干细胞和肿瘤干细胞演示文稿

干细胞和肿瘤干细胞演示文稿1现在是1页\一共有88页\编辑于星期三2干细胞和肿瘤干细胞现在是2页\一共有88页\编辑于星期三Totipotentcell:全能干细胞;Blastocyst:胚泡;Fetus:胚胎；Innercellmass:内细胞团;Primordialgermcells:原生殖细胞;Pulturedpluripotentstermcells:培养多能干细胞现在是3页\一共有88页\编辑于星期三1.干细胞的类型(根据取材来源的组织发育阶段分为)(1)胚胎干细胞(EmbryonicStemCell，ESC)：指胚胎早期的干细胞。这类干细胞分化潜能宽，具有分化为机体任何组织细胞的能力。如囊胚期内细胞团的细胞。(2)成体干细胞(AdultStemCell，ASC)：指成体各组织器官中的干细胞，成体干细胞具有自我更新能力，但分化潜能窄，只能分化为相应(或相邻)组织器官组成的细胞。如神经干细胞，表皮干细胞。现在是4页\一共有88页\编辑于星期三EC和ASC（成体干细胞）的区别

EC

ASC

来源

早期胚

晚期或出生后

增殖能力

无限增殖

有限

分化潜能

200

单胚层多能

应用潜力

互有优缺点

各种细胞免疫排斥

分化要外界刺激

取自自体免除免疫排斥

无伦理争议

现在是5页\一共有88页\编辑于星期三2.干细胞的类型

（根据分化潜能的差异分为）全能干细胞多能干细胞专能干细胞现在是6页\一共有88页\编辑于星期三具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞(ES)具有很强的分化能力，可无限增殖并分化为全身200多种细胞类型及机体的各种组织、器官。1．全能性干细胞(胚胎干细胞)现在是7页\一共有88页\编辑于星期三具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力。如骨髓多能造血干细胞，它可分化出至少十二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。2.多能干细胞现在是8页\一共有88页\编辑于星期三专能干细胞(也称单能、偏能干细胞)，这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞(卫星细胞)3．专能性干细胞(成体干细胞)现在是9页\一共有88页\编辑于星期三1981年Evans和Kaufrnan及Martin首次由小鼠中分离得到鼠的胚胎干细胞。至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：金黄地鼠（1988）、貂（1993）、猪（1994，1997）、鸡（1996）、恒河猴（1995）、绒猴（1996）。分离得到人的胚胎干细胞（1998），分离得到人的胚胎生殖细胞（1998），目前不断报道成年组织来源的的干细胞。干细胞研究的历史现在是10页\一共有88页\编辑于星期三第1节干细胞stemcells1.

组织自体稳定性：特定组织通过使自身细胞死亡和增生的方式保持组织细胞数量动态平衡的特征称组织自体稳定性。2.

干细胞是个体发育和组织再生的基础。现在是11页\一共有88页\编辑于星期三一、干细胞的形态和生化特征现在是12页\一共有88页\编辑于星期三1．干细胞的形态特征①干细胞形态共性：细胞呈圆形或卵圆形，体积小，核质比大，增殖力强。②干细胞的固定组织位置：有的干细胞有固定存在部位与方式。如表皮干细胞与其周围的子细胞形成增殖结构单元。但许多组织的干细胞没有这种分布特点。现在是13页\一共有88页\编辑于星期三2．干细胞的生化特性①端粒酶活性高：如造血干细胞具癌细胞的端粒酶活性，增殖能力强。随着增殖与分化，端粒酶活性下降。②蛋白标志分子：不同干细胞有各异的蛋白质标志分子，可作为确定干细胞位置、分离提纯干细胞的标志。如：巢素蛋白—神经干细胞；角蛋白15—表皮干细胞。现在是14页\一共有88页\编辑于星期三二、干细胞的增殖特征现在是15页\一共有88页\编辑于星期三（一）增殖缓慢性1．干细胞增殖速度慢：细胞动力学研究表明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快速分裂的细胞是过渡放大细胞。如小肠干细胞的分裂速度(Tc=11小时)比过渡放大细胞(Tc≥24小时)慢一倍。现在是16页\一共有88页\编辑于星期三2．过渡放大细胞：过渡放大细胞是介于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞，过渡放大细胞经若干次分裂产生分化细胞。通过这种方式，机体可用较少干细胞获得较多分化细胞。现在是17页\一共有88页\编辑于星期三3．干细胞增殖缓慢的意义：(1)利于干细胞对外界信号作出反应，以决定细胞的发展方向—增殖或分化。(2)减少基因突变的危险。增殖缓慢使干细胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程中的错误。现在是18页\一共有88页\编辑于星期三（二）干细胞的自稳定性1．自稳定性自稳定性是干细胞的基本特征之一。指干细胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自身数目恒定。干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特征。干细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性。现在是19页\一共有88页\编辑于星期三2．干细胞的分裂方式

