1、第第13章章 干細胞干細胞 干細胞研究是當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)干細胞研究是當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域最前沿的高新技術(shù)，已成為域最前沿的高新技術(shù)，已成為生命科學(xué)界最活躍和最有前景生命科學(xué)界最活躍和最有前景的研究領(lǐng)域。的研究領(lǐng)域。 n干細胞研究得到世界各國政府的重視干細胞研究得到世界各國政府的重視 n干細胞移植在白血病、糖尿病、神經(jīng)性疾病、干細胞移植在白血病、糖尿病、神經(jīng)性疾病、冠心病等重大疾病的治療中均可發(fā)揮巨大作用。冠心病等重大疾病的治療中均可發(fā)揮巨大作用。n據(jù)估計，這樣的治療將在據(jù)估計，這樣的治療將在20年內(nèi)普及年內(nèi)普及.鯊魚之齒鯊魚之齒 n鯊魚的牙齒可以無限制的增長和再生。鯊魚的牙齒可以無限制的增長和再生。

2、n具有具有56排，最外排牙齒真正起到牙齒的功能，其余備用排，最外排牙齒真正起到牙齒的功能，其余備用n一旦在最外一層的牙齒發(fā)生脫落時，里面一排的牙齒馬上就一旦在最外一層的牙齒發(fā)生脫落時，里面一排的牙齒馬上就會向前面移動，用來補足取代脫落牙齒的空穴位置。會向前面移動，用來補足取代脫落牙齒的空穴位置。n據(jù)統(tǒng)計，一條鯊魚，在據(jù)統(tǒng)計，一條鯊魚，在10年以內(nèi)竟要換掉年以內(nèi)竟要換掉2萬余只牙齒。萬余只牙齒。1.鋒利鋒利2.多排多排3.形狀各異形狀各異4.再生再生牙齒再生技術(shù)獲得新突破牙齒再生技術(shù)獲得新突破p2010年年5月月25日哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心宣日哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心宣布牙齒再生技術(shù)獲得新突破，研究人

3、員成功布牙齒再生技術(shù)獲得新突破，研究人員成功地在動物口腔內(nèi)進行了牙齒再生實驗地在動物口腔內(nèi)進行了牙齒再生實驗p在患者的口腔內(nèi)植入個托架并將患者體內(nèi)的在患者的口腔內(nèi)植入個托架并將患者體內(nèi)的干細胞引導(dǎo)至需要牙齒再生的地方干細胞引導(dǎo)至需要牙齒再生的地方p未來人們就可將該技術(shù)應(yīng)用于臨床實驗領(lǐng)域。未來人們就可將該技術(shù)應(yīng)用于臨床實驗領(lǐng)域。骨髓移植骨髓移植 (bone marrow transplantation)n骨髓移植是各種血骨髓移植是各種血液腫瘤（白血病、液腫瘤（白血病、惡性淋巴瘤）、再惡性淋巴瘤）、再生不良性淋巴瘤）、生不良性淋巴瘤）、再生不良性貧血癥、再生不良性貧血癥、重度地中海型貧血重度地中海

4、型貧血癥以及一些先天性癥以及一些先天性免疫缺乏癥或代謝免疫缺乏癥或代謝性疾病救命的根本性疾病救命的根本治療方法。治療方法。n骨髓干細胞通過分化生成各種血細胞如骨髓干細胞通過分化生成各種血細胞如紅細胞、白細胞、血小板、淋巴細胞等。紅細胞、白細胞、血小板、淋巴細胞等。因此，骨髓對于維持機體的生命和免疫因此，骨髓對于維持機體的生命和免疫力非常重要。力非常重要。 臍帶血庫臍帶血庫n臍帶血移植效果優(yōu)于骨髓：其干細胞含量更多，且較有可臍帶血移植效果優(yōu)于骨髓：其干細胞含量更多，且較有可塑性，即細胞含量更多，且較有可塑性，即使不是完全吻塑性，即細胞含量更多，且較有可塑性，即使不是完全吻合，也可以移植到病患體內(nèi)

5、，而骨髓移植就需要完全吻患合，也可以移植到病患體內(nèi)，而骨髓移植就需要完全吻患體內(nèi)，而骨髓移植就需要完全吻合。體內(nèi)，而骨髓移植就需要完全吻合。n2007年年pediatrics報道報道2004年美國一三歲女孩突患年美國一三歲女孩突患急性淋巴細胞性白血病。她以出生時保存的自體臍帶血造急性淋巴細胞性白血病。她以出生時保存的自體臍帶血造血干細胞進行了移植救治。兒童白血病自體臍血成功移植血干細胞進行了移植救治。兒童白血病自體臍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多個國自多個國自1995年起，全世界已年起，全世界已有有40多個國家設(shè)立了各種性質(zhì)的臍帶血血庫。多個

