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第15章 干细胞技术 第1节 干细胞概述 1、干细胞研究的发展 1961年，Till 和 McCulloch：骨髓细胞注入小鼠体内，1967年，托马斯：如果将正常人的骨髓移植到 病人体内，可以治疗造血功能障碍。 1981年Evans和Kaufman：从小鼠囊胚中分离获得了小鼠的内细胞团并建立了胚胎干细胞系。 1998年11月， Thomason等：成功分离了人的内细胞团并成功建立了人的胚胎干细胞系，使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖。 1999年，《美国科学院院刊》：小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞。  1999年12月，干细胞研究被《科学》杂志评选为该年度世界十大科学进展之首。2000年干细胞研究再度被《科学》杂志列入年度世界十大科学进展。 2006年，Yamanaka 和Takahashi: 诱导性多潜能干细胞（iPS细胞）建立； 2007年，Thomson等和Yamanaka等：用人类皮肤细胞培养出iPS细胞。 2007年Evans等三位学者因在干细胞研究和基因敲除领域里做出的杰出贡献而荣获诺贝尔生理及医学奖。 2008年，（iPS细胞）的成功获得被《Science》杂志评选为年度世界十大科技进展之首；2010年iPS细胞的研究进展再次入选年度十大科学突破。 2009年，周琪等：用iPS细胞通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠，证明iPS细胞具有与ES细胞相似的多潜能性。该成果被美国《时代周刊》评为2009年全球十大生物医学进展之一。 …… 2、干细胞的定义和分类 2.1 定义 尚无统一说法，一般认为： 干细胞是来自胚胎、胎儿或成体内具有在一定条件下无限自我更新和增殖能力以及不同程度分化潜能的一类细胞，在一定的条件下能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，也能产生组成机体组织、器官的已特化细胞，还能分化为祖细胞。 2 分类 2.1根据来源： 1）胚胎干细胞： 从胚胎内细胞团（ICM）或原始生殖细胞（PGC）经体外培养筛选出的细胞,还可以利用体细胞核转移技术（SCNT ）获得。 2）成体干细胞（组织干细胞）： 存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并能特化形成组成该类型组织的细胞。 3）诱导性多潜能干细胞（iPS细胞） 通过基因转染技术将某些转录因子导入动物或人的体细胞并进行重新编程得到的具有类似胚胎干细胞的高度自我更新能力和多向分化潜能的细胞 2.2 根据分化潜能分类 全能干细胞：具有自我更新和分化形成任何类型细胞的能力，有形成完整个体的分化潜能。 亚全能干细胞（多潜能干细胞（pluripotent stem cell）、万能干细胞、三胚层多能干细胞等）：失去了发育成完整个体的能力，但仍具有形成内、中、外三个胚层来源的所有细胞类型潜能的干细胞 多能干细胞（multipotent stem cell）：分化潜能较前两者差，只能分化出部分类型的细胞。 专能干细胞（单能、偏能干细胞）：只能向单一方向分化，产生一种类型的细胞。 3 干细胞的生物学特点及其鉴别方法 3.1 生物学特性 干细胞是同时具有自我更新能力、分化能力和增殖能力的非特化细胞。干细胞的发育阶段越早，这三种能力也越强。 干细胞的自我更新：干细胞分裂后子代干细胞能保持与自己相同的基因型与表型、维持未分化状态并具有相同的分化潜能。 干细胞的分化：干细胞分裂后转变为形态上、机能上、化学构成上与自己相异的子代细胞。 干细胞的增殖：通过细胞有丝分裂实现细胞数量的扩增。 干细胞有两种分裂方式：对称分裂；不对称分裂， 3.1.1 胚胎干细胞 具有在一定条件下在体外无限扩增并保持未分化状态的能力。 形态学特征：与胚胎细胞相似 高分化潜能 （1）形成畸胎瘤 （2）形成类胚体 （3）形成嵌合体 与亚全能性相关的标志物 碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, AKP） 转录因子Oct-4(octamer-binding transcription factor 4) 端粒酶（telomerase） 阶段特异性胚胎细胞表面抗原（Stage-specific embryonic antigens, SSEA） 3.1.2 成体干细胞 ASC除了具备多能或单能分化能力（但不具备分化的全能性）、增殖能力和自我更新能力三大基本要素外，细胞形态和生长特性、表面标志物、体内外定向分化能力等生物学特点都随成体干细胞种类的不同而有较大差别。 成体干细胞的可塑性（plasticity）： 一种组织的成体干细胞能超越该特定组织，分化成其他组织的功能性细胞，甚至具有跨越胚层分化为其他类型细胞的多潜能性。 （1）可塑性与细胞异质