干细胞有对称与不对称两种分裂方式。对称分裂：干细胞

分裂干细胞干细胞对称分裂：干细胞

分裂分化细胞分化细胞不对称分裂：干细胞

干细胞分化细胞分裂现在是20页\一共有88页\编辑于星期三不对称分裂的结果使两个子细胞一个成为功能专一的分化细胞；另一个保持干细胞的特征。不对称分裂发生原因：①系列基因调控。②细胞质物质不均等分配。现在是21页\一共有88页\编辑于星期三三、干细胞的分化特征现在是22页\一共有88页\编辑于星期三（一）干细胞的分化潜能根据其分化潜能大小，干细胞可分为三类。全能干细胞多能干细胞专能干细胞现在是23页\一共有88页\编辑于星期三(二)干细胞的转分化和去分化1．干细胞的转分化：一种组织类型的干细胞在适当条件下分化为另一种组织类型的细胞的过程称干细胞的转分化。现在是24页\一共有88页\编辑于星期三实验：C57BL/6J♂成年小鼠造血干细胞WBB6F/J-KitW/KitW-V♀鼠(亚致死剂量同位素照射)

在♀鼠的神经胶质细胞中检测到Y染色体.即♂鼠的造血干细胞移植到♀鼠中分化为脑星形胶质细胞。移植分离3天现在是25页\一共有88页\编辑于星期三现在是26页\一共有88页\编辑于星期三C57BL/6小鼠〖简介〗1921年立特(Little)用艾比·拉特洛坡(AbbyLathrop)的小鼠株，雌鼠57号与雄鼠52号交配而得C57BL,1937年从C57BL分离出C57BL/6和C57BL/10两个亚系。1985年从Olac引到中国医学科学院实验动物研究所.

[主要用途]是肿瘤学、生理学、免疫学、遗传学研究中常用的品系.现在是27页\一共有88页\编辑于星期三2．干细胞去分化：一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称干细胞去分化。实验：成体鼠造血干细胞鼠卵泡的内细胞团表达胎鼠的珠蛋白基因→参与胚胎造血系统的发育。注入分化状态逆转现在是28页\一共有88页\编辑于星期三现在是29页\一共有88页\编辑于星期三3.干细胞的可塑性(1)干细胞的横向分化：在干细胞移植时，供体干细胞在受体中通常分化为与其组织来源一致的细胞。但有时供体干细胞会分化出与其组织来源不一致的其它细胞，这种现象称干细胞横向分化(trans-differentiation)。现在是30页\一共有88页\编辑于星期三干细胞横向分化表明成体干细胞被移植入受体中具有很强的可塑性。为干细胞治疗提供了可能。(2)实验：小鼠肌肉干细胞→体外培养5天＋少量骨髓间质细胞接受致死量辐射的小鼠中各种血细胞系。植入分化现在是31页\一共有88页\编辑于星期三(3)横向分化的调控机制：与干细胞的微环境有关。干细胞进入新的微环境后，对分化信号的反应受到周围正在进行分化细胞的影响，从而对新的微环境中的调节信号做出反应。现在是32页\一共有88页\编辑于星期三四、干细胞增殖与分化的微环境

干细胞巢(stemcellnich)：干细胞在组织中的居所。干细胞生存的微环境：指干细胞巢中控制干细胞增殖与分化的外部信号。现在是33页\一共有88页\编辑于星期三如：这些物质可以介导干细胞-干细胞的相互作用，以及细胞与细胞外基质的作用，影响干细胞的增殖和分化。细胞分泌因子细胞表面的粘附分子细胞外基质成分现在是34页\一共有88页\编辑于星期三（一）分泌因子分泌因子是由细胞自分泌或旁分泌的生长因子，有的分泌因子对维持干细胞的增殖，分化和存活具有调节作用。如转化生长因子-β和Wnt家族的成员，在不同组织,甚至不同种属中都发挥重要作用。现在是35页\一共有88页\编辑于星期三1．转化生长因子βTGFβ(transforminggrowthfactorβ)是TGFβ超家族的成员之一，具有调节细胞生长和分化的作用。因为TGFβ能使正常成纤维细胞的表型发生转化，即在EGF同时存在时，改变成纤维细胞贴壁生长特性而获得在琼脂中生长的能力，并失去密度依赖的抑制作用，故命名。现在是36页\一共有88页\编辑于星期三TGFβ的作用：TGF-β对细胞的生长、分化和免疫功能都有重要的调节作用。一般对间充质起源的细胞起刺激作用，而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用。

