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1、干细胞的概念异体移植脐带血救活白血病男孩的故事异体移植脐带血救活白血病男孩的故事 她只是11个月大的上海女婴贝贝，而他却是身患骨髓增生异常综合征（俗称白血病前期），躺在淮安市第一人民医院血液科病床上处于生死边缘的6岁盐城男童周银宝。素不相识的两个人，却因小银宝的病情而血脉相连：2009年8月24日，贝贝的自留脐带血被从上海紧急送到淮安市，输入小银宝的体内。手术后两个月的观察发现，小银宝有皮疹这样的排异反应，属于轻度正常。从整体情况看，造血功能正常运转，可以初步肯定，移植手术是成功的。这是淮安市首例脐带血干细胞成功移植的病例，也是我国首例自留脐带血异体移植成功案例。目录1.干细胞的概念2.干细胞
2、应用的基础调控3.干细胞应用平台技术4.干细胞技术的市场前景5.干细胞大事记6.国外相关网站1.1.干细胞的概念干细胞的概念干细胞是一类具有干细胞是一类具有自我更新自我更新和和分化潜能分化潜能的细胞。它的细胞。它包括包括胚胎干细胞胚胎干细胞和和成体干细胞成体干细胞。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力器官的能力 成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。性，只能分化成特定的细胞或组织。干细胞向神经细胞分化干细胞向神经细胞分化干细胞是生命的主宰！干干细胞的分
3、胞的分类及特点：及特点：胚胎干细胞成体干细胞诱导分化干细胞（iPS）胚胎干细胞成体干细胞来自胚泡的内细胞群来源于骨髓、外周血、角膜、视网膜、脑、骨骼肌、齿髓、肝、皮肤、胃肠道粘膜层和胰腺等发育全能性，可诱导分化为机体分化较局限，部分成体干细胞（造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞）有一定跨系、跨胚层的“可塑性”无限的自我更新能力病理条件下才显出一定的自我更新潜能增殖能力强，便于应用增殖能力较弱，故不能完全取代胚胎干细胞细胞可不断增殖，“永生化”，移植后有形成肿瘤的可能性成瘤的可能性很小不能自体移植自体移植可避免免疫排斥有伦理问题分离和使用不存在伦理问题 1.1 胚胎干细胞胚胎干细胞（Emb
4、ryonic Stem cell,ESEmbryonic Stem cell,ES细胞）细胞）当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。1.2 1.2 成体干细胞成体干细胞成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。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
5、而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。1.衍生自囊胚的内衍生自囊胚的内细胞胞团或原始外胚或原始外胚层的的细胞；胞；2.永生化永生化(immortal)；3.能能维持持稳定的正常的二倍体染色体定的正常的二倍体染色体结构；构；4.有有稳定的定的发育潜能，能被育潜能，能被诱导增殖或分化；增殖或分化；5.能参与胎儿所有能参与胎儿所有组织的的发育育过程；程；胚胎干细胞的性质胚胎干细胞系的建立过程ES细胞研究的胞研究的趋势改善改善ES细胞的体外培养条件，建立更有效更胞的体外培养条件，建立更有效更简便便的的获得得ES细胞的方法。胞的方法。定向定向诱导分化成特定分化成特定类型型细胞，用于胞，用于临床疾病的治
6、床疾病的治疗，并解决免疫排斥和潜在的致，并解决免疫排斥和潜在的致肿瘤的瘤的问题。成体干成体干细胞的横向分化的能力以及与胚胎干胞的横向分化的能力以及与胚胎干细胞的胞的比比较，成体干成体干细胞能否替代胚胎干胞能否替代胚胎干细胞？胞？胚胎干胚胎干细胞的特点胞的特点增殖速度增殖速度增殖速度增殖速度：1824h分裂增殖一次分裂增殖一次hES必必须在含有白血病抑止因子（在含有白血病抑止因子（LIF）的培养基及）的培养基及成成纤维细胞胞饲养养层(freedercell)条件下才能保持繁条件下才能保持繁殖而不分化。殖而不分化。hES体外培养要解决的关体外培养要解决的关键问题是是维持持细胞的分裂胞的分裂增殖而抑
