陈细胞工程第13章干细胞.ppt

第第13章章 干细胞干细胞 n n美国总统布什曾公开反对利用人类美国总统布什曾公开反对利用人类美国总统布什曾公开反对利用人类美国总统布什曾公开反对利用人类的胚胎做干细胞研究的胚胎做干细胞研究的胚胎做干细胞研究的胚胎做干细胞研究n n由于科学界的压力，后来又改变了由于科学界的压力，后来又改变了由于科学界的压力，后来又改变了由于科学界的压力，后来又改变了主义，宣布联邦政府将有限度地支主义，宣布联邦政府将有限度地支主义，宣布联邦政府将有限度地支主义，宣布联邦政府将有限度地支持干细胞研究，从原来的反对转向持干细胞研究，从原来的反对转向持干细胞研究，从原来的反对转向持干细胞研究，从原来的反对转向了谨慎支持了谨慎支持了谨慎支持了谨慎支持n n20092009年奥巴马说，美国过去几年在胚胎干细胞研究上采取了年奥巴马说，美国过去几年在胚胎干细胞研究上采取了年奥巴马说，美国过去几年在胚胎干细胞研究上采取了年奥巴马说，美国过去几年在胚胎干细胞研究上采取了“ “错误的选择错误的选择错误的选择错误的选择” ”本届政府将坚定支持科学家们开展胚胎干本届政府将坚定支持科学家们开展胚胎干本届政府将坚定支持科学家们开展胚胎干。

本届政府将坚定支持科学家们开展胚胎干细胞研究，并力争使美国在这一领域取得领先地位细胞研究，并力争使美国在这一领域取得领先地位细胞研究，并力争使美国在这一领域取得领先地位细胞研究，并力争使美国在这一领域取得领先地位 n n被干细胞产业界誉为被干细胞产业界誉为被干细胞产业界誉为被干细胞产业界誉为“ “比尔盖茨比尔盖茨比尔盖茨比尔盖茨” ”的的的的Osiris TherapeuticsOsiris Therapeutics公公公公司于司于司于司于20082008年年年年1 1月份与美国国防部（月份与美国国防部（月份与美国国防部（月份与美国国防部（DODDOD）签订了干细胞史上规）签订了干细胞史上规）签订了干细胞史上规）签订了干细胞史上规模最大的合同，合同总值模最大的合同，合同总值模最大的合同，合同总值模最大的合同，合同总值2.22.2亿美元DODDOD购买购买购买购买2 2万剂成体干万剂成体干万剂成体干万剂成体干细胞产品细胞产品细胞产品细胞产品ProchymalProchymal，每剂，每剂，每剂，每剂1 1万美元，用于治疗修复辐射引起万美元，用于治疗修复辐射引起万美元，用于治疗修复辐射引起万美元，用于治疗修复辐射引起的胃肠损坏。

的胃肠损坏的胃肠损坏的胃肠损坏 干细胞研究是当今生命科学领干细胞研究是当今生命科学领域最前沿的高新技术，已成为域最前沿的高新技术，已成为生命科学界最活跃和最有前景生命科学界最活跃和最有前景的研究领域的研究领域 n干细胞研究得到世界各国政府的重视干细胞研究得到世界各国政府的重视 n干细胞移植在白血病、糖尿病、神经性疾病、干细胞移植在白血病、糖尿病、神经性疾病、冠心病等重大疾病的治疗中均可发挥巨大作用冠心病等重大疾病的治疗中均可发挥巨大作用n据估计，这样的治疗将在据估计，这样的治疗将在20年内普及年内普及.鲨鱼之齿鲨鱼之齿 n鲨鱼的牙齿可以无限制的增长和再生鲨鱼的牙齿可以无限制的增长和再生n具有具有5—6排，最外排牙齿真正起到牙齿的功能，其余备用排，最外排牙齿真正起到牙齿的功能，其余备用n一旦在最外一层的牙齿发生脱落时，里面一排的牙齿马上就一旦在最外一层的牙齿发生脱落时，里面一排的牙齿马上就会向前面移动，用来补足取代脱落牙齿的空穴位置会向前面移动，用来补足取代脱落牙齿的空穴位置n据统计，一条鲨鱼，在据统计，一条鲨鱼，在10年以内竟要换掉年以内竟要换掉2万余只牙齿万余只牙齿1.锋利锋利2.多排多排3.形状各异形状各异4.再生再生牙齿再生技术获得新突破牙齿再生技术获得新突破p2010年年5月月25日哥伦比亚大学医学中心宣日哥伦比亚大学医学中心宣布牙齿再生技术获得新突破，研究人员成功布牙齿再生技术获得新突破，研究人员成功地在动物口腔内进行了牙齿再生实验地在动物口腔内进行了牙齿再生实验p在患者的口腔内植入个托架并将患者体内的在患者的口腔内植入个托架并将患者体内的干细胞引导至需要牙齿再生的地方干细胞引导至需要牙齿再生的地方p未来人们就可将该技术应用于临床实验领域。