如TGF-β家族成员Dpp可维持果蝇雌性生殖干细胞的增殖。现在是37页\一共有88页\编辑于星期三2．Wnt家族的分泌信号分子(1)Wnt基因：Wnt基因最初是在小鼠乳腺癌克隆出来的原癌基因，因病毒基因在其旁边插入可激活该基因，称为Int基因，后发现其与果蝇的无翅基因(Wingless,wg)高度同源，故合称为Wnt基因。现在是38页\一共有88页\编辑于星期三(2)Wnt信号分子：是Wnt基因编码的长度为350~400个氨基酸的分泌型糖蛋白。它与细胞表面及细胞外基质有联系，在小范围内(几个细胞直径)起信使的作用。

现在是39页\一共有88页\编辑于星期三(3)Wnt信号途径：是由Wnt参与的将信号由细胞表面传至细胞核内的信号传导途径。主要包括Wnt信号蛋白，跨膜受体(Frizzled)，辅受体LRP(低密度脂蛋白受体有关的跨膜蛋白)、Dishevelled、糖原合成酶激酶3(GSK3)、抗原提呈细胞（APC）、Axin、β-连环蛋白及T细胞因子/淋巴结增强因子(TCF/LEF)家族转录调节因子等。现在是40页\一共有88页\编辑于星期三(4)Wnt信号途径的作用：在生物的正常发育中起重要作用，是组织发育、分化所必需的关键信号通路。

(5)Wnt信号途径的作用机理：通过TCF/LEF和β-cat对C-myc的表达进行调控，即Wnt通路的靶基因为c-myc。现在是41页\一共有88页\编辑于星期三TCF/LEF是Wnt信号通路的中间介质，可与β-连环蛋白(β-catenin，β-cat)结合成复合物，将β-catenin由胞浆→核内。β-cat是Wnt信号通路中最重要的信号分子。β-cat具有两种功能：细胞粘附及信号转导，其C-端参入信号转导，N-端参入细胞粘附。现在是42页\一共有88页\编辑于星期三正常情况下，在APC、GSK-3β、Axin等调节下，胞浆内β-catenin处于平衡状态。当Wnt因子与其受体结合，Wnt信号传导使GSK3被抑制，使β-catenin不能正常水解而积累，过量的β-catenin与Lef/Tcf结合并入核，与DNA结合蛋白Tcf3结合，激活c-myc、cyclinD1等基因转录，促进细胞增殖分化。现在是43页\一共有88页\编辑于星期三如Tcf/Lef转录因子家族对上皮干细胞的分化：Tcf/Lef与β-Catenin形成转录复合物后，促使角质细胞转化为多能状态并分化为毛囊。现在是44页\一共有88页\编辑于星期三五、研究干细胞的科学意义现在是45页\一共有88页\编辑于星期三1．细胞治疗。干细胞可恢复因重大疾病而损害的细胞，这是干细胞潜在的最大优势。由于丧失正常细胞功能的疾病都可以通过移植由胚胎干细胞分化来的特异组织细胞来治疗。（一）移植研究现在是46页\一共有88页\编辑于星期三如用神经细胞治疗神经变性疾病(帕金森氏综合征、享廷顿舞蹈症、老年痴呆症等)；用胰岛细胞治疗糖尿病；用心肌细胞修复坏死的心肌等。因为成年人的心脏和胰岛几乎没有干细胞，无法靠自身得到修复。可以用人体胚胎干细胞能直接分化成相应细胞进行移植。现在是47页\一共有88页\编辑于星期三2．基因治疗。即通过胚胎干细胞和基因工程技术，矫正缺陷基因。因干细胞能自我复制更新，是基因治疗的理想靶细胞。将治疗基因整合到干细胞，再将干细胞移植入人体中，能够持久地发挥作用，而不担心像分化的细胞那样，在细胞更新中可能丢失治疗基因的结果。现在是48页\一共有88页\编辑于星期三例如，对囊性纤维化病的治疗。囊性纤维化病是一种基因缺陷遗传病，30岁以前致死。若在胚胎早期干细胞中将缺陷基因修正，再将修复后的胚胎干细胞嵌入胚胎中，将会生出一个健康的婴儿。由于伦理和某些技术问题，现在还未展开此类实验。现在是49页\一共有88页\编辑于星期三（二）基础研究1．利用干细胞研究解释先天缺陷的产生原因和防治方法。2．将发育生物学与干细胞生物学相关联，研究干细胞生长与分化的遗传控制与环境条件等，便于在实验室中进行干细胞的培养和分化。现在是50页\一共有88页\编辑于星期三第2节肿瘤干细胞(Tumorstemcells)现在是51页\一共有88页\编辑于星期三⑴细胞发生癌变必须累积许多突变，一般体细胞寿命较短，经数个周期的分裂生长就进入正常的程序化死亡，无法累积众多的突变；只有干细胞才可能长时间存活，从而可以接受所有的导致肿瘤的突变。⑵干细胞几乎无限的自我更新为发生基因突变提供了较多的可能。⑶肿瘤与干细胞一样，具有分裂增殖、迁移、再生长的能力。⑷

