备课素材：细胞分化的逆转-高一上学期生物人教版必修1

细胞分化的逆转人教2019版高中生物学必修一提到，细胞分化是一种持久性的变化，直到细胞死亡：也就是说，在发育过程中，细胞都单向地从分化潜能高的不成熟细胞，逐渐发育为专门性越来越强的成熟细胞，这一过程不可逆转。果真如此吗？2006年，日本研究者山中伸弥等将Oct3/4、Sox2、c-Myc

以及

Klf4（如图），通过逆转录病毒载体转入小鼠的成纤维细胞，使其变成多潜能干细胞，及诱导多潜能干细胞（inducedpluripotentstemcell，iPScell），能够分化成胚胎中所有类型的细胞。这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题，是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞一样，iPS细胞能够长期增殖并维持高度未分化状态，在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞，进而参与形成机体所有组织和器官。在体外，iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此，iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。

iPS细胞建系过程的示意图（经常用来做材料题的一个图）山中伸弥利用逆转录病毒将四个转录因子Oct4、Sox2、c-myc和KLF4表达在鼠或者人的体细胞中，分化的体细胞可以重编成为多潜能干细胞。但是c-myc是也原癌基因，有可能使细胞癌变。iPS细胞与再生医学是目前研究的热点。多项研究在人类血液疾病的小鼠模型中进行了iPS细胞应用的尝试，并取得了初步成功。Hanna等在人源化的镰状细胞贫血小鼠模型上获取成纤维细胞，诱导建立了iPS细胞系，然后通过同源重组的方法将病变基因修正，接着把遗传修饰后的iPS细胞定向分化为造血干细胞，导入小鼠体内，贫血症状明显改善，这是首次利用iPS细胞进行的人类疾病治疗研究。iPS技术在治疗神经系统疾病中显示了很大的用途。Werning等对已建立的小鼠iPS细胞进行体外诱导培养，可以将其诱导分化为神经前体细胞和多巴胺能神经元，移植到患有帕金森病的小鼠体内能减轻其症状。最近一项研究利用帕金森病患者的皮肤细胞培育出了iPS细胞，并能将其分化为多巴胺神经元细胞，这是帕金森病患者大脑中所缺少的一种重要细胞。因此，其有望成为治疗帕金森病等神经系统疾病的一种方法。虽然iPS细胞技术在再生医疗领域的尝试与应用还远未成熟，但随着iPS细胞基础与临床研究的深入，iPS细胞必将开辟再生医学领域的新纪元。例1、科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞--“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS细胞”说法正确的是()A.iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性B.iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具细胞周期C.iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变D.iPS细胞分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因答案：B例2、科学家将四种遗传基因导入皮肤细胞，发现皮肤细胞可转化为具有胚胎干细胞特性的细胞即诱导多能干细胞(iPS)。回答下列问题：

(1)哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或_______________中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的____________。

(2)在培养iPS的培养液中加入_______________，可以诱导iPS分化成不同的组织和器官，解决器官移植中的______________和_____________两大难题。答案：（1）原始性腺

（2）分化诱导因子

供体器官短缺

免疫排斥

解析（1）胚胎