7、止其分化。增殖而抑止其分化。具有分化形成外、中、内三个胚具有分化形成外、中、内三个胚具有分化形成外、中、内三个胚具有分化形成外、中、内三个胚层层的潜能。的潜能。的潜能。的潜能。能形成嵌合体能形成嵌合体能形成嵌合体能形成嵌合体动动物，从而成物，从而成物，从而成物，从而成为联为联系系系系细细胞和个体之胞和个体之胞和个体之胞和个体之间间的的的的桥桥梁。梁。梁。梁。注：人胚胎干注：人胚胎干细胞具有自我更新和多潜能的特性，以及以下一些特征：胞具有自我更新和多潜能的特性，以及以下一些特征：1）可以从囊泡的内）可以从囊泡的内细胞胞团中分离出来；中分离出来；2）在体外的增殖力非常）在体外的增殖力非常强；3）在
8、）在继代的培养代的培养过程中保持正常的多倍体核型；程中保持正常的多倍体核型；4）可以分化）可以分化为三个胚三个胚层的的细胞；胞；5）具有端粒）具有端粒酶活性活性 内细胞群的细胞可以发育成除了胎盘以外的完整个体，因而这些细胞被认为具有全能性。胚胎干细胞的优点 全能性ES细胞的胞的全能性全能性主要体主要体现在以下几方面：在以下几方面：形成畸胎瘤。将形成畸胎瘤。将ES细胞注人同源胞注人同源动物皮下可形成畸胎瘤，包物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚括三个胚层细胞；胞；形成形成类胚体。培养胚体。培养ES细胞在非粘附底物中胞在非粘附底物中悬浮生浮生长，或控制，或控制增殖增殖细胞数目。能胞数目。能够使之生成使之
9、生成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混种系混杂的集合体、具有三个胚的集合体、具有三个胚层组织；直系分化。通直系分化。通过控制控制ES细胞生胞生长环境，或境，或遗传操操纵特定基因特定基因表达，表达，ES细胞可直接分化成某特定种系胞可直接分化成某特定种系细胞，例如将神胞，例如将神经决定基决定基因因NeuroD2和和NeuroD3转人人ES细胞，可使之分化胞，可使之分化为神神经细胞；胞；形成嵌合体。将形成嵌合体。将ES细胞注射到同种胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形物囊胚腔中后，可以形成嵌合体（成嵌合体（chimera），），ES细胞可以参与嵌合体各个器官包括生胞可
10、以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的殖腺的发育。育。这是是检验一个一个细胞系是否胞系是否为ES细胞的胞的标准。准。ES细胞生物学特性细胞形胞形态结构及核型构及核型细胞的高度分化潜能胞的高度分化潜能碱性磷酸碱性磷酸酶的表达的表达胚胎胚胎阶段特异性段特异性细胞表面抗原的表达胞表面抗原的表达 1.1.各种动物的各种动物的ESES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞体体积细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞体体积小，核大，有一个或几个核仁。小，核大，有一个或几个核仁。2.ES2.ES细胞与卵圆柱期（细胞与卵圆柱期（egg cylinder stageegg cylinder stage）胚胎外胚层
11、和胎儿生殖）胚胎外胚层和胎儿生殖峙的原始生殖细胞类似，而与峙的原始生殖细胞类似，而与 ICMICM细胞有差异。细胞有差异。3.3.细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖体和线粒体，细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖体和线粒体，核型正常，保留了整倍体性质。正常核型正常，保留了整倍体性质。正常ESES细胞染色体正常，如发生异常则其细胞染色体正常，如发生异常则其很难发育分化形成动物个体。很难发育分化形成动物个体。4.ES4.ES细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集在细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集在一起，形似鸟巢，细胞界限不清，克隆周围