肿瘤组织中仅有极小部分细胞(干细胞)能通过接种、培养或转移等方式形成新的肿瘤。肿瘤干细胞学说的理论基础现在是52页\一共有88页\编辑于星期三为肿瘤发生机制的认识提供了一条新思路。

恶性肿瘤具有无限增殖和侵袭性生长的特点，传统的观念认为肿瘤形成是所有肿瘤细胞共同增殖的结果。然而，1997年Dick等人对急性髓性白血病的研究表明，不同的白血病细胞亚群移植到严重联合免疫缺陷病的裸鼠，其肿瘤细胞成瘤能力差异巨大，大部分的白血病细胞不能有效增殖，仅仅少数细胞有稳定持续的形成肿瘤克隆的能力。这些细胞的表面标志为（Thy1-,CD34+,CD38-），约占白血病细胞总数的0.2-1%，具备干细胞特性，被称作白血病干细胞。由此提出了肿瘤形成的新模式—肿瘤干细胞学说。现在是53页\一共有88页\编辑于星期三现在是54页\一共有88页\编辑于星期三广泛用于肿瘤学、免疫学、毒理学等基础医学和临床医学的研究现在是55页\一共有88页\编辑于星期三①无毛、裸体、无胸腺。随着年龄增长，皮肤逐渐变薄、头颈部皮肤出现皱折、生长发育迟缓。②无胸腺或仅有胸腺残迹或异常胸腺上皮(该上皮不能使T细胞正常分化)，导致缺乏成熟的T淋巴细胞，因而细胞免疫功能低下。但6～8周龄裸小鼠的NK细胞活性高于一般小鼠。③B淋巴细胞正常，但其免疫功能欠佳。表现在B淋巴细胞分泌的免疫球蛋白以lgM为主，仅含少量的IgG。④抵抗力差，容易患病毒性肝炎和肺炎。因此必须饲养在屏障系统中。⑤为了提高繁殖率和存活率，一般采用纯合型雄鼠与杂合型雌鼠交配的繁殖方式，可以获得1/2纯合型仔鼠。⑥常用裸小鼠品系：BALB/c-nu、NIH-nu、NC-nuSwiss-nu、03H-nu,C57BL-nu等。现在是56页\一共有88页\编辑于星期三现在是57页\一共有88页\编辑于星期三现在是58页\一共有88页\编辑于星期三匀浆器细胞筛超净台现在是59页\一共有88页\编辑于星期三现在是60页\一共有88页\编辑于星期三现在是61页\一共有88页\编辑于星期三现在是62页\一共有88页\编辑于星期三

肿瘤干细胞——在肿瘤中的一小部分具有无限增值能力，并形成肿瘤能力的细胞，也称癌干细胞。肿瘤干细胞

肿瘤干细胞在肿瘤组织中所占的比例很少，具有形成能力是肿瘤干细胞的本质特征。目前已经在乳腺癌，脑瘤等实体瘤以及血液系统肿瘤中发现了肿瘤干细胞。鉴定通常是首先通过分子标志将肿瘤细胞悬液用荧光活化细胞分选系统(fluorescenceactivatedcellsortingFACS)和磁性活化细胞分选系统(magneticactivatedcellsortingMACS)

