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第十章 发育过程中的细胞类型 第一节 干细胞及其生物学特征 只有干细胞才有分化潜能 根据机体发育时期的不同，将机体干细胞分为： 胚胎干细胞、成体干细胞。 根据分化能力的大小，可将机体干细胞分为： 全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞 全能细胞：具有发育全能性的细胞为全能细胞，如受精卵卵裂早期的细胞。 多能细胞：胚胎发育三胚层期的细胞等具有发育成多种组织的潜能，但失去了发育为完整机体的能力，这类细胞称为多能细胞，即这一时期的细胞具有多能性。 单能细胞：有些细胞只能分裂分化产生一种类型的细胞，如精原细胞只能分化为精子，这类细胞称为单能细胞。 胚胎发育过程中，这种逐渐由全能局限为多能，最后成为稳定型单能(unipotency)的趋向，是细胞分化的普遍规律。 受精卵由全能?多能?单能这一过程可称为细胞的单能化 1.干细胞 能自我更新和分化 具自我复制的能力 能在一定条件下分化成具有特定形态和功能的成熟细胞 2.胚胎干细胞 从囊胚期胚胎的内细胞团获得 胚胎生殖细胞与胚胎干细胞都可自发分化形成三胚层的全部细胞 3.成体干细胞 特定的组织中 能自我更新并分化成相应组织内具有特定功能的成熟细胞 可塑性 一、干细胞的形态和生化特征 圆形和椭圆形，体积较小，核质相对较大 体外，扁平或圆形多细胞簇 可分化 特异性的表面抗原标记 造血干细胞 CD34+ 间质干细胞 CD34+ Scal+ Lin- 胚胎干细胞 碱性磷酸酶活性 端粒酶活性较高，具分裂增殖能力 二、细胞的增殖特性： （一）缓慢性： 1、有利于对特定的外界信号做出反应，以决定进入增殖还是进入分化程序； 2、有利于减少干细胞内基因突变的危险； 3、过渡放大细胞：分裂较快，经过若干次分裂后产生分化细胞，作用是可以通过较少的干细胞产生较多的分化细胞 干细胞→过渡放大细胞（又称快速自我更新细胞） →分化细胞； （二）自稳定性（区别于肿瘤细胞本质性特征）： 1、干细胞的自稳定性是干细胞的基本特征之一； 2、干细胞通过两种分裂方式来维持其自稳定性： 干细胞增殖的模式 增殖分裂三种方式，即：增殖分裂、分化分裂和更新分裂。 三、生境（干细胞的生存微环境）： ①细胞分泌因子； ②受体介导的细胞间相互作用 ③整合素和细胞外基质成分 干细胞分化方向的调控与分化启动调控 四、干细胞可塑性 转分化，transdifferentiation 脱分化或去分化，dedifferentiation 胚胎干细胞具有特点： （1）体外培养可以无限增殖； （2）可以长期保持原始未分化的状态； （3）可以分化成为衍生于3个胚层的各类组织细胞，包括生殖细胞。 （一）胚胎干细胞的获得： 目前获得胚胎干细胞的方法主要有以下3种： 1、取自体外受精胚胎囊胚期内细胞团 （图11-1） 2、取自终止妊娠的胎儿原始生殖嵴组织 （图11-1） 3、取自去核卵细胞+体细胞核移植产生的融合细胞→分裂发育成囊胚→取其内层细胞培养形成多能干细胞（图11-2） 将囊胚中内细胞团（免疫外科法或机械切割法）→接种到配制好的饲养层[合适的培养基+添加白血病抑制因子（LIF）] →几天后将离散的集落接种到新培养基→几天后挑选干细胞集落传代→获得胚胎干细胞系（图11-3）。 返回 返回 返回 （二）胚胎干细胞的主要特征： 1、形态特征：细胞体积小，核大，有一个或多个核仁；细胞呈集落生长，克隆紧密堆积，无明显的细胞界限，核质比大，具有正常的核形（图11-4）。 2、生化特征：胚胎阶段特异性抗原（SSEA）——SSEA-1，SSEA-3，SSEA-4等以及碱性磷酸酶（AKP）等未分化细胞，端粒酶活性高。 3、人胚胎干细胞： （1）具有分化外、、中、内3个胚层的能力；具备体内外分化的能力；可以分化产生多种组织细胞； （2）具备胚胎嵌合及生殖系嵌合能力（图11-5） 4、目前已建立成胚胎干细胞系的动物有： 小鼠（1981）、仓鼠（1988）、牛（1990）、兔（1993）、猪（1994）、绵羊（1996）、山羊（1996）、鸡（1996）、人（1998）等，见表11-1 5、从表11-1可以看出： （1）ES细胞在不同种属哺乳动物之间存在很大差异； （2）猴ES细胞没有生殖嵌合能力；而人ES细胞无法进行胚胎嵌合实验； （3）只有小鼠ES细胞具有生殖系嵌合能力，猪ES细胞有胚胎嵌合能力；而其他动物没有胚胎嵌合能力和生殖系嵌合能力； （4）严格意义上，只有小鼠ES细胞能称为ES细胞，而其他动物ES细胞只能称为类ES细胞。 胚胎干细胞的应用价值及前景： 1、