12、有时可见单个一起，形似鸟巢，细胞界限不清，克隆周围有时可见单个ESES细胞和分化的细胞和分化的扁平状上皮细胞。扁平状上皮细胞。5.ES5.ES细胞增殖迅速，每细胞增殖迅速，每181824 h24 h分裂增殖分裂增殖 1 1次。次。6.6.此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的细胞可在需此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的细胞可在需要时随时解冻，继续培养不失其原有特性，并且来自一个克隆的细胞具有要时随时解冻，继续培养不失其原有特性，并且来自一个克隆的细胞具有同样的特征。同样的特征。1、ES细胞形态结构及核型细胞形态结构及核型 2 2、ESES细胞的高度分化潜能细胞的高度分化
13、潜能 ESES细胞的全能性是其区别于成纤维细胞等体细胞的显著特点细胞的全能性是其区别于成纤维细胞等体细胞的显著特点1.ES1.ES细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分化状态，一旦脱离细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。饲养层就自发地进行分化。2.2.在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，悬浮培养中：悬浮培养中：“简单类胚体简单类胚体”“囊状胚体囊状胚体”细胞分化物。细胞分化物。3.ES3.ES细胞可进行诱导分化细胞可进行诱导分化 *用用RARA（维生素（维生素A A酸或视黄酸）作诱导酸或视黄酸）作诱导90
14、90以上的以上的ESES细胞分化为神经胶质细细胞分化为神经胶质细胞。胞。*聚集培养的聚集培养的ESES细胞诱导分化则可分化为有节律性收缩的心肌细胞。细胞诱导分化则可分化为有节律性收缩的心肌细胞。*将将ESES细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，其细胞组成可代表细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，其细胞组成可代表3 3个胚个胚层细胞。层细胞。*用用ESES细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重构胚和动物个体。细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重构胚和动物个体。3.碱性磷酸酶的表达碱性磷酸酶的表达 许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和囊胚许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和囊
15、胚细胞均有碱性磷酸酶（细胞均有碱性磷酸酶（AKPAKP）表达，小鼠的）表达，小鼠的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中均含有丰富的细胞中均含有丰富的AKPAKP。而在已分化的。而在已分化的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中细胞中AKPAKP呈弱阳性或阴性。猪、兔的呈弱阳性或阴性。猪、兔的桑椹桑椹胚和早期胚和早期囊胚囊胚AKPAKP呈阳性。因此，呈阳性。因此，AKPAKP常用来作为鉴定常用来作为鉴定ECEC细胞或细胞或ESES细胞分化与否的标志之一。细胞分化与否的标志之一。4 4、胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达、胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达早期胚胎细胞表面均表达胚胎阶段特异性表面抗原（早期胚