分选为若干亚群，然后将不同的细胞亚群移值到裸鼠的体内观察其成瘤性，肿瘤干细胞就存在于具有成瘤性的细胞亚群中。现在是63页\一共有88页\编辑于星期三是指一个细胞分裂为两个细胞，但其中一个子代细胞仍然保持与亲代细胞完全相同的未分化状态；而另一个细胞则定向分化，这种分裂称为不对称分裂。肿瘤干细胞通过自我更新维持着肿瘤的持续生长。肿瘤干细胞积累了所在肿瘤的基因突变，正是这些基因突变导致了肿瘤细胞的过度增殖，乃至转移播散。一、肿瘤干细胞的特点1自我更新性现在是64页\一共有88页\编辑于星期三

2.高致瘤性

肿瘤干细胞的致瘤性因肿瘤种类不同差别较大，主要从两个方面进行评价：一是肿瘤干细胞在体外克隆形成的能力;二是肿瘤干细胞在免疫缺陷细胞动物体内的肿瘤形成。现在是65页\一共有88页\编辑于星期三

3.分化潜能具有多向分化潜能，能够重建相应组织所有的细胞成分。肿瘤干细胞能够形成缺乏自我更新能力但具有分裂能力的子代细胞，生理状态下称为“分化”。肿瘤缺乏分化为表型正常的成熟细胞的能力，但能发生不同程度的有限的分化，从而形成组织病变学各异的肿瘤。现在是66页\一共有88页\编辑于星期三耐药性是肿瘤干细胞的特征之一，因而不少报道认为肿瘤干细胞的存在是导致肿瘤化疗失败的主要原因。4.耐药性现在是67页\一共有88页\编辑于星期三二、正常干细胞与肿瘤干细胞的异同现在是68页\一共有88页\编辑于星期三(1)两者均不是处于分化途径的终端，而是保持未分化状态，都具有分化能力，并且细胞均具有无限增殖分裂的潜能，增殖的同时可诱导血管形成。(2)两者均具有端粒酶活性以及扩增的端粒重复序列，而人类终末体细胞不具有端粒酶活性。(3)两者的分裂方式有两种，一种是对称分裂，即形成两个相同的干细胞；另一种是非对称分裂，即由于细胞质中调节分化蛋白不均匀地分配，使得一个子细胞不可逆地走向分化的终端成为功能专一的分化细胞，另一个保持亲代的特征，仍作为干细胞保留下来。1.相同点现在是69页\一共有88页\编辑于星期三(1)干细胞可以在某一时间内连续分裂，也可以在较长时间内处于相对静止状态。干细胞的自我更新具有负反馈调节，增殖和分化处于平衡状态，是有序的；而在肿瘤干细胞中，这一调节机制并不存在，它的增殖分化是无序的，失控的。(2)肿瘤干细胞没有分化为成熟细胞的能力，其分化程序异常，这与有正常分化程序的干细胞有着本质的不同。(3)肿瘤干细胞倾向于累积复制错误，而干细胞的发育机制要防止这种现象的出现。2.不同点现在是70页\一共有88页\编辑于星期三自肿瘤干细胞理论建立以来，从最早的血液系统肿瘤干细胞到最近的实体性肿瘤，如肺癌与其他肿瘤干细胞的确定，这一理论得到了有力的证实。不同类型肿瘤干细胞的发现时间与文献三、干细胞与肿瘤现在是71页\一共有88页\编辑于星期三肿瘤干细胞标志物是一些在肿瘤干细胞中特异性高表达（阳性表达）、不表达或低表达（阴性表达）的分子，常为细胞表面的特异性蛋白质。目前肿瘤干细胞表面标志物是最可靠的鉴定肿瘤干细胞的方法。四、肿瘤干细胞标志物现在是72页\一共有88页\编辑于星期三现在是73页\一共有88页\编辑于星期三与正常干细胞的信号转导系统相似，肿瘤干细胞的信号系统也是细胞外因子通过与受体（膜受体或核受体）结合，引发肿瘤干细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白质相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学形成的过程。肿瘤干细胞信号系统的持续激活或活性异常增加对维持肿瘤细胞的高增殖、低分化以及永生性生长有重要作用。五、肿瘤干细胞的信号控制现在是74页\一共有88页\编辑于星期三现在是75页\一共有88页\编辑于星期三正常干细胞向肿