6、國家設(shè)立了各種性質(zhì)的臍帶血血庫。本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1.干細胞的定義、特點、分類與應(yīng)用干細胞的定義、特點、分類與應(yīng)用2.干細胞分離培養(yǎng)誘導(dǎo)分化干細胞分離培養(yǎng)誘導(dǎo)分化n干細胞誘導(dǎo)分化方法干細胞誘導(dǎo)分化方法關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題一、定義與應(yīng)用一、定義與應(yīng)用n（一）定義（一）定義n（二）特征（二）特征n（三）應(yīng)用（三）應(yīng)用（一）定義（一）定義干細胞是一類具有干細胞是一類具有自我更新和分自我更新和分化潛能化潛能的細胞。的細胞。（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自我更新是指干細胞具有分裂和自我復(fù)制能力。自我更新是指干

7、細胞具有分裂和自我復(fù)制能力。 1.對稱分裂（對稱分裂（symmetric division） p是指一個干細胞分裂產(chǎn)生的兩個子細胞全是干細胞。是指一個干細胞分裂產(chǎn)生的兩個子細胞全是干細胞。 2.不對稱分裂（不對稱分裂（asymmetric division）p是指一個干細胞分裂成一個干細胞和一個短暫增殖細是指一個干細胞分裂成一個干細胞和一個短暫增殖細胞，稱之為祖細胞（胞，稱之為祖細胞（progenitor cell)progenitor cell)。p祖細胞分裂形成的是兩個專一功能的子細胞，不具備祖細胞分裂形成的是兩個專一功能的子細胞，不具備自我復(fù)制的能力。自我復(fù)制的能力。 2.增殖特征增殖特

8、征p增殖的緩慢性增殖的緩慢性p一般情況下，干細胞處于休眠或緩慢增殖狀態(tài)一般情況下，干細胞處于休眠或緩慢增殖狀態(tài)緩慢增殖還可以減少基因發(fā)生突變的可能性。緩慢增殖還可以減少基因發(fā)生突變的可能性。 p增殖的自穩(wěn)性增殖的自穩(wěn)性p也稱自我維持，是指干細胞會自我更新維持自也稱自我維持，是指干細胞會自我更新維持自身數(shù)目的恒定，主要是通過不對稱分裂來實現(xiàn)。身數(shù)目的恒定，主要是通過不對稱分裂來實現(xiàn)。 3.分化特征分化特征1.單能干細胞（單能干細胞（monopotent stem cell)n是只能分化為單一類型細胞的干細胞。是只能分化為單一類型細胞的干細胞。n例如表皮的基質(zhì)細胞（即表皮干細胞）只能分化產(chǎn)生例如表

9、皮的基質(zhì)細胞（即表皮干細胞）只能分化產(chǎn)生角化表皮細胞。角化表皮細胞。2.多能干細胞（多能干細胞（multipotent stem cell）n是能夠形成兩種或兩種以上類型細胞的干細胞。是能夠形成兩種或兩種以上類型細胞的干細胞。n例如骨髓造血干細胞就是典型的多能干細胞，可以分例如骨髓造血干細胞就是典型的多能干細胞，可以分化成紅細胞、巨噬細胞、粒細胞（中性、嗜堿性、嗜化成紅細胞、巨噬細胞、粒細胞（中性、嗜堿性、嗜酸性）、巨核細胞（發(fā)育成血小板）、淋巴細胞（至酸性）、巨核細胞（發(fā)育成血小板）、淋巴細胞（至少少6 6種以上的淋巴細胞）等多種類型細胞。種以上的淋巴細胞）等多種類型細胞。3.全能干細胞（全

