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第十三章 干细胞 干细胞的定义、特点、分类与应用 干细胞分离培养诱导分化 细胞分化：同一来源的细胞，通过细胞分裂在细胞间产生形态结构、生化特征和生理功能有稳定性差异的过程。 细胞分化是个体发育中组织器官形成的基础，是发育生物学的中心问题。 在分化过程中，大部分细胞往往由于高度分化而完全丧失了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞，这种原始细胞称为干细胞。一旦生理需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞。 什么是干细胞？ 干细胞是一类具有自我更新与分化潜能的细胞 能产生表现型和基因型与自己完全相同的子细胞，同时还能分化为祖细胞。 自我更新： 自我更新是指干细胞具有分裂和自我复制能力 子代细胞维持干细胞的原始特征 子细胞的自我更新可通过对称分裂和不对称分裂两种形式进行 干细胞有对称与不对称两种分裂方式： 干细胞 对称分裂 干细胞 干细胞 不对称分裂 分化细胞（祖细胞） 增殖： 增殖的缓慢性：一般情况下，干细胞处于休眠或缓慢增殖状态。缓慢增殖还可以减少基因发生突变的可能性。 增殖的自稳性：干细胞会自我更新维持自身数目的恒定，主要是通过不对称分裂来实现。 干细胞的分类： 按照分化潜能的大小：单能干细胞、多能干细胞、全能干细胞； 按照发育阶段：胚胎干细胞、成体干细胞 分化潜能： 单能干细胞 多能干细胞 全能干细胞 单能干细胞是只能分化为单一类型细胞的干细胞。例如表皮的基质细胞（即表皮干细胞）只能分化产生角化表皮细胞 多能干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能收到一定限制。 例如：骨髓造血干细胞就是典型的多能干细胞，可以分化成红细胞、巨噬细胞、粒细胞（中性、嗜碱性、嗜酸性）、巨核细胞（发育成血小板）、淋巴细胞（至少6种以上的淋巴细胞）等多种类型细胞。 全能干细胞具有形成完整个体的分化潜能，可以无限增殖，并分化成为全身200多种细胞类型，进一步形成机体的所有组织、器官。 如胚胎干细胞 根据其发育阶段可分为两类： 胚胎干细胞：一种高度未分化细胞，具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。 成体干细胞：分布在成体组织中尚未分化的、具有自我更新、并能构建和补充相应组织的各种类型细胞潜能的干细胞。 干细胞研究的历史 1981年次由小鼠中分离得到鼠的胚胎干细胞。 分离得到人的胚胎干细胞（1998） 分离得到人的胚胎生殖细胞（1998） 目前不断报道成年组织来源的的干细胞 1９６７年，美国华盛顿大学发表报告称，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。 １９９８年１１月，美国威斯康星大学的科学家在美国《科学》杂志报告说，他们已成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖。评述：这带动了世界范围内的干细胞研究热潮。此项进展使科学家们看到了干细胞生物工程的曙光：在体外培育所需的组织细胞，取代病人体内的坏损组织细胞. 胚胎干细胞（ESC） 生物体个体发生的调控，也即单个受精卵细胞如何可以如此精确地分化成各种完全不同的细胞、组织和器官并最终发育成为一个完整的生物体，一直是生命科学中的难解之谜。 与生命起源、意识产生(即中枢神经系统的信息加工)并列的生命科学的３大难题。 受精卵在分裂期的早期，尚未植入子宫之前形成一个称为囊胚的结构，它由大约１４０个左右的细胞组成。 囊胚的“外壳”为单层细胞组成的“滋养层”，与以后囊胚植入子宫及胎盘形成有关； 囊胚内部的一端，有一个“内细胞群”，他们在胚胎发育过程中，可以进一步分化为内胚层、中胚层和外胚层，并最终分化为不同的组织、器官，成为一个完整的人体。 将这种内细胞群取出，在体外进行培养，可以无限增殖，并保持全能性。就成为“胚胎干细胞”。 胚胎干细胞的获取： 直接由动物体内获取囊胚再分离内细胞群，从而获得ES细胞； 1995年J.A.汤姆森等从恒河猴的囊胚中分离建立了世界上第一株灵长类胚胎干细胞； 1998年，他们从接受不孕症的夫妇所捐献的处于囊胚阶段的早期胚胎中分离出人的胚胎干细胞。 从从终止妊娠的胎儿组织中分离出胚胎