《细胞工程原理》成体干细胞及组织工程学.pptVIP

干细胞基因治疗关键： 选择安全、无毒、容易穿过细胞膜的基因载体将治疗基因导入细胞内。 理想载体的条件： 易获得高滴度的纯品； 能稳定、高效地转染体内非增殖状态的细胞； 可以长期、稳定地表达外源基因而不会引起细胞毒性、感染或免疫应答； 能特异地识别靶组织，在其中表达外源基因； 转基因干细胞安全性问题： 西班牙马德里自治大学博尔纳德教授和丹麦欧登塞大学医院布瑞恩斯称（2005年5月《癌症研究》），体外培育人体充质干细胞六至八周是安全的，但超过四到五个月，这种干细胞会发生自发转化。体外培养八个月、分裂了90至140代的人体充质干细胞移植至动物体内后，发现“最老的”细胞发生了癌变。 原因——端粒酶 端粒酶有阻止端粒随细胞分裂而逐渐缩短的作用，从而稳定染色体的末端，在保持细胞“永生”性中起重要作用。干细胞的端粒酶基因活化，最终将其变成癌细胞。 细胞外基质的研究 ECM——蛋白多糖、糖蛋白、胶原纤维 ECM是细胞附着的基本框架和代谢场所，其形态和功能直接影响所构成的组织形态和功能 。 理想的ECM应具有以下特点 ①生物相容性好 ②有可吸收性 ③ 有可塑性 ④表面化学特性和表面微结构利于细胞的粘附和生长 ⑤降解速率可根据不同细胞的组织再生速率而进行调整。 细胞外基质的研究——组织工程所应用的材料  天然ECM ：采用胶原制作人工皮和血管的模型 人工的ECM ：聚乳酸、聚羟基乙酸、两者的共聚物（PGA-PLA）、聚ρ-羟基丁酯（PHB）；聚乳酸-已内酯的共聚物（PLC）、聚原酸酯、聚磷本酯、聚酸酐 天然高分子同合成高分子的复合物 ，如胶原-PCA的复合物等 有机材料同无机材料的复合物，如羟基磷灰石-甲壳素的复合物，羟基磷灰石-PLA的复合物等 组织工程（体外）三大步骤： 制备干细胞，诱导定向分化； 建立由细胞和可降解材料构成的三维空间复合体； 采用稳定的培养系统，是工程组织维持长期的分化状态。 体内植入研究 组织相容性； 材料降解与细胞功能的发挥同步化； 代谢活动，营养来源，血管化过程及方式； 与生长发育的关系，细胞的作用及转归，植入体的最终结局； 体内生物力学，免疫学； 对药物治疗的反应。 骨组织构建  构建组织工程骨的方式有几种： ①支架材料与成骨细胞； ②支架材料与生长因子； ③支架材料与成骨细胞加生长因子。 一名7岁男孩沈某因车祸造成颅骨6×6厘米缺损； 采用组织工程技术构建的颅骨移植修复，经4个月随访，这块占颅骨总面积达1／6的组织工程化颅骨在人体内稳定存在，生长良好。 人工皮肤 人工皮肤“Apligraf”已经在美国面市；Organogenesis公司研制的与人类皮肤相同的Apligraf，是第一个获得食品及药物管理局（FDA）批准的人造组织。 它最初用于治疗腿部溃疡，也可用于治疗足部溃疡和烧伤。　　 人工软骨——人耳鼠： 一种能够使膝关节软骨再生的产品已经面市。 已为一个男孩培养了一个胸廓，并在裸鼠身上制造出了人耳。 人工心脏： 2001年8月，德国杜塞尓多夫大学医院施特劳尓教授等宣布，从心肌梗塞患者的脊椎中取出干细胞，经处理后将其注入借助“球体膨胀法”撑开的梗塞动脉中。术后10周，患者心肌梗塞的规模便缩小了近1/3，心脏功能也得到明显改善。 这是世界首例自体干细胞移植治疗心肌梗塞成功的病例。 组织工程的三大难点： 地球重力限制了细胞的三维生长； 离体培养难以确保器官形成所需的多种条件； 细胞间相互促进或抑制的机理尚未研究清楚； 成体干细胞及组织工程学 临床血液教研室 什么是成体干细胞？（somatic stem cell or adult stem cells ） 指存在于分化组织中的未分化细胞，具有自我更新、构建和补充相应组织中各种类型细胞的潜能。 成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。 主要的成体干细胞： 造血干细胞（hematopoietic stem cell, HSC） 骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cell, MSC） 神经干细胞（neural stem cell, NSC） 表皮干细胞（epidexmis stem cell, ESC） 脐血干细胞（cord blood stem cell） 肿瘤干细胞（cancer stem cell） CSCs and stem cell niche 在肿瘤细胞中存在着小部分的肿瘤干细胞（cancer stem cells, CSCs），是肿瘤形成、复发、转移和耐药的决定性原因和基础。 成体干细胞来源： 可能是胚胎细胞残留于机体，并在干细胞微环境的作用下保持静息状态。 存留的组织需要修复，便在特定微环境下被激活并分化成所需的细胞。 成体干细胞三大特征：