第14章干细胞及组织工程课件

第14章干细胞技术2023/7/221干细胞是什么样的细胞？我们机体有吗？研究干细胞有什么意义？应用前景。如何建立干细胞系及诱导分化？2023/7/222一、干细胞2023/7/2232023/7/224干细胞的分类全能干细胞

按分化潜能

多能干细胞单能干细胞胚胎干细胞

按发育状态

成体干细胞

2023/7/225全能干细胞：（Totipotentstemcell）具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞（ES细胞）多能干细胞：（pluripotentstemcell）具有分化出多种细胞组织的潜能。如造血干细胞、神经干细胞。单能干细胞：（multipotentstemcell）只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如上皮组织基底层的干细胞，肌肉中的成肌细胞。2023/7/2262023/7/227干细胞是研究热点2023/7/2282023/7/2292023/7/22102023/7/2211/thread-2866-1-1.html2007年，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，又名IPS细胞。

2023/7/22122023/7/22132009年12月2日美国首批胚胎干细胞获得“许可证”。13株胚胎干细胞系通过美国国家卫生研究院审核，成为首批合法干细胞系。13株中有11株来自乔治·戴利的实验室2023/7/22142010年，美国和英国相继开始胚胎干细胞治疗临床病人。涉伦理问题遭遇阻力

美启动胚胎干细胞临床试验2010年10月13日08:35(人民网）美国杰龙生物医药公司10月11日宣布，该公司干细胞疗法药物GRNOPC1的首期人体临床试验已经启动，这是美国政府批准的首例胚胎干细胞人体临床试验。2023/7/2215试验已经进行最终目标是实现将GRNOPC1直接注射到脊髓损伤患者的受损部位，让受损神经细胞重新生长，使患者重新获得感知和运动能力结果：脊髓刚刚受到损伤患者可以康复2023/7/22162011年9月22日，欧洲（英国）首次批准人类胚胎干细胞临床试验。目的是通过体外培养的胚胎干细胞定向诱导分化出人视网膜上皮细胞，经移植后治疗青少年失明（遗传性黄斑退化）。2010年11月已在美国获批研究。公司名为先进细胞技术公司2023/7/22172012年诺贝尔生理学或医学奖颁给了英国生物学家约翰·格登和日本细胞研究所主任长山中伸弥，主要表彰他们在细胞核重新编程研究领域作出的重要贡献。两位科学家取得的成果都与诱导多功能干细胞相关2012年，在美国纳斯达克[微博]上市的Osiris公司(NASDAQ：OSIR)已经率先敲开了干细胞药物领域的市场化大门。

2023/7/2218：2013,10,13【日本启用干细胞疗法治疗脑梗病人】】日本神户市的“先端医疗中心医院”再生医疗研究部把干细胞疗法用于重度脑梗塞病人的临床试验中。该疗法通过给病人注射从自身骨髓细胞中提取出的造血干细胞,用以修复病人受损的脑神经。http:///zRqnwqJ

2023/7/2219/thread-2866-1-1.html2000年，中国部分实验室开始进行干细胞实验研究和动物实验，在这之前干细胞仅仅局限于造血系统的治疗。

2005年，中国部分临床科室开始在临床上尝试干细胞治疗，2010年，中国有至少300家医院开展多种来源的干细胞治疗，涉及病种超过200余个，基本上所有系统的疾病均有涉及。目前大家公认疗效的病种包括肝硬化、红斑狼疮、股骨头坏死、糖尿病足、脑瘫、脑损伤后遗症、视神经发育不良等。干细胞治疗

2023/7/2220二、胚胎干细胞(ES细胞:embryonicstemcells)2023/7/22212023/7/22222023/7/2223（二）、胚胎干细胞的分类EC细胞:embryonalcarcinomacellsES细胞:embryonicstemcellsEG细胞:embryonicgermcells2023/7/22242023/7/2225（三）ES细胞的形态和生化特征形态特征体积小、核大，有一个或多个核仁；有XX、XY两种核型胚胎干细胞克隆紧密堆积，无明显的界限，形似鸟巢生化特征具有碱性磷酸酶和端粒酶活性；表达SSEA-3、SSEA-4、等；表达OCT-4蛋白；2023/7/2226（四）、ES细胞系的建立过程分离囊胚的内细胞群分离胚胎生殖腺脊细胞与成纤维细胞共培养ES细胞非分化增殖胚胎干细胞的鉴定定向诱导分化成体干细胞功能细胞2023/7/22271、人类干细胞的来源人工流产后的人类胎儿生殖组织(全能)。通过体外授精产生的人类胚胎，治疗不育症的夫妇不再需要(全能)。用捐赠者的配子通过体外授精创造的人类胚胎(全能)。女性供卵要非常慎重。通过体细胞核转移技术(克隆技术)产生的人类胚胎(全能)。以上都必须获得当事人的知情同意。2023/7/22282、ES细胞的分离组织培养法免疫方法去除滋养层细胞流式细胞仪分离法显微外科学方法2023/7/2229ES细胞培养过程

2023/7/22303、培养条件：特殊的培养液：用DMEM培养液，其中胎牛血清的浓度和质量很重要，还要加非必须氨基酸。以人或胚鼠的成纤维细胞为饲养细胞。必须加入LIF，抑制细胞分化。2023/7/22314、ES细胞的鉴定形态学检查细胞内碱性磷酸酶活性高。用固蓝染色后干细胞呈深蓝紫色。OCT活性检测用OCT抗血清和间接免疫荧光法可检测ES细胞中的OCT基因的表达产物SSEA的检测核型分析体内分化实验：形成畸胎瘤，分化成三个胚层的细胞体外分化实验：体外培养形成类胚体。2023/7/2232（五）、ES细胞诱导分化的常用方法（1）加入诱导细胞分化的因子或化学物质，如VKGF、bFGF