未来人们就可将该技术应用于临床实验领域骨髓移植骨髓移植 (Bone marrow transplantation)n骨髓移植是各种血骨髓移植是各种血液肿瘤（白血病、液肿瘤（白血病、恶性淋巴瘤）、再恶性淋巴瘤）、再生不良性淋巴瘤）、生不良性淋巴瘤）、再生不良性贫血症、再生不良性贫血症、重度地中海型贫血重度地中海型贫血症以及一些先天性症以及一些先天性免疫缺乏症或代谢免疫缺乏症或代谢性疾病救命的根本性疾病救命的根本治疗方法治疗方法n骨髓干细胞通过分化生成各种血细胞如骨髓干细胞通过分化生成各种血细胞如红细胞、白细胞、血小板、淋巴细胞等红细胞、白细胞、血小板、淋巴细胞等因此，骨髓对于维持机体的生命和免疫因此，骨髓对于维持机体的生命和免疫力非常重要力非常重要 脐带血库脐带血库n脐带血移植效果优于骨髓：其干细胞含量更多，且较有可脐带血移植效果优于骨髓：其干细胞含量更多，且较有可塑性，即细胞含量更多，且较有可塑性，即使不是完全吻塑性，即细胞含量更多，且较有可塑性，即使不是完全吻合，也可以移植到病患体内，而骨髓移植就需要完全吻患合，也可以移植到病患体内，而骨髓移植就需要完全吻患体内，而骨髓移植就需要完全吻合。

体内，而骨髓移植就需要完全吻合n2007年年《《Pediatrics》》报道报道2004年美国一三岁女孩突患年美国一三岁女孩突患急性淋巴细胞性白血病她以出生时保存的自体脐带血造急性淋巴细胞性白血病她以出生时保存的自体脐带血造血干细胞进行了移植救治儿童白血病自体脐血成功移植血干细胞进行了移植救治儿童白血病自体脐血成功移植的全球首例的全球首例n自自1995年起全世界已有年起全世界已有40多个国自多个国自1995年起，全世界已年起，全世界已有有40多个国家设立了各种性质的脐带血血库多个国家设立了各种性质的脐带血血库本章主要内容本章主要内容1.干细胞的定义、特点、分类与应用干细胞的定义、特点、分类与应用2.干细胞分离培养诱导分化干细胞分离培养诱导分化n干细胞诱导分化方法干细胞诱导分化方法关键问题关键问题一、定义与应用一、定义与应用n（一）定义（一）定义n（二）特征（二）特征n（三）应用（三）应用（一）定义（一）定义干细胞是一类具有干细胞是一类具有自我更新和分自我更新和分化潜能化潜能的细胞（二）特征（二）特征n1.自我更新特征自我更新特征n2.增殖特征增殖特征n3.分化特征分化特征1.自我更新特征自我更新特征p自我更新是指干细胞具有分裂和自我复制能力。