16、胎细胞表面均表达胚胎阶段特异性表面抗原（SSEASSEA1 1）。）。在胚胎的原始外胚层细胞、在胚胎的原始外胚层细胞、ESES细胞、细胞、ECEC细胞和原始生殖细胞的细胞和原始生殖细胞的表面均可检测到表面均可检测到SSEASSEA1 1的表达。小鼠的表达。小鼠SSEASSEA1 1的表达自的表达自8 8一细胞一细胞期开始，直到原始外胚层形成期。早期囊胚期开始，直到原始外胚层形成期。早期囊胚ICMICM细胞全部呈强阳细胞全部呈强阳性，晚期囊胚中部分性，晚期囊胚中部分ICMICM呈强阳性，部分呈弱阳性，少部分为阴呈强阳性，部分呈弱阳性，少部分为阴性。因此，性。因此，SSEASSEA也常作为也常作为
17、ESES细胞鉴定的一个标志。细胞鉴定的一个标志。ES细胞的应用前景（1）ES细胞在胞在动物克隆及人物克隆及人类治治疗性克隆性克隆中的中的应用用（2）在）在转基因基因动物中的物中的应用用（3）制）制备嵌合体嵌合体动物物ES研究面临的难题1、体外培养、体外培养ES细胞胞应当是既能快速无限增殖，又呈未当是既能快速无限增殖，又呈未分化状分化状态。如何平衡。如何平衡这一一对矛盾矛盾,必必须筛选适宜的培养适宜的培养条件。目前在条件。目前在ES细胞研究中存在着建系成功率也不高胞研究中存在着建系成功率也不高等等问题,只在小鼠中建立了只在小鼠中建立了稳定的定的ES细胞系，家畜、人胞系，家畜、人类细胞系建立的最佳
18、条件仍无定胞系建立的最佳条件仍无定论。2、ES细胞高度未分化胞高度未分化,具有形成畸胎瘤的可能性具有形成畸胎瘤的可能性,因此在因此在使用使用ES细胞胞进行治行治疗前必前必须首先体外首先体外诱导ES细胞分化胞分化产生某种特异的生某种特异的组织细胞或胞或设计自自杀基因基因,当移植的当移植的细胞胞向向肿瘤瘤发展展时,自自杀基因能启基因能启动自自毁机制使其凋亡。但如机制使其凋亡。但如何何诱导ES细胞定向分化成胞定向分化成单一一类型的分化型的分化细胞胞,是至今仍是至今仍未解决的未解决的难题。因此，必。因此，必须寻找各种找各种细胞定向胞定向诱导分化的分化的条件和方法，以及不同干条件和方法，以及不同干细胞的
19、表面胞的表面标志和分志和分选技技术，从，从而得到所需要的而得到所需要的细胞或胞或组织。3 3、ESES细胞真正用于器官克隆与移植仍需要技术上的细胞真正用于器官克隆与移植仍需要技术上的突破，因为器官的形成是一个非常复杂的三维过程突破，因为器官的形成是一个非常复杂的三维过程,很多器官是两个不同胚层的组织相互作用而形成的。很多器官是两个不同胚层的组织相互作用而形成的。即便是发育完整的来自自然机体的器官即便是发育完整的来自自然机体的器官,要离体培养要离体培养并维持其正常的生理功能目前还无法做到并维持其正常的生理功能目前还无法做到,器官的体器官的体外保存和维持仍是器官移植中的难题。外保存和维持仍是器官移
20、植中的难题。4、最大的障碍来自于、最大的障碍来自于伦理学理学问题，特，特别是是ES细胞胞应用受到用受到伦理、法律、宗教以及社会因素的理、法律、宗教以及社会因素的强烈反烈反对，有些国家甚至明令禁止有些国家甚至明令禁止进行人行人类ES细胞研究。无胞研究。无论从从基基础研究角度来研究角度来讲还是从是从临床床应用方面来看，人用方面来看，人类ES细胞胞带给人人类的益的益处远远大于在大于在伦理方面可能造成的理方面可能造成的负面影响，但随着面影响，但随着观念的改念的改变，人，人们会逐会逐渐认识到到ES细胞胞对临床医学及生物学理床医学及生物学理论研究的重要作用。研究的重要作用。另外，利用胚胎干细胞进行克隆性治
