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1、第第 六部分六部分 干细胞干细胞 (stem cell)(stem cell)第一节第一节 干细胞生物学干细胞生物学一、干细胞的概念一、干细胞的概念干细胞是具干细胞是具有有自我更新自我更新能力能力和和分化分化潜能潜能的未成的未成熟细胞。熟细胞。二、干细胞的特征二、干细胞的特征 1.1.形态特征和生化特征形态特征和生化特征 形态特征形态特征圆形或椭圆形，圆形或椭圆形，核质比大；核质比大；生化特征生化特征较高的端粒酶活性。较高的端粒酶活性。2.2.增殖特征增殖特征 增殖的缓慢性增殖的缓慢性 (过渡放大细胞过渡放大细胞)增殖的自稳性增殖的自稳性（区别与肿瘤细胞的本质特（区别与肿瘤细胞的本质特征）征）
2、干细胞干细胞来来 源源分化潜能分化潜能全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专能干细胞专能干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞三、干三、干 细细 胞胞 的的 类类 型型四、干细胞巢及其微环境四、干细胞巢及其微环境干细胞在机体内的居所称为干细胞在机体内的居所称为干细胞巢干细胞巢在干细胞巢中所有控制干细胞增殖与分化在干细胞巢中所有控制干细胞增殖与分化的外部信号构成了干细胞生存的微环境。的外部信号构成了干细胞生存的微环境。如：分泌因子、受体介导的细胞间的如：分泌因子、受体介导的细胞间的 相互作用、整合素和胞间基质等相互作用、整合素和胞间基质等心脏干细胞巢第二节第二节 胚胎干细胞胚胎干细胞
3、（ESES细胞细胞）一、胚胎干细胞的概念一、胚胎干细胞的概念胚胎干细胞是指存在于早期胚胎中具胚胎干细胞是指存在于早期胚胎中具有多分化潜能的细胞。胚胎干细胞可有多分化潜能的细胞。胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持未分化状态，以在体外无限扩增并保持未分化状态，具有分化为具有分化为胎儿或成体各种细胞类型胎儿或成体各种细胞类型的潜能的潜能。二、胚胎干细胞的形态和生化特征二、胚胎干细胞的形态和生化特征形态特征形态特征 体积小、核大，有一个或多个核仁；胚胎干细胞克体积小、核大，有一个或多个核仁；胚胎干细胞克隆紧密堆积，无明显的界限，形似鸟巢。隆紧密堆积，无明显的界限，形似鸟巢。生化特征生化特征 具有碱性磷
4、酸酶和端粒酶活性；具有碱性磷酸酶和端粒酶活性；表达表达SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等；等；表达表达OCT-4蛋白；蛋白；无无X染色体失活染色体失活三、胚胎干细胞的分化潜能三、胚胎干细胞的分化潜能胚胎干细胞给同源动物皮下注射形成胚胚胎干细胞给同源动物皮下注射形成胚胎组织瘤。瘤组织包括胃上皮（胎组织瘤。瘤组织包括胃上皮（内胚层内胚层）、平滑肌和横纹肌（、平滑肌和横纹肌（中胚层中胚层）、神经节）、神经节（外胚层外胚层）；）；胚胎干细胞和正常胚胎嵌合可以形成各胚胎干细胞和正常胚胎嵌合可以形成各种组织和器官。种组织和器官。科学家用六种不同猕猴的细胞培育出了这几只可爱的小猴 胚胎干细胞胚胎
5、干细胞神经细胞神经细胞脂肪细胞脂肪细胞心肌细胞心肌细胞上皮细胞上皮细胞适当条件适当条件体外定向分化体外定向分化改变生长环境改变生长环境处理塑料平皿、加处理塑料平皿、加入特定生长因子等入特定生长因子等三、人类胚胎干细胞的来源三、人类胚胎干细胞的来源 囊胚期胚胎的内细胞囊胚期胚胎的内细胞团团（主要途径）（主要途径）；小鼠和人的原始生殖细小鼠和人的原始生殖细胞胞（定向培养）（定向培养）；体细胞的核移植；体细胞的核移植；早期的胚胎细胞（小鼠早期的胚胎细胞（小鼠的卵黄囊细胞）的卵黄囊细胞）（诱导去分化）（诱导去分化）药物实验药物实验细胞治疗细胞治疗器官移植器官移植研究发育过程中的基因表达和调控的研究发育
