细胞生物学干细胞及其利用学习教案

1、会计学1第一页，共47页。第1页/共47页第二页，共47页。第2页/共47页第三页，共47页。第3页/共47页第四页，共47页。第4页/共47页第五页，共47页。第5页/共47页第六页，共47页。n 一、干细胞的概念一、干细胞的概念n1、干细胞（、干细胞（stem cell）：是指具有无限或较长期的）：是指具有无限或较长期的自我更新（自我更新（self-renewal）能力，并能产生至少一种）能力，并能产生至少一种高度分化子代细胞的细胞。高度分化子代细胞的细胞。n它存在它存在(cnzi)于人体或动物个体发育各个阶段的于人体或动物个体发育各个阶段的组织器官中，是各种分化细胞或特化细胞的初始来组织

2、器官中，是各种分化细胞或特化细胞的初始来源。源。 概述概述(i (i sh)sh)第6页/共47页第七页，共47页。概述概述(i (i sh)sh)u根据分化潜能根据分化潜能(qin (qin nn)nn)的高低：的高低：u 全能干细胞全能干细胞u 多能干细胞多能干细胞u 单能干细胞单能干细胞 u u根据细胞根据细胞来源时期不来源时期不同同: : 胚胎干细胞胚胎干细胞 成体干细胞成体干细胞n一、干细胞的概念一、干细胞的概念 2、干细胞的分类、干细胞的分类第7页/共47页第八页，共47页。第8页/共47页第九页，共47页。第9页/共47页第十页，共47页。第10页/共47页第十一页，共47页。干

3、细胞都具有较高的端粒酶活性；干细胞都具有较高的端粒酶活性；不同的干细胞具有不同的生化不同的干细胞具有不同的生化(shn hu)(shn hu)标志。标志。如：如：nestin为神经干细胞的标志分子为神经干细胞的标志分子；角蛋白；角蛋白15是确定毛是确定毛囊中表皮干细胞的标志分子；囊中表皮干细胞的标志分子；CD34是造血干细胞的标志是造血干细胞的标志分子分子等等。等等。 干细胞的生化特性常被用作鉴定干细胞在组织中的存在和评价其分化程度的标志。干细胞的生化特性常被用作鉴定干细胞在组织中的存在和评价其分化程度的标志。第11页/共47页第十二页，共47页。第12页/共47页第十三页，共47页。1、缓慢

4、、缓慢(hunmn)性性 干细胞干细胞意义意义:有利于干细胞对特定的外界信号作出反应，以决定进行增殖还是进入特定的分化程序；有利于干细胞对特定的外界信号作出反应，以决定进行增殖还是进入特定的分化程序；可以减少基因发生突变的危险，使干细胞有更多的时间发现可以减少基因发生突变的危险，使干细胞有更多的时间发现(fxin)和校正复制错误，具有防止体细胞自发突变的作用。和校正复制错误，具有防止体细胞自发突变的作用。 一般情况下，干细胞处于一般情况下，干细胞处于休眠或缓慢增殖状态休眠或缓慢增殖状态，当其接受刺激而进行分化时，需产生，当其接受刺激而进行分化时，需产生过渡类型细胞过渡类型细胞再到分化细胞。再到

5、分化细胞。第13页/共47页第十四页，共47页。1、缓慢、缓慢(hunmn)性性干细胞干细胞短暂短暂(dunzn)增殖细胞增殖细胞短暂增殖细胞：短暂增殖细胞：分裂速度快。意义分裂速度快。意义：可使少量干细胞产生较多的分化细胞，同时保护干细胞。可使少量干细胞产生较多的分化细胞，同时保护干细胞。 在干细胞到分化细胞的发育过程中，有两种在干细胞到分化细胞的发育过程中，有两种过渡类型过渡类型的细胞的细胞短暂增殖细胞短暂增殖细胞和和祖细胞祖细胞。祖细胞：祖细胞：为为前体细胞前体细胞，经过几次分裂后，产生的细胞为终末分化细胞。，经过几次分裂后，产生的细胞为终末分化细胞。祖细胞祖细胞第14页/共47页第十五