21、疗在目另外，利用胚胎干细胞进行克隆性治疗在目前尚受到多方面的限制前尚受到多方面的限制胚胎干细胞诱导分化的条件及分化成熟的鉴定标准尚不成熟，人们对如何避免分化不完全的胚胎干细胞在体内导致畸胎瘤的危险性仍不清楚人人ESC用于临床的疾病治疗短期内将难以实现用于临床的疾病治疗短期内将难以实现解决胚胎来源有限的途径：解决胚胎来源有限的途径：未成熟卵的体外成熟未成熟卵的体外成熟（1）Knock-out 胚胎干细胞的组织相 容性抗原（2）Knock-in 受者的组织相容性抗原（3）与同一来源的造血干细胞一同移植（4）受者的体细胞核移植避免免疫排斥的方法避免免疫排斥的方法分离、分离、纯化：化：随着对胚胎干细胞
22、研究的进展，分离、纯化技术得到较好的解决。伦理学问题的解决：诱导产生多能性干细胞（IPS）的研究，充分解决了胚胎干细胞所面临的伦理学问题。诱导产生多能性干细胞的研究细胞重编程的研究概况核移植：核移植：核移植核移植试验最初是在两栖最初是在两栖动物中物中实现的，通的，通过将体将体细胞核注入到去核卵母胞核注入到去核卵母细胞中，但胞中，但具有很大的具有很大的局限性局限性。将成熟的体细胞与多潜能的细胞（将成熟的体细胞与多潜能的细胞（ESES细胞、胚胎癌细细胞、胚胎癌细胞等）融合，或者用胚胎干细胞提取物来处理体细胞，胞等）融合，或者用胚胎干细胞提取物来处理体细胞，也可以在一定程度上使体细胞发生重编程。但面
23、临许也可以在一定程度上使体细胞发生重编程。但面临许多伦理学问题。多伦理学问题。有没有相对简单，又可摆脱材料来源和伦理学诸多限制，重编程的效率和程度都十分可观的新方法呢？2006年11月20日，日本京都大学的山中伸弥（Shinya Yamanaka)和美国威斯康星大学的詹姆斯汤姆森（James Thomson）分别在细胞和科学杂志上发表重量级论文，宣布他们用基因改造的手段，将人类体细胞改造成了类胚胎干细胞，在功能上几乎可以和胚胎干细胞相媲美。诱导产生多能性干生多能性干细胞：胞：几个转录因子导入已分化的细胞，进而获得了类似于胚胎干细胞的多能性干细胞，称之为“诱导产生的多功能性干细胞”（induce
24、dpluripotentstemcells,iPS细胞）。方法：方法：借助“逆转录酶病毒”为载体,即向皮肤细胞中植入一组4个基因(Oct4,Sox2,c-myc和Klf4)，通过基因重新编排，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。这种被改造过的细胞称作“iPS细胞”。优越性：越性：1 1、利用、利用iPSiPS细胞作为实验模型，只操纵几个因子细胞作为实验模型，只操纵几个因子的表达，加速对多能性调控机理的深入研究。的表达，加速对多能性调控机理的深入研究。2 2、获得的方法相对简单稳定，不涉及胚胎的破、获得的方法相对简单稳定，不涉及胚胎的破坏，无伦理道德限制。坏，无伦理道德限制。3 3、对于疾病机理研究
25、和新药开发等方面将有很、对于疾病机理研究和新药开发等方面将有很大贡献。大贡献。4 4、可望制造特定病人来源的、可望制造特定病人来源的iPSiPS细胞，用细胞，用“个性个性化化”移植来治疗诸多疾病。移植来治疗诸多疾病。iPS细胞检测-hES标记表現lstage-specificembryonicantigen-1(SSEA-1)Ips细胞研究中胞研究中存在的存在的问题1、肿瘤相关基因，如瘤相关基因，如c-myc的使用，有的使用，有诱发癌症的可能。癌症的可能。2、逆、逆转录病毒病毒转染可能会染可能会导致一些癌基因致一些癌基因的激活，也可能的激活，也可能导致某些重要基因功能受致某些重要基因功能受阻。
26、阻。3、基因表达模式与、基因表达模式与ESC还存在一些不同。存在一些不同。4、效率、效率较低，重低，重组率只有率只有0.1%。iPS细胞形成畸胎瘤lInvivo：将iPS细胞胞注射至严重免疫缺陷综合症(SCID)小鼠的背側皮下。l九周后：产生肿瘤l组织学检测：肿瘤中含有各式各样的组织lTeratoma：畸胎瘤包含有器官或是组织的肿瘤，类似三個胚层的衍生物。iPS细胞形成畸胎瘤內胚层中胚层中胚层外胚层外胚层中胚层IPS细胞插入基因检测PCR显示每个中都有插入显示每个中都有插入四个逆转录病毒四个逆转录病毒IPSIPS细胞非污染的细胞非污染的产产物物免疫印迹分析，以c-MyccDNA为探針由逆转录病