自我更新是指干细胞具有分裂和自我复制能力 1.对称分裂（对称分裂（symmetric division）） p是指一个干细胞分裂产生的两个子细胞全是干细胞是指一个干细胞分裂产生的两个子细胞全是干细胞 2.不对称分裂（不对称分裂（asymmetric division））p是是指指一一个个干干细细胞胞分分裂裂成成一一个个干干细细胞胞和和一一个个短短暂暂增增殖殖细细胞，称之为祖细胞（胞，称之为祖细胞（progenitor cell)progenitor cell)p祖祖细细胞胞分分裂裂形形成成的的是是两两个个专专一一功功能能的的子子细细胞胞，，不不具具备备自我复制的能力自我复制的能力 2.增殖特征增殖特征p增殖的缓慢性增殖的缓慢性p一般情况下，干细胞处于休眠或缓慢增殖状态一般情况下，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缓慢增殖还可以减少基因发生突变的可能性 p增殖的自稳性增殖的自稳性p也称自我维持，是指干细胞会自我更新维持自也称自我维持，是指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身数目的恒定，主要是通过不对称分裂来实现 3.分化特征分化特征1.单能干细胞（单能干细胞（Monopotent stem cell)n是只能分化为单一类型细胞的干细胞。

是只能分化为单一类型细胞的干细胞n例如表皮的基质细胞（即表皮干细胞）只能分化产生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角化表皮细胞2.多能干细胞（多能干细胞（Multipotent stem cell））n是能够形成两种或两种以上类型细胞的干细胞是能够形成两种或两种以上类型细胞的干细胞n例如骨髓造血干细胞就是典型的多能干细胞，可以分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（至酸性）、巨核细胞（发育成血小板）、淋巴细胞（至少少6 6种以上的淋巴细胞）等多种类型细胞种以上的淋巴细胞）等多种类型细胞3.全能干细胞（全能干细胞（Almighty stem cell））n是具有无限分化潜能的干细胞例如胚胎干细胞是具有无限分化潜能的干细胞例如胚胎干细胞 （三）应用（三）应用n1.组织或器官修复组织或器官修复n2.疾病治疗疾病治疗1.组织或器官修复组织或器官修复n《《科科学学日日报报》》2010年年5月月27日日报报道道美美国国加加州州大大学学欧欧文文分分校校（（UC Irvine））的的科科学学家家们们用用人人类类胚胚胎胎干干细细胞胞培培育育出出一一种种早早期期阶阶段段的的视视网网膜膜，，为为开开发发可可移移植植性性视视网网膜膜来来治治疗疗人人类类视视网网膜膜病变迈出了第一步病变迈出了第一步n—— Journal of Neuroscience Methods。

2.疾病治疗疾病治疗n甲型糖尿病称之为胰岛素依赖性糖尿病，甲型糖尿病称之为胰岛素依赖性糖尿病，病人胰脏不能正常地分泌胰岛素必须通病人胰脏不能正常地分泌胰岛素必须通过注射胰岛素来控制血糖含量，通常情况过注射胰岛素来控制血糖含量，通常情况下患者一天最少需要注射四次下患者一天最少需要注射四次n2007年年4月月11日：英国日：英国《《泰晤士报泰晤士报》》在头在头版报道了用干细胞技术治疗糖尿病取得了版报道了用干细胞技术治疗糖尿病取得了重大突破，摆脱对胰岛素的依赖重大突破，摆脱对胰岛素的依赖二、分类与特点二、分类与特点n不同的干细胞具有不同的分化潜能不同的干细胞具有不同的分化潜能n分化功能：分化功能：n干细胞可分为单能干细胞、多能干细胞与干细胞可分为单能干细胞、多能干细胞与全能干细胞全能干细胞n全能干细胞从理论上可以分化成所有组织全能干细胞从理论上可以分化成所有组织与器官n来源：来源：n干细胞包括干细胞包括n成体干细胞成体干细胞n胚胎干细胞胚胎干细胞三、干细胞分离与培养三、干细胞分离与培养（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养n1.定义定义n2.胚胎干细胞来源胚胎干细胞来源n3.胚胎内细胞团分离培养胚胎干细胞培养流程胚胎内细胞团分离培养胚胎干细胞培养流程n4.培养方法培养方法n5.胚胎干细胞的鉴定胚胎干细胞的鉴定n6.胚胎干细胞分化潜能评价胚胎干细胞分化潜能评价n7.胚胎干细胞细胞系的建立胚胎干细胞细胞系的建立（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养 1.定义定义这是受精后这是受精后5~6天的人类细胞，成为胚囊。

