第15章细胞分化与胚胎发育.ppt

三、影响细胞分化的因素 受精卵细胞质的不均一性； 胞外信号分子； 胞间相互作用与位置效应； 细胞记忆与决定； 环境； 染色质变化与基因重组。 第二节 胚胎发育中的细胞分化 一、生殖细胞的分化 二、早期胚胎发育过程中的细胞分化 三、果蝇胚胎早期发育中的细胞分化 原生殖细胞（PGC）的迁移 性腺细胞分化中的信号途径 PGC进入生殖嵴后的细胞分裂 生殖嵴对生殖细胞减数分裂的调控 神经管的形成 调控脊髓神经细胞增殖的信号系统 神经元前体细胞通过侧向抑制而特化 脊髓背腹分化中的信号网络 果蝇体节形成中的基因调控 Thank you! 图片来源：/FACULTY/TFischer/bio%201%20files/membrane%20transport.jpg /scitable/content/membrane-transport-into-and-out-of-the* * * * * 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） Copyright ? 高等教育出版社 2011 第15章 细胞分化与胚胎发育 本章主要内容 第一节 细胞分化 第二节 胚胎发育中的细胞分化 细胞分化的基本概念 细胞的全能性与多能干细胞 影响细胞分化的因素 细胞分化 一、细胞分化的基本概念 细胞分化是指在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异、产生不同的细胞类群的过程。 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果 （二）管家基因/组织特异性基因 （三）组合调控引发组织特异性基因的表达 黏菌繁殖过程示意图 （四）单细胞有机体的细胞分化 （五）转分化与再生 （五）转分化与再生 二、细胞的全能性与多能干细胞 细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。 分化潜能 全能干细胞 受精卵、卵裂早期细胞（16c） 干细胞 多能干细胞 胚胎干细胞、生殖嵴干细胞、造血干细胞 单能干细胞 神经干细胞 来源 胚胎干细胞 成体干细胞 造血干细胞逐级分化为各种类型的血细胞 多能干细胞 胚胎干细胞 人类治疗性克隆与再生医学的设想 人的胚胎干细胞诱导分化成胰岛β细胞 人体胚胎干细胞(hES) 优点：有潜力在体内发育成任何细胞类型。 缺点： (l)供体卵母细胞的来源困难, ES细胞建系效率低； (2)免疫排斥反应； (3)ES细胞具有成瘤性； (4)体外保持ES细胞全能性的条件非常复杂； (5)伦理学争论。 诱导多能干细胞（ iPS ）建系过程的示意图 诱导多能干细胞iPS(induced pluripotent stem cells) 诱导多能干细胞（iPS） 通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞, 使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）细胞样的多潜能细胞。 iPS细胞不仅在细胞形态、 生长特性、 干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似, 而且在DNA甲基化方式、 基因表达谱、 染色质状态、 形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。 iPS优点 与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。 利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专用的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题。 iPS缺点 比如，添加4个“重新编程”基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的副作用。 iPS发展历程 2006年日本京都大学山中伸弥Shinya Yamanaka领导的实验室在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS的研究。 他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这4种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发生转化，产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。 2007年末，Thompson实验室(美国Wisconsin大学)和山中伸弥实验室几乎同时报道，利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。 所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4 4种因子组合，而Thompson实验室则采用了以慢病毒载体引入OCT4、SOX2加NANOG和LIN28这种因子组合。 这些研究成果被美国《科学》杂志列为2007年十大科技突破中的第2位。 2008年，哈佛大学George Daley实验室利用