27、毒的c-Myc內生性的c-MycIPS细胞与胞与hES细胞的胞的DNA分析分析结果果显示两示两者之者之间仍有差异存在仍有差异存在效率不高：效率不高：1/5103cells挑挑选出的出的细胞群落参胞群落参杂有有HDF反反转录病毒随机插入而抑制相关基因病毒随机插入而抑制相关基因一些没有被核型分析一些没有被核型分析检测到的基因改到的基因改变反反转录病毒随机插入可能会病毒随机插入可能会诱发癌症癌症1.3 1.3 造血干细胞造血干细胞造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。在20世纪五十年代，临床上就开始应用骨髓移植（BMT）方法来治疗血液系统疾病。1.4 1.4 神经
28、干细胞神经干细胞神经干细胞的研究仍处于初级阶段 理论上讲，任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。干细胞有几个主要特征干细胞有几个主要特征干细胞本身不是终末分化细胞；干细胞能无限增殖分裂；干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止 状态；干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运保持为干细胞或分化为特定细胞。2.2.干细胞应用的基础干细胞应用的基础调控调控干细胞的调控是指给出适当的因子条件，对干细胞的增值和分化进行调控，使之向指定的方向发展。内源性调控外源性调控2.1 2.1 内源性调控内源性调控干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化（1）细胞内蛋白对干细
29、胞分裂的调控在果蝇卵巢中，调控干细胞不对称分裂的是一种称为收缩体的细胞器，包含有许多调节蛋白，如膜收缩蛋白和细胞周期素A。收缩体与纺锤体的结合决定了干细胞分裂的部位，从而把维持干细胞性状所必需的成分保留在子代干细胞中。2.1 2.1 内源性调控内源性调控（2）转录因子的调控在胚胎干细胞的发生中，转录因子Oct4是必需的。Oct4是一种哺乳动物早期胚胎细胞表达的转录因子，它诱导表达的靶基因产物是FGF-4等生长因子，能够通过生长因子的旁分泌作用调节干细胞以及周围滋养层的进一步分化。Oct4缺失突变的胚胎只能发育到囊胚期，其内部细胞不能发育成内层细胞团 白血病抑制因子（LIF）Tcf/Lef转录因
30、子 2.2 2.2 外源性调控外源性调控干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响（1 1）分泌因子）分泌因子间质细胞能够分泌许多因子，维持干细胞的增殖，分化和存活.有两类因子在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用，它们是TGF家族和Wnt信号通路。2.2 2.2 外源性调控外源性调控干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响（2 2）膜蛋白介导的细胞间的相互作用）膜蛋白介导的细胞间的相互作用 有些信号是通过细胞-细胞的直接接触起作用的。-Catenin就是一种介导细胞粘附连接的结构成分。穿膜蛋白Notch及其配体Delta或Jagged也对干细胞分化有重要
31、影响.2.2 2.2 外源性调控外源性调控干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响（3 3）整合素（）整合素（IntegrinIntegrin）与细胞外基质）与细胞外基质 整合素家族是介导干细胞与细胞外基质粘附的最主要的分子。整合素与其配体的相互作用为干细胞的非分化增殖提供了适当的微环境。1整合素2.3 2.3 干细胞的可塑性干细胞的可塑性 通常情况下，供体的干细胞在受体中分化为与其组织来源一致的细胞。而在某些情况下干细胞的分化并不遵循这种规律。1999年Goodell等人分离出小鼠的肌肉干细胞，体外培养5天后，与少量的骨髓间质细胞一起移植入接受致死量辐射的小鼠中，结果发现