6、过程中的基因表达和调控的理想模型；理想模型；四、胚胎干细胞的应用前景四、胚胎干细胞的应用前景哈佛医学院的研究结果表明：将未处理的小鼠的哈佛医学院的研究结果表明：将未处理的小鼠的胚胎干细胞注入患帕金森氏症的大鼠的大脑，发胚胎干细胞注入患帕金森氏症的大鼠的大脑，发现未分化的胚胎干细胞在被注入动物体内后，会现未分化的胚胎干细胞在被注入动物体内后，会急切的发育成为神经元，可以释放多巴胺，可使急切的发育成为神经元，可以释放多巴胺，可使大鼠的帕金森氏症缓解大鼠的帕金森氏症缓解40%。小鼠和其他动物身上进行的初期研究结果表明移小鼠和其他动物身上进行的初期研究结果表明移入的心肌细胞可以成功地进驻心脏，并与宿主
7、细入的心肌细胞可以成功地进驻心脏，并与宿主细胞一起工作。胞一起工作。帕金森氏症、心脏病与胚胎干细胞帕金森氏症、心脏病与胚胎干细胞无法用药无法用药 物治疗物治疗的组织病创（心的组织病创（心脏瓣膜、关节损脏瓣膜、关节损伤、等等）伤、等等）人造脏器人造脏器器官移植器官移植相容性相容性问题问题免疫排免疫排斥反应斥反应供体供体匮乏匮乏四、胚胎干细胞的伦理学问题四、胚胎干细胞的伦理学问题禁止用人干细胞和动物胚胎结合产生嵌合生物；禁止用人干细胞和动物胚胎结合产生嵌合生物；禁止用胚胎干细胞制造人胚胎；禁止用胚胎干细胞制造人胚胎；禁止用人工受精的囊胚建立新的胚胎干细胞系；禁止用人工受精的囊胚建立新的胚胎干细胞系
8、；允许用已经建立的胚胎干细胞系进行后续研究；允许用已经建立的胚胎干细胞系进行后续研究；允许用流产儿建立新的胚胎干细胞系。允许用流产儿建立新的胚胎干细胞系。第三节第三节 成体干细胞成体干细胞一、成体干细胞的概念一、成体干细胞的概念 成体干细胞是在成体组织内具有自我更新能力及能分成体干细胞是在成体组织内具有自我更新能力及能分化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞。化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞。二、成体干细胞的特点二、成体干细胞的特点 数量少，难以识别、分离纯化；数量少，难以识别、分离纯化；体外培养时不能长时间增殖；体外培养时不能长时间增殖；具有可塑性（神经干细胞具有可塑性（神
9、经干细胞造血干细胞）；造血干细胞）；在完全分化前经历一个中间类型即祖细胞阶段。在完全分化前经历一个中间类型即祖细胞阶段。v造血干细胞（造血干细胞（HSCsHSCs）1.什么是造血干细胞什么是造血干细胞2.造血干细胞是从血液或骨髓中分离到造血干细胞是从血液或骨髓中分离到的具有以下一些特性的细胞：的具有以下一些特性的细胞：3.能自我更新、能分化成一些具有能自我更新、能分化成一些具有组织特化的细胞、能从骨髓中游离出来组织特化的细胞、能从骨髓中游离出来进入血液循环、能发生程序性死亡的细进入血液循环、能发生程序性死亡的细胞。胞。2.2.造血干细胞的分离和鉴定；造血干细胞的分离和鉴定；免疫吸附法（抗原和抗