6、页，共47页。2、自稳性、自稳性干细胞干细胞短暂增殖短暂增殖(zngzh)细胞细胞祖细胞祖细胞（1）对称分裂）对称分裂(fnli)（symmetry division）：当干细胞分裂）：当干细胞分裂(fnli)时，产生的时，产生的2个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞（2）不对称分裂）不对称分裂(fnli)（asymmetry division）：当干细胞分裂）：当干细胞分裂(fnli)时，产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞时，产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞第15页/共47页第十六页，共47页。2、自稳性、自稳性（1）对称）对称(duchn)分裂（分裂（

7、symmetry division）：当干细胞分裂时，产生的）：当干细胞分裂时，产生的2个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞（2）不对称）不对称(duchn)分裂（分裂（asymmetry division）：当干细胞分裂时，产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞）：当干细胞分裂时，产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞第16页/共47页第十七页，共47页。2、自稳性、自稳性第17页/共47页第十八页，共47页。（三）干细胞的分化（三）干细胞的分化(fnhu)特特征征二、干细胞的生物学特性二、干细胞的生物学特性(txng)第18页/共47页第十九页，共47页。（三）

8、干细胞的分化（三）干细胞的分化(fnhu)特征特征二、干细胞的生物学特性二、干细胞的生物学特性(txng)第19页/共47页第二十页，共47页。第20页/共47页第二十一页，共47页。的生殖干细胞（的生殖干细胞（EG细胞）细胞）第21页/共47页第二十二页，共47页。第22页/共47页第二十三页，共47页。第23页/共47页第二十四页，共47页。 关键关键: :维持干细胞的未分化状态。维持干细胞的未分化状态。 饲养层细胞（成纤维饲养层细胞（成纤维(xinwi)(xinwi)细胞株）培养体系细胞株）培养体系 无饲养层培养体系无饲养层培养体系第24页/共47页第二十五页，共47页。 SSEA SS

9、EA是一种糖蛋白，在胚胎发育早期是一种糖蛋白，在胚胎发育早期(zoq)(zoq)表达，表达，常作为胚胎干细胞的标志之一，具有种属特异性。常作为胚胎干细胞的标志之一，具有种属特异性。 如：人的如：人的ES细胞表达细胞表达SSEA-3、SSEA-4，而小鼠的，而小鼠的ES细胞表达细胞表达SSEA-1；第25页/共47页第二十六页，共47页。n（2）碱性磷酸酶（）碱性磷酸酶（AKP）n 碱性磷酸酶（碱性磷酸酶（AKP）是鉴定胚胎干细胞分化与否）是鉴定胚胎干细胞分化与否的标志之一。的标志之一。 n（3）端粒酶）端粒酶 n 胚胎性干细胞端粒酶持续高水平表达；使这些胚胎性干细胞端粒酶持续高水平表达；使这些

10、细胞在分裂后保持端粒长度，维持细胞在分裂后保持端粒长度，维持(wich)细胞的分细胞的分裂增殖能力。裂增殖能力。 第26页/共47页第二十七页，共47页。一、生物学特性一、生物学特性(txng)第27页/共47页第二十八页，共47页。第28页/共47页第二十九页，共47页。第29页/共47页第三十页，共47页。第30页/共47页第三十一页，共47页。第31页/共47页第三十二页，共47页。府经费资助人类胚胎干细胞研究的条例，科学家为此鼓掌(gzhng)、支持者高声欢呼。干细胞研究经费解禁干细胞研究经费解禁 科学界对奥巴马新政欢呼科学界对奥巴马新政欢呼（2009-03-11）第32页/共47页第

11、三十三页，共47页。第33页/共47页第三十四页，共47页。2006 2006 年年, Takahashi , Takahashi 和和YamanakaYamanaka将几个转录因子导入已分化的小鼠皮将几个转录因子导入已分化的小鼠皮肤成纤维细胞肤成纤维细胞, , 进而获得了类似于胚胎干细胞进而获得了类似于胚胎干细胞(embryonic stem cells, (embryonic stem cells, ES ES 细胞细胞) )多能性干细胞多能性干细胞, , 称之为称之为“诱导产生的多能性干细胞诱导产生的多能性干细胞”(induced ”(induced pluripotent stem c