、DMSO和RA等（2）将ES细胞与特定的细胞共培养（3）将某种分化诱导因子的基因转入ES细胞内2023/7/2233ES细胞的诱导分化：胎牛血清，骨髓基质细胞共培养胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－造血细胞

RA胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－神经细胞

DMSO胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－肌肉细胞

TGF-B1,VEGF,bFGF胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－血管和内皮细胞

RA+胰岛素+T3胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－脂肪细胞

BMP-2,BMP-4胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－软骨细胞地塞米松，磷酸甘油胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－骨细胞基因转染胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－胰岛素分泌细胞2023/7/2234（六）、胚胎干细胞的研究意义(应用价值）人胚胎发育机制及影响因素的研究。制备转基因动物将胚胎干细胞定向分化的细胞用于制造人体细胞、组织和器官。动物克隆及人类治疗性克隆制备嵌合体动物2023/7/2235制备嵌合体2023/7/2236（七）、ES细胞研究面临的问题及解决办法用于干细胞研究的胚胎来源困难;如何保持胚胎干细胞的全能性，并控制向特别类型细胞转化？如何分离、纯化干细胞？分化后的细胞是否有致瘤性？干细胞在体外发育成完整的器官尚难以做到分化细胞移植仍有可能发生免疫排斥;伦理问题(胚胎是“人”吗？)2023/7/2237三、成体干细胞成体干细胞就是分布在成体组织中尚未分化的、具有自我更新、并能构建和补充相应组织的各种类型细胞潜能的干细胞。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。2023/7/22382023/7/2239来源于干细胞的组织可能用于治疗的疾病细胞类型

治疗的疾病神经细胞

中风、帕金森氏病、老年痴呆症、脊髓损伤、多发性硬化病

心肌细胞

心脏病发作、充血性心脏病产生胰岛素的细胞糖尿病软骨细胞

骨性关节炎血细胞

癌症、免疫缺乏症、遗传学血液病、白血病肝细胞

肝炎、肝硬化皮肤细胞

烧伤骨细胞

骨质疏松症视网(眼)细胞

黄斑症骨骼肌细胞

肌肉萎缩症2023/7/2240造血干细胞造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，主要存在于骨髓、外周血、脐带血中，是发现最早、研究最多的一种成体干细胞。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。2023/7/2241脐带血造血干细胞①脐血来源丰富,采集简便,对供者无任何风险与不适;②脐血中干、祖细胞含量丰富,能够持久建立造血功能③由于脐血的免疫系统还很不成熟,一般不会触发免疫反应及移植物抗宿主病④脐血相对纯净,与干细胞输注相关的病毒和病原微生物感染率远低于骨髓移植。2023/7/2242不同来源造血干细胞的比较：

2023/7/2243间充质干细胞【mesenchymalstemcells,MSC】是干细胞家族的重要成员，通常是指胚胎发育过程中在多种成体间叶（mesenchyme）组织（如骨髓基质、脂肪、皮肤真皮、胎盘、骨骼肌、脐带血和脐带等）中留存下来的未分化的原始细胞，其具有长期自我更新和发生多项分化的潜能。属于多能干细胞，MSC最初在骨髓中发现。2023/7/2244成体干细胞使用的优点获取相对容易源于患者自身的成体干细胞在应用时不存在组织相容性的问题，避免了移植排斥反应和使用免疫抑制剂理论上，成体干细胞致瘤风险很低，而且所受伦理学争议较少成体干细胞还具有多向分化潜能和可塑性2023/7/22452013,10,13日本神户市的“先端医疗中心医院”通过给病人注射从自身骨髓细胞中提取出的造血干细胞,用以修复病人受损的脑神经。2011年9月22日，英国首次批准人类胚胎干细胞临床试验。通过体外培养的胚胎干细胞定向诱导分化出人视网膜上皮细胞，经移植后治疗青少年失明（遗传性黄斑退化）。2023/7/22462010年，中国有至少300家医院开展多种来源的干细胞治疗，涉及病种超过200余个，基本上所有系统的疾病均有涉及。目前大家公认疗效的病种包括肝硬化、红斑狼疮、股骨头坏死、糖尿病足、脑瘫、脑损伤后遗症、视神经发育不良等。2023/7/2247福建师范大学生命科学院院长张彦定教授研究干细胞诱导牙齿的再生。利用人类乳牙牙髓干细胞进行牙齿再生2023/7/22482011年4月6日厦大90周年校庆演讲

“未来，人的手出问题了，可以取下来，造只新手装上去；某个器官老化了，可以修复得年轻一点儿”。世界著名胚胎学家、克隆羊“多莉”之父伊恩·威尔默特教授胚胎干细胞研究2023/7/2249/

干细胞之家http:///

2023/7/2250四、组织工程（一）、研究历史20世纪80年代，美国麻省理工大学的化学工程师langer与波士顿麻省大学医院医生共同提出了组织再生的新方法。1987年在华盛顿由美国科学基金会举办的生物工程会议上提出了“组织工程学”。1988年确定了组织工程学的概念2023/7/2251（二）、概念组织工程就是指应用工程学和生命科学的原理和方法，研究正常或病理状况下哺乳动物组织的结构、功能和生长机制，研究开发能够修复、维持或改善损伤组织的人工生物替代物的一门学科。2023/7/2252（三）、组织工程的核心：种子细胞和生物活性材料组