10、体特异性结合免疫吸附法（抗原和抗体特异性结合）磁性标记磁性标记CD34CD34单克隆抗体单克隆抗体加入供体外周血加入供体外周血抗原和抗体抗原和抗体特异性结合特异性结合通过分通过分选系统选系统造血干细胞吸造血干细胞吸附到柱子上附到柱子上其他细胞流其他细胞流在血液中在血液中3.3.造血干细胞的来源造血干细胞的来源 骨髓；骨髓；1/400 外周血；外周血；1/100000 脐带血；脐带血；1/10000 胎儿造血系统；胎儿造血系统；胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。骨髓里的成熟细胞是通过骨膜的血管进入外周血液循环的吗?l由造血干细胞分化并增殖来的成熟血细胞通过骨小梁、密质骨中的血管
11、、连通管等输送到骨膜表面的血管从而进入外周血循环。4.4.造血干细胞的移植造血干细胞的移植1.1.移植前处理移植前处理2.2.超大剂量的放疗、化疗尽量消灭肿瘤细胞，超大剂量的放疗、化疗尽量消灭肿瘤细胞，同时抑制患者的免疫系统，使供体者的造血干同时抑制患者的免疫系统，使供体者的造血干细胞可以顺利植入。细胞可以顺利植入。3.3.2.2.采集供体者的造血干细胞（骨髓、外采集供体者的造血干细胞（骨髓、外周血、脐带血），并与受体进行周血、脐带血），并与受体进行HLAHLA配型；配型；4.4.3.3.将造血干细胞输入到受体者体内，造将造血干细胞输入到受体者体内，造血干细胞会自动定居到骨髓。血干细胞会自动定
12、居到骨髓。其它成体干细胞其它成体干细胞l1 1、间充质干细胞、间充质干细胞l2 2、神经干细胞、神经干细胞l3 3、表皮干细胞、表皮干细胞l4 4、肠干细胞、肠干细胞l5 5、肝干细胞、肝干细胞肿瘤干细胞 l：肿瘤中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的细胞。传统观念认为,肿瘤是由体细胞突变而成,每个肿瘤细胞都可以无限制地生长。l但这无法解释肿瘤细胞似乎具有无限的生命力以及并非所有肿瘤细胞都能无限制生长的现象。l肿瘤细胞生长、转移和复发的特点与干细胞的基本特性十分相似,因此,有学者提出肿瘤干细胞(tumor stem cell,TSC)的理论。肿瘤启动细胞肿瘤启动细胞l（tumor init
13、iating cell，TIC）肿瘤细胞自体同源移植实验表明，移植瘤细胞数大于106个以上，才能形成肿瘤。体外培养骨髓瘤、人肺癌、卵巢癌及神经母细胞瘤细胞也发现，仅极少细胞能形成集落。这些数量极其稀少，却在肿瘤发生中起主要作用的肿瘤细胞亚群，被称为TIC。针对针对TSC进行靶向肿瘤治疗进行靶向肿瘤治疗 lTSC理论认为，只要存在理论认为，只要存在TSC，肿瘤就不可能治愈。，肿瘤就不可能治愈。所以，肿瘤治疗的焦点是杀伤所以，肿瘤治疗的焦点是杀伤TSC。但是。但是TSC通常处通常处于静止状态，只是在增殖时才开始快速分裂产生子细于静止状态，只是在增殖时才开始快速分裂产生子细胞，所以，按照传统方法筛选
14、出来的肿瘤治疗药物与胞，所以，按照传统方法筛选出来的肿瘤治疗药物与杀灭杀灭TSC的要求差异巨大。的要求差异巨大。l针对针对TSC治疗肿瘤已经取得一定的进展：在治疗肿瘤已经取得一定的进展：在80%前列前列腺癌中表达的特有标记前列腺干细胞抗原，是前列腺腺癌中表达的特有标记前列腺干细胞抗原，是前列腺癌治疗很好的靶点。静脉注射前列腺干细胞抗原单克癌治疗很好的靶点。静脉注射前列腺干细胞抗原单克隆抗体治疗前列腺癌，可以延长荷瘤小鼠的存活时间，隆抗体治疗前列腺癌，可以延长荷瘤小鼠的存活时间，并基本抑制前列腺癌肺转移；针对肿瘤干细胞的重要并基本抑制前列腺癌肺转移；针对肿瘤干细胞的重要位点位点Bmi1进行进行肿瘤免疫治疗肿瘤免疫治疗的研究也正进行中。的研究也正进行中。小结小结l1 1、干细胞生物学：概念和特征、干细胞生物学：概念和特征l2 2、胚胎干细胞：主要特征、胚胎干细胞：主要特征l3 3、成体干细胞、成体干细胞 造血干细胞造血干细胞 其它干细胞其它干细胞 4 4、肿瘤干细胞肿瘤干细胞