12、ells, iPS pluripotent stem cells, iPS 细胞细胞). ). 这一研究明确地证实了分化的细这一研究明确地证实了分化的细胞可以通过少数几个因子的外源导入而被重编程到具有多能性的状态胞可以通过少数几个因子的外源导入而被重编程到具有多能性的状态, , 因因而受到了整个生命科学领域的广泛而受到了整个生命科学领域的广泛(gungfn)(gungfn)关注。关注。年月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细年月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法，得到的干细胞称为诱导多功能干细胞，这一发现胞转化为干细胞的方法，得到的干细胞称为诱导多功能

13、干细胞，这一发现分别被自然和科学杂志评为年第一和第二大科学进展。分别被自然和科学杂志评为年第一和第二大科学进展。 第34页/共47页第三十五页，共47页。年月，美国加利福尼亚大学年月，美国加利福尼亚大学(dxu)(dxu)科学家报告称，他们将实验鼠皮科学家报告称，他们将实验鼠皮肤细胞改造成细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血肤细胞改造成细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。细胞。 年月，日本东京大学年月，日本东京大学(dxu)(dxu)科学家宣布，成功利用人类皮肤细胞制科学家宣布，成功利用人类皮肤细胞制成的细胞培育出血小板，而且从技术上说用细胞培育人类红

14、细胞和白成的细胞培育出血小板，而且从技术上说用细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学细胞都是可能的；紧接着，日本庆应大学(dxu)(dxu)科学家又宣布，成功用实验鼠的科学家又宣布，成功用实验鼠的细胞培育出鼠角膜上皮细胞。细胞培育出鼠角膜上皮细胞。 年月伊始，细胞研究便相继迎来两项重大突破。英国和加拿年月伊始，细胞研究便相继迎来两项重大突破。英国和加拿大科学家发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为细胞的方法；美国大科学家发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为细胞的方法；美国科学家则在细胞杂志上宣布，他们可以将细胞中因转化需要而植入的有科学家则在细胞杂志上宣布，他们可

15、以将细胞中因转化需要而植入的有害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。 诱导诱导(yudo)产生的多功能干细胞（产生的多功能干细胞（细胞）细胞）第35页/共47页第三十六页，共47页。年月，细胞研究在临床应用道路上又迈出非常重要的一年月，细胞研究在临床应用道路上又迈出非常重要的一步。据英国自然杂志网站日报道，中国科学家周琪和高绍荣等人利步。据英国自然杂志网站日报道，中国科学家周琪和高绍荣等人利用用(lyng)(lyng)细胞克隆出活体实验鼠，首次证明细胞具有全能性细胞克隆出活体实验鼠，首次证明细胞具有全能性。该成果让人

16、们看到了细胞具有实用性。该成果让人们看到了细胞具有实用性。 继前不久在世界上首次得到完全由诱导多能干细胞（即继前不久在世界上首次得到完全由诱导多能干细胞（即iPSiPS细胞）发育的小细胞）发育的小鼠之后，中国科学家在鼠之后，中国科学家在iPSiPS细胞研究领域又取得重大进展：首次从孕妇产前的细胞研究领域又取得重大进展：首次从孕妇产前的羊水细胞中高效快速建立羊水细胞中高效快速建立iPSiPS细胞，所需时间只有细胞，所需时间只有6 6天，为目前人类天，为目前人类iPSiPS细胞相细胞相关报道中最短。关报道中最短。美国时代周刊在其网站上公布了美国时代周刊在其网站上公布了20102010年十大医学突破名单，其中年十大医学突破名单，其中“可可降低降低HIVHIV感染风险的抗艾滋病药感染风险的抗艾滋病药”、“人工合成细胞人工合成细胞”、“老年性痴呆症的血老年性痴呆症的血液检测液检测”及及“更快更安全培育更快更安全培育iPSiPS细胞细胞”等成果入选。等成果入选。 诱导产生诱导产生(chns