32、肌肉干细胞会分化为各种血细胞系。这种现象被称为干细胞的横向分化 干细胞的研究与应用干细胞的研究与应用基础研究基础研究药物开发药物开发器官移植器官移植基础研究基础研究在基础研究方面，多功能干细胞的研究能帮助在基础研究方面，多功能干细胞的研究能帮助人类了解，从一个受精卵细胞到发展成一个婴人类了解，从一个受精卵细胞到发展成一个婴儿如此复杂的过程中所发生的事件，最主要的儿如此复杂的过程中所发生的事件，最主要的工作在于找到细胞发展过程中的决定因子。工作在于找到细胞发展过程中的决定因子。药物研究药物研究药物开发过程中，药物安全性的分析，亦可由药物开发过程中，药物安全性的分析，亦可由特定干细胞或由干细胞分化
33、的专一细胞作为试特定干细胞或由干细胞分化的专一细胞作为试验的标的，而非传统上必须进行耗时费力又昂验的标的，而非传统上必须进行耗时费力又昂贵的动物实验。贵的动物实验。器官移植器官移植干细胞有可能产生新的细胞、组织或是器官。干细胞有可能产生新的细胞、组织或是器官。我们需要器官移植，但是器官的短缺限制了我们需要器官移植，但是器官的短缺限制了移植手术而产生了很多不幸。多功能干细胞移植手术而产生了很多不幸。多功能干细胞经过刺激以后，可以发展成特定的细胞。对经过刺激以后，可以发展成特定的细胞。对于很多疾病来说，它都是一个新的治疗方式。于很多疾病来说，它都是一个新的治疗方式。3.3.干细胞应用平台技术干细胞
34、应用平台技术 3.1 3.1 技术原理技术原理干细胞充当了分化细胞预备队的角色。干细胞有以下特点：（1）干细胞本身不是处于分化途径的终端。（2）干细胞能无限的增殖分裂。（3）干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止状态。（4）干细胞通过两种方式生长，一种是对称分裂形成两个相同的干细胞，另一种是非对称分裂由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配，使得一个子细胞不可逆的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。3.2 3.2 技术方向技术方向凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持机体
35、细胞的数量，可以这样说，生命体是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展，按照一定的目的，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能，利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源，这将成为干细胞应用的主要方向。3.3 3.3 技术突破技术突破最近干细胞的研究有两个重大的技术突破，一是人类胚胎干细胞在体外培养成功。1998年Wisconsin大学的James Thomson和Johns Hopkins大学的John Gearhart从人囊胚的内层细胞团中取得胚胎干细胞。他们把胚胎干细胞与小鼠的骨髓间质细胞进行了共培养。结果表明胚胎
36、干细胞可以进行长达5个月的非分化增殖，同时还保持着分化为滋养层组织及三种胚层组织的能力。这为胚胎干细胞的临床应用奠定了基础。另外一个重大突破是成体干细胞的横向分化。1999年Goodell等人用肌肉来源的干细胞在小鼠体内分化成各种血细胞。这表明成体干细胞在一定的微环境的作用下，可以横向分化为需要的细胞和组织，从而起到极其有效的治疗作用。3.4 3.4 干细胞的分离与纯化干细胞的分离与纯化 干细胞表面有许多特殊的标记，以造血系统为例，干细胞的表面标志有Sca-1和c-kit等。另外各种成体干细胞还有各自独特的标记物，如人造血干细胞表现为CD34+和Thylo而CD10，CD14，CD15，CD1
37、6，CD19，CD20皆为阴性另外干细胞还有不同于一般分化细胞的物理特性，比如干细胞不被染料Hoechst33324和Rhodamine123染色。利用这些特性及表面标志，采用荧光细胞分离器从单细胞悬液中即可分离纯化干细胞。3.5 3.5 干细胞的体外培养干细胞的体外培养Brustle等人在体外成功地培养了鼠的ES细胞。他们首先把分离的ES细胞在含有FGF2的培养基中培养，随后加入上皮生长因子（EGF），最后在FGF2和PDGF的混合培养基中生长增殖。在这种培养条件下，ES细胞可以保持其分化潜能，如停止供给生长因子，ES细胞会分化为寡树突细胞或星状细胞 4.4.干细胞技术的市场前景干细胞技术的
