医学细胞生物学课件：干细胞

1、干细胞 Stem Cell北京大学基础医学院细胞生物学系杨 华 82801476E-mail: 内容要求掌握干细胞的概念、特点及类型掌握成体干细胞在组织更新中的作用熟悉诱导性多能干细胞的建立原理了解干细胞的应用前景第一节、干细胞概述（一）、 概念 干细胞是指具有自我复制和分化潜能的细胞。 干细胞有丝分裂终末分化细胞分化子细胞自我复制Self-renew（二）、干细胞特点干细胞具有无限分裂的能力；干细胞是未分化的细胞；干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一：（1）保持亲代特征仍作为干细胞；（2）向终末分化。 干细胞分裂模式：（1）对称分裂（symmetry division）（2）不对称

2、分裂 （asymmetry division）（三）、干细胞类型哺乳动物早期发育期间细胞分化的主要阶段受精卵桑椹胚囊胚内细胞团上皮滋养层神经沟外胚层中胚层脊索内胚层三胚层胚胎干细胞类型（按分化潜能分）全能干细胞多能干细胞专能干细胞干细胞类型（按来源分）胚胎干细胞 (embryonic stem cells, ES cells)成体干细胞 (adult stem cells)第二节、胚胎干细胞（一）胚胎干细胞建系（二）胚胎干细胞鉴定嵌合体动物模型小鼠成瘤体外分化培养 （1）嵌合体动物模型 （2）小鼠成瘤ES细胞接种至同种或免疫缺陷小鼠皮下。 （3）体外分化培养ES细胞在体外自发分化或诱导分化。

3、（3）体外分化培养ES细胞在体外自发分化或诱导分化。第三节、成体干细胞成体干细胞造血干细胞间充质干细胞红细胞白细胞肥大细胞纤维细胞脂肪细胞（一）成体干细胞与组织更新表皮的更新血细胞的更新1. 表皮的更新与分化表皮由大量角质细胞构成，其分化特征是能够合成角质素，使表皮更加结实。基底细胞（basal cells）:附着于基底膜的细胞，只有基底细胞是可分裂的。棘细胞（prickle cells）：基底细胞上面数层较大的细胞，由于其含有桥粒结构，光镜下呈针尖样，故得名。颗粒细胞（granular cells）：棘细胞上一薄层染色较深的细胞层，形成一个不透水的屏障。也是内外表皮的分界标志，其外侧为表皮的

4、外层。表皮的更新与分化过程基底细胞分裂，数量增加，一些细胞被挤到棘细胞层，开始了分化的第一步当细胞到达颗粒层，胞核及胞质中的细胞器开始丢失，转变为角质化的鳞状细胞表层不断衰老脱落的鳞状上皮细胞由下层不断分化成熟的表皮细胞补充替代表皮的更新机制 基底细胞分裂产生子代细胞，子代细胞中的一部分分化后离开基底层，而另一部分像亲代那样维持不分化的状态。 基底细胞必须与基膜接触才能维持其不分化状态，一旦失去与基膜的接触将触发细胞终末分化。基底细胞的分化能力 细胞分裂能力与整合素（integrin）1表达水平正相关。因此与基底膜接触的基底细胞并不一定是干细胞。2. 血细胞的更新与分化多能造血干细胞逐步定向形

5、成各种血液细胞集落刺激因子调节造血干细胞的分化细胞分化抗原作为分化各阶段的表面标志造血干细胞分化示意图造血干细胞(多向性)原红细胞(定向性)粒系巨噬定向干细胞原巨核细胞(定向性)淋巴母细胞网织红细胞红细胞原单核细胞单核细胞巨噬细胞原粒细胞粒细胞(中性、嗜碱、嗜酸性)巨核细胞血小板淋巴细胞影响造血干细胞分化潜能的因素将骨髓造血干细胞体外培养在骨髓间质细胞上，可维持造血过程数年之久。当失去与骨髓间质细胞的接触即失去干细胞的潜能。造血干细胞表面表达Notch1受体，与骨髓间质细胞表达的Notch1配体结合有助于维持不分化的状态。集落刺激因子 集落刺激因子（colony-stimulating fac

6、tors、CSF）: 能够刺激体外培养的造血细胞分裂增殖形成集落的信号因子。集落刺激因子对造血干细胞分化的调节集落刺激因子通过调控细胞分裂速度、分裂次数等调节造血干细胞的分化集落刺激因子是维持造血干细胞存活的必要条件，否则细胞将会凋亡。细胞分化抗原细胞分化抗原（ cluster of differention、CD）： 细胞在不同分化阶段生成的特异性蛋白标记物。不同的分化抗原可作为血液细胞分化各个阶段的表面标志。第四节、干细胞的应用1. 干细胞与肿瘤2. 干细胞与治疗性克隆干细胞与肿瘤 肿瘤干细胞2. 诱导肿瘤干细胞分化干细胞与治疗性克隆第五节、诱导性多能干细胞（一）、 概念 iPS (induced pluripotent stem cells) : 体细胞重编程为类似ES的干细胞。（二）、 iPS的建立1. iPS的诱导2. iPS的培养3. iPS的鉴定（三）、 iPS的应用前景1. iPS全能性作为发育生物学的 研究模型（四倍体补偿技术）2. iPS用于治疗3. iPS用于建立疾病模型（四）、 iPS存在的问题1. 安全性2. 技术性参考书医学细胞生物学（第二版） 北京大学医学出版社 周柔丽主编医学细胞生物学（第一版） 科学出版社 汤雪明主编医学细胞生物学（第一版） 人民卫生出版社 宋金丹主编医学细胞生物学（第