ “决定”先于分化： “决定”（determination）指某些基因永久性关闭，而另一些基因顺序的表达，具备向某一特定方向分化的能力。 eg:胚胎早期先有外、中、内三胚层的发生，此时细胞在形状上并无差别。但是各胚层的形成就决定了各自要分化出的组织,中胚层将分化出肌细胞、骨细胞、软骨细胞等。 ⒉ 细胞质在决定细胞差别中的作用： 干细胞分裂时，由于胞质各区的组分并不相同，因此分割进入子细胞的胞质组分也不相同，即造成细胞质的不均质，于是干细胞分裂产生的子细胞就会出现差别，从而影响到细胞核内基因的活性，使子代细胞出现基因的差异表达。 ⒉ 细胞质在决定细胞差别中的作用 细胞决定子（cytoplasmic determinant） 干细胞所特有的细胞组分。 细胞分化后，决定子一次次重组，使子细胞产生差别。某些特殊发育途径的决定往往是由细胞质控制的。 3.细胞间相互作用： 细胞分化除受本身细胞核和细胞质的影响外，还与细胞间相互作用有关。 三、细胞分化的调控： 1.基因水平调控： 1.基因水平调控： 已分化细胞保留着全部的核基因组，具有全部的遗传信息。然而在同时间内，有的基因有活性，有的基因无活性；在另一时间内，原来有活性的基因可能继续表现活性，也可能关闭，原来不表达的基因也可能被激活，这就是基因的按序表达和选择性表达。 分化细胞就是通过选择性地“打开”并表达各自的组织专一性基因，合成特异性蛋白，来实现细胞的分化。 不同种类细胞的基因选择活动的现象就称为差别基因表达。 分化细胞是由基因选择性差异表达的结果，那基因选择性表达又受何调节控制？ 实验研究表明，基因表达的调控主要是在转录水平上进行的，其次是转录后的加工和翻译水平的调控。 ⑴. 转录水平调控： 细胞专一基因表达依赖于基因调控区的启动子和增强子序列，不同的调节蛋白组合作用决定了基因是否活动。 例： Hb是有四条珠蛋白肽链组成的四聚体，但是在胚胎发 育中，珠蛋白的四聚体组成是不同的，在早期胚胎中四 聚体组成为α2ε2 ，随着胚胎发育改变为α2γ2， 出生 后成体主要为α2β2，这些肽链的氨