天的人类细胞，成为胚囊剥开胚囊取出的内部细胞（图中红色突出的部剥开胚囊取出的内部细胞（图中红色突出的部分）可以用来制造胚胎干细胞可以用来制造胚胎干细胞（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养2.胚胎干细胞来源胚胎干细胞来源（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养2.胚胎干细胞来源胚胎干细胞来源（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养2.胚胎干细胞来源胚胎干细胞来源（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养3.胚胎内细胞团分胚胎内细胞团分离培养胚胎干细胞离培养胚胎干细胞培养流程培养流程（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养4.培养方法培养方法（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养4.培养方法培养方法（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养 5.胚胎干细胞的鉴定胚胎干细胞的鉴定（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养 5.胚胎干细胞的鉴定胚胎干细胞的鉴定（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养6.胚胎干细胞分化潜能评价胚胎干细胞分化潜能评价（一）胚胎干细胞分离培养（一）胚胎干细胞分离培养 7.胚胎干细胞细胞系的建立胚胎干细胞细胞系的建立 Induced differentiation of human ES-derived cells in culture.ES细胞的体外培养细胞的体外培养（取自干细胞和发育生物学， 叶鑫生等编，2000.4）Pluripotent murine embryonic germ cells identified by red stainingA phase contrast image of the pluripotent murine embryonic germ cellA culture dish containing hundreds of colonies of murine embryonic germ cells. Each red-stained spot represents an individual colony comprised of hundreds or thousands of stem cells.（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养1.定义与特点定义与特点2.成体干细胞来源成体干细胞来源3.成体干细胞的可塑性成体干细胞的可塑性4.成体干细胞发现与分离成体干细胞发现与分离5.成体干细胞培养例子成体干细胞培养例子（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养1.定义与特点定义与特点（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养2.成体干细胞来源成体干细胞来源（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养3.成体干细胞的可塑性成体干细胞的可塑性（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养4.成体干细胞发现与分离成体干细胞发现与分离（二）成体干细胞分离培养（二）成体干细胞分离培养5.成体干细胞培养例子成体干细胞培养例子四四 干细胞体外诱导分化干细胞体外诱导分化五、胚胎干细胞与五、胚胎干细胞与成体干细胞研究比较成体干细胞研究比较胚胎干细胞研究，不再杀鸡取卵胚胎干细胞研究，不再杀鸡取卵 20062006年年年年8 8月月月月2424日，日，日，日，《《《《自然自然自然自然》》》》杂志发表了题为杂志发表了题为杂志发表了题为杂志发表了题为《《《《从卵裂球中获取从卵裂球中获取从卵裂球中获取从卵裂球中获取胚胎干细胞系胚胎干细胞系胚胎干细胞系胚胎干细胞系》》》》的论文，美国学者罗伯特的论文，美国学者罗伯特的论文，美国学者罗伯特的论文，美国学者罗伯特· ·兰萨率领的一个兰萨率领的一个兰萨率领的一个兰萨率领的一个研究小组宣称已从人类早期胚胎中培育出干细胞，且不影响研究小组宣称已从人类早期胚胎中培育出干细胞，且不影响研究小组宣称已从人类早期胚胎中培育出干细胞，且不影响研究小组宣称已从人类早期胚胎中培育出干细胞，且不影响胚胎的正常发育。

这一研究成果或许将破解胚胎干细胞研究胚胎的正常发育这一研究成果或许将破解胚胎干细胞研究胚胎的正常发育这一研究成果或许将破解胚胎干细胞研究胚胎的正常发育这一研究成果或许将破解胚胎干细胞研究的伦理困局的伦理困局的伦理困局的伦理困局 第第11章作业：章作业：nP291 复习题复习题3: n分析讨论干细胞培养的优点与存在的问题分析讨论干细胞培养的优点与存在的问题。