38、市场前景 研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲，干细胞可以用于各种疾病的治疗，但其最适合的疾病主要是组织坏死性疾病如缺血引起的心肌坏死，退行性病变如帕金森综合征，自体免疫性疾病如胰岛素依赖型糖尿病等。4.1 4.1 优点明显优点明显低毒性（或无毒性），一次药有效；不需要完全了解疾病发病的确切机理；还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。用干细胞治疗疾病已不再只是设想。4.2 4.2 革命性的机制转变革命性的机制转变利用胚胎干细胞治疗疾病有广泛的应用前景，但是干细胞应用在欧美却受到社会伦理学的制约，并且在实际应用中还不能避免免疫排斥。因此横向分化的发现在干细胞
39、研究中具有革命性意义。它打破了用于临床治疗的干细胞只能来源于胚胎或受精卵的限制，为干细胞治疗疾病提供了新途径。人们可望从自体中分离出成体干细胞，在体外定向诱导分化为靶组织细胞并保持增殖能力，将这些细胞回输入体内，从而达到长期治疗的目的。4.3 4.3 体外制造人体器官体外制造人体器官比如通过形成嵌合体，在严格的控制下，使动物的某些器官来源于人体干细胞。这些来自人体干细胞的器官可应用于临床移植治疗 4.4 4.4 长生不老的希望长生不老的希望 目前科学家已能在体外以干细胞为种子培育成功一些组织器官，来替代病变或衰老的组织器官。造血干细胞移植是目前治愈白血病和某些遗传性血液病的惟一希望，在肿瘤和难
40、治性免疫疾病的治疗中也有其独特的作用。5.干细胞大事记干细胞大事记1967年，美国华盛顿大学的多纳尔托马斯发表报告称，如果将正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍。1998年11月，美国威斯康星大学的科学家在美国科学杂志报告说，他们已成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖。1999年12月，美国科学家在美国科学院院刊报告说，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞。随后，世界各国的科学家相继证实，成体干细胞，包括人类的成体干细胞具有可塑性。1999年12月，干细胞研究进展被科学杂志评选为该年度世界十大科学进展之首。2000年5月，日本启动“千年世纪工程”，干细胞工程为核心技
41、术的再生医疗成为这项工程的四大重点之一，第一年度投资金额达108亿日元。5.干细胞大事记干细胞大事记2001年1月，英国议会上院通过法案，允许科学家克隆人类早期胚胎，并利用它进行医疗研究。2001年4月，美国科学家发现，从病人臀部和大腿处抽取的脂肪中，含有大量类似干细胞的细胞，这些细胞可以发育成健康的软骨和肌肉等。2001年4月，美国国立卫生研究院决定取消原定举行的人类胚胎干细胞研究经费申请案的审查会议。该申请案是美国第一例人类胚胎干细胞研究经费申请案。有关方面认为，这意味着布什政府将不对人类胚胎干细胞研究进行资助。6.国外相关网站国外相关网站StemCellSciences,Inc.http:/www.stem-bmtinfonethttp:/www.bmtnews.orgCordBloodDonorFoundation(CBDF)http:/www.cordblooddonor.orgBoneMarrowTransplantsupportGrouphttp:/www.bmtsupport.ieGottliebLabhttp:/thalamus.wustl.edu/gottlieb/index.aspl结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！86