医学细胞生物学课件（复旦大学）干细胞与组织再生.pptVIP

尽管Thomson 和Gearheart使用的细胞系来源不同，但非常相似。 体细胞核转移 将一个正常的动物卵细胞去除细胞核（含染色体的细胞结构）。存留在卵细胞内的物质含营养成分和对胚胎发育非常重要的能量物质。而后，在非常精细调控的实验室条件下，将单个体细胞—除卵细胞或精子细胞之外的任一种细胞—与除去核卵细胞放在一起，使两者相融合。融合细胞以及其子细胞具有发育成一个完整个体的潜能，因此是全能性的。 体细胞核转移 胚胎干细胞的主要特征 形态：体积小、核大、紧密堆积，无明显细胞界限 生化：胚胎阶段特异性抗原（stage-specific embryonic antigen，SSEA） 端粒酶活性高 分化能力强，可在体外长期培养 将ESC注射到裸鼠皮下，小鼠可产生畸胎瘤。分化的胚胎组织包括胃上皮组织(内胚层),骨和软骨组织、平滑肌和横纹肌(中胚层)，神经表皮、神经节和复层鳞状上皮(外胚层)等。 动物模型：嵌合体小鼠 为什么进行胚胎干细胞研究 干细胞技术的市场前景 研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲，干细胞可以用于各种疾病的治疗，但其最适合的疾病主要是组织坏死性疾病如缺血引起的心肌坏死，退行性病变如帕金森综合征，自体免疫性疾病如胰岛素依赖型糖尿病等。 优点明显 应用干细胞治疗疾病较传统方法具有很多优点： 低毒性（或无毒性），一次给药有效； 不需要完全了解疾病发病的确切机理； 还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。 存在的问题 ESC的分离培养首先需要解决的问题是阻止引起分化的基因的激活与表达，以实现分化抑制，保证细胞的全能性。ESC在体外需在饲养层(feeder layer)细胞上培养才能维持其未分化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。 选择合适培养基，添加LIF（小鼠ES细胞 ） LIF是目前唯一明确的保持小鼠干细胞特性的重要细胞因子，维持其增殖状态。 LIF-STAT信号通路图 如何定向诱导干细胞分化？-- 细胞分化是多种细胞因子相互作用引起细胞一系列复杂的生理生化反应的过程，因而要诱导产生某种特异类型的组织，需要了解各种因子在何时何地开始作用，以及何时何地停止作用。 由胚胎干细胞在体外发育成一完整的器官尤其是像心、肝、肾、肺等大型精细复杂的器官这如何克服移植排斥反应 对胚胎干细胞及其衍生细胞的移植的安全性尚需做全面、客观、深入的评价。 人胚胎干细胞的来源是否合乎法律及道德，应用过程中所产生的伦理及法律问题如何处理。 研究表明人体脂肪、胎盘等组织中的干细胞，具有惊人的可塑性，和胚胎干细胞一样，可以分化成各种各样的组织细胞，可以通过诱导使成体干细胞进行特化发育，然后将其移植回病人体内，这样既可以避免发生排斥现象，也可以避免使用来源于人体胚胎或人体胎儿的干细胞。 成体干细胞的不足之处： 人们尚未从人体的全部组织中分离出成体干细胞，例如人们尚未发现人类的成体心脏干细胞。 成体干细胞含量极微，很难分离和纯化，且数量随年龄增长而降低。 在一些遗传缺陷疾病中，遗传错误很可能也会出现于病人的干细胞中，这样的干细胞不适于移植。 成人身上获得的干细胞可能没有年轻人的干细胞那样的增殖能力。 由于日常生活中人是暴露在各种环境之下的，日光和毒素等都有可能造成基因突变，成体干细胞可能包含更多的DNA异常等等。 iPS细胞（induced pluripotent stem cells） 2006年Yamanaka发现，胚胎干细胞中存在一系列特异性表达的蛋白质，而当胚胎干细胞分化时，这些蛋白表达减少。提出如果在小鼠体细胞内表达这些蛋白，或许能使体细胞转变为具有干细胞全能性质的细胞。 经过研究发现可使用病毒载体将Oct4，Sox2，c-Myc和Klf4等转录因子导入到小鼠皮肤成纤维细胞，形成具有干细胞形态的细胞群落。这些细胞群落具有SSEA，也通过畸胎瘤形成等其他干细胞指标检测，充分证明了它们具有多能性。 Oct4，Sox2被证明是维持干细胞状态所必需的因子，而另外两个因子更多起到的是促进转化和抑制凋亡的作用。 Oct4, Sox2, c-Myc 、 Klf4或Oct4, Sox2, Nanog 、Lin28 →Oct4 、Klf4或c-Myc（神经细胞） →Oct4（鼠神经干细胞）→？ 这一发现分别被《自然》和《科学》杂志评为2007年第一和第二大科学进展。 2008.4，美国科学家将实验鼠皮肤细胞改造成iPS细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。 2009.2，日本科学家宣布成功利用人类皮肤细胞制成的iPS细胞培育出血小板，而且声称从技术上说用iPS细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的。 2010.6，美、日的三个研究小组分别实现了将人体血细胞