10、能干細胞（almighty stem cell）n是具有無限分化潛能的干細胞。例如胚胎干細胞。是具有無限分化潛能的干細胞。例如胚胎干細胞。 （三）應(yīng)用（三）應(yīng)用n1.組織或器官修復(fù)組織或器官修復(fù)n2.疾病治療疾病治療1.組織或器官修復(fù)組織或器官修復(fù)n科學(xué)日報科學(xué)日報2010年年5月月27日日報道美國加州大學(xué)歐文分校報道美國加州大學(xué)歐文分校（uc irvine）的科學(xué)家們用）的科學(xué)家們用人類胚胎干細胞培育出一種早人類胚胎干細胞培育出一種早期階段的視網(wǎng)膜，為開發(fā)可移期階段的視網(wǎng)膜，為開發(fā)可移植性視網(wǎng)膜來治療人類視網(wǎng)膜植性視網(wǎng)膜來治療人類視網(wǎng)膜病變邁出了第一步病變邁出了第一步n journal of

11、 neuroscience methods。2.疾病治療疾病治療n甲型糖尿病稱之為胰島素依賴性糖尿病，甲型糖尿病稱之為胰島素依賴性糖尿病，病人胰臟不能正常地分泌胰島素。必須通病人胰臟不能正常地分泌胰島素。必須通過注射胰島素來控制血糖含量，通常情況過注射胰島素來控制血糖含量，通常情況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：英國日：英國泰晤士報泰晤士報在在頭版報道了用干細胞技術(shù)治療糖尿病取得頭版報道了用干細胞技術(shù)治療糖尿病取得了重大突破，擺脫對胰島素的依賴。了重大突破，擺脫對胰島素的依賴。二、分類與特點二、分類與特點n不同的干細胞具有不同的分化潛能。不同

12、的干細胞具有不同的分化潛能。n分化功能：分化功能：n干細胞可分為單能干細胞、多能干細胞與干細胞可分為單能干細胞、多能干細胞與全能干細胞。全能干細胞。n全能干細胞從理論上可以分化成所有組織全能干細胞從理論上可以分化成所有組織與器官。與器官。n來源：來源：n干細胞包括干細胞包括n成體干細胞成體干細胞n胚胎干細胞胚胎干細胞三、干細胞分離與培養(yǎng)三、干細胞分離與培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)n1.定義定義n2.胚胎干細胞來源胚胎干細胞來源n3.胚胎內(nèi)細胞團分離培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng)流程胚胎內(nèi)

13、細胞團分離培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng)流程n4.培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法n5.胚胎干細胞的鑒定胚胎干細胞的鑒定n6.胚胎干細胞分化潛能評價胚胎干細胞分化潛能評價n7.胚胎干細胞細胞系的建立胚胎干細胞細胞系的建立（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng) 1.定義定義這是受精后這是受精后56天的人類細胞，成為胚囊。天的人類細胞，成為胚囊。剝開胚囊取出的內(nèi)部細胞（圖中紅色突出的部剝開胚囊取出的內(nèi)部細胞（圖中紅色突出的部分）。可以用來制造胚胎干細胞。分）。可以用來制造胚胎干細胞。（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)2.胚胎干細胞來源胚胎干細胞來源（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)2.胚

14、胎干細胞來源胚胎干細胞來源（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)2.胚胎干細胞來源胚胎干細胞來源（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)3.胚胎內(nèi)細胞團分胚胎內(nèi)細胞團分離培養(yǎng)胚胎干細胞離培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng)流程培養(yǎng)流程（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)4.培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)4.培養(yǎng)方法培養(yǎng)方法（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng) 5.胚胎干細胞的鑒定胚胎干細胞的鑒定（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng) 5.胚胎干細胞的鑒定胚胎干細胞的鑒定（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)6.胚胎干

15、細胞分化潛能評價胚胎干細胞分化潛能評價（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng)（一）胚胎干細胞分離培養(yǎng) 7.胚胎干細胞細胞系的建立胚胎干細胞細胞系的建立 induced differentiation of human es-derived cells in culture.es細胞的體外培養(yǎng)細胞的體外培養(yǎng)（取自干細胞和發(fā)育生物學(xué)， 葉鑫生等編，2000.4）pluripotent murine embryonic germ cells identified by red staininga phase contrast image of the pluripotent murine embryonic ge

16、rm cella 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）成體干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)1.定義與特點定義與特點2.成體干細胞來源成體干細胞來源3.成體干細胞的可塑性成體干細胞的可塑性4.成體干細胞發(fā)現(xiàn)與分離成體干細胞發(fā)現(xiàn)與分離5.成體干細胞培養(yǎng)例子成體干細胞培養(yǎng)例子（二）成體干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)1.定義與特點定義與特點（二）成體干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)2.成體干細胞來源成體干細胞來源（二）成體干細胞分離培養(yǎng)（二）成體干細胞分離培養(yǎng)3.