干细胞 发育生物学的新领域.ppt

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1、第十九章干细胞发育生物学的新领域1近年来在干细胞理论和技术研究方面取得了长足的进展。1999年12月,美国《科学》杂志把干细胞生物学和以干细胞临床应用为内容的干细胞生物工程评为20世纪世界科学进展的最重要领域。已经成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、最有影响和最有应用前景的生命科学研究领域之一。2内容第一节干细胞生物学第二节干细胞工程原理与技术3第一节干细胞生物学干细胞的定义和生物学特点干细胞的分类干细胞自我更新与分化的调控4干细胞的定义干细胞（StemCells）是一群未分化的，具有自我更新(self-renewal)能力和多向分化潜能(po

2、tency)的细胞。它既能产生表型与基因型完全相同的子代细胞；也能产生组成机体各组织和器官的高度分化的细胞。5干细胞的起源和进展1896E.BWilson首次用这个名词描述寄生虫生殖系的祖细胞1963Till和McCulloch发现小鼠骨髓中存在能够自我更新的细胞1968骨髓移植治疗重症联合免疫缺陷综合症(SCID)获得成功1978在人类的脐带血中发现存在造血干细胞1981Evans和Kaufman建立小鼠胚胎干细胞系1997白血病起源于造血干细胞的发现证实了肿瘤干细胞的存在1998Thomson等建立第一个人胚胎干细胞系1996克隆羊Dolly诞生

3、2000s很多报道表明成体干细胞具有可塑性2001美国AdvancedCellTechnology公司的科学家首次采用克隆技术培育出人类早期胚胎（6个分裂球）2004-2005韩国研究者黄禹锡(HwangWoo-suk)声称利用体细胞核转移技术培育出几种人类胚胎干细胞系，后来被证实是伪造的2006英国科学家用脐带血干细胞分化出第一个人造肝细胞6干细胞的起源和进展2007.1科学家发现在羊水中存在一种新型干细胞，它可以在研究与治疗中替代胚胎干细胞2007.63个研究小组同时报道发现小鼠正常的皮肤细胞可以重新编程成为干细胞；同时科学家ShoukhratM

4、italipov首次报道通过体细胞核转移技术制备猴胚胎干细胞成功2007.10MarioCapecchi,MartinEvans和OliverSmithies分获诺贝尔生理和医学奖，奖励他们在胚胎干细胞和小鼠基因“敲除”方面的贡献2007.11日本科学家宣布成功把人体皮肤细胞（纤维原细胞）改造成类似胚胎干细胞的多潜能干细胞—诱导性多潜能干细胞2008.1不需要破坏胚胎即可制备人类胚胎干细胞系（AdvancedCellTechnology）2008.1美国科学家利用人的成纤维细胞核进行体细胞核转移技术获得了人类的胚泡（囊胚）2008.3自体间充质干细胞

5、成功治疗关节变性病2008.10德国科学家成功把人类睾丸细胞改造成多潜能干细胞，美国科学家将人类发根的角化细胞转化为类胚胎干细胞……7干细胞的生物学特点属低分化细胞，缺乏分化标记；在机体的数目和位置相对恒定；具有自我更新能力；具有多向分化潜能，即具有分化发育的可塑性，其分化受所处周围微环境（niche）的影响；能无限地分裂、增殖；分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期；两种生长方式：一是对称分裂，形成两个相同的干细胞；二是不对称分裂，一个子代细胞保持干细胞特性，另一个成为祖细胞，最终分化成终末细胞。8干细胞的生长分裂方式9干细胞的分类根据发生学来源

6、分类胚胎干细胞（Embryonicstemcells,ESCs）是指由胚胎内细胞团（innercellmass,ICM）经体外抑制培养，在传代过程中筛选出的具有多能性的细胞。成体干细胞（Adultstemcells）是指存在于一种已经分化组织的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。例如：造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肝干细胞、皮肤表皮干细胞、胰腺干细胞等。10人类胚泡的形成11原肠胚期发育成3个胚层，外胚层、中胚层和内胚层：外胚层发育成神经系统、皮肤、指甲、鼻、口、肛门、眼球晶状体和视网膜。中胚层发育成身体

7、的排泄系统，循环系统和运动系统。内胚层发育成内消化道，呼吸道等。人类组织分化1213胚胎干细胞又称全能干细胞它是从胚胎细胞团中分离出来、能在体外培养的一种高度未分化细胞,是一种具有全能性或多向性分化潜能的细胞。其特点是能大量繁殖并保持未分化状态;在一定条件下能向内、中、外3个胚层组织和细胞分化;易于进行基因改造操作,注入囊胚后能广泛参与宿主胚胎各组织器官的生长发育,形成嵌合体;在体外培养扩增时,经遗传操作、选择和冻存,均不失其全能性;在不同生长条件下具有不同的功能状态。14成体干细胞横向分化的普遍性预测并阐明横向分化机制,就有可能利用病人自身健康组织

8、的干细胞诱导分化成病损组织的功能来治疗疾病。这样既可解决免疫排斥问题,又可避免胚胎细胞来源不足和社会伦理问题