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1、胚胎干细胞的研究及其应用n一方面一方面,通过细胞分裂通过细胞分裂,细胞数量越来越多细胞数量越来越多;n另一方面另一方面,细胞在形态、结构和功能上发生特异细胞在形态、结构和功能上发生特异性得变化性得变化。个体发育过程中细胞变化个体发育过程中细胞变化:基因选择性表达得结果细胞分化得原因细胞分化得原因:(基因没有改变基因没有改变)骨髓干细胞分化示意图骨髓干细胞分化示意图粒细胞粒细胞骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞髓系干细胞髓系干细胞淋巴干细胞淋巴干细胞红细胞红细胞血小板血小板淋巴细胞淋巴细胞单核细胞单核细胞细胞分化细胞特化一、什么就是干细胞？一、什么就是干细胞？干细胞干细胞(Stem cellStem
2、cell)即起源细胞。在细即起源细胞。在细胞得分化过程中胞得分化过程中,细胞往往由于高度化分而细胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂得能力完全失去了再分裂得能力,最终衰老死亡。最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足机体在发展适应过程中为了弥补这一不足,保留了一部分未分化得原始细胞。保留了一部分未分化得原始细胞。因此因此,干细胞就是一类具有自我更新和干细胞就是一类具有自我更新和分化潜能得细胞。分化潜能得细胞。v1 1、形态特征形态特征v 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;v2 2、增殖特征增殖特征v 增殖得缓慢性增殖得缓慢性 v 增殖得自稳性增殖得自稳性(区
3、别与肿瘤细胞得本质特征区别与肿瘤细胞得本质特征)细胞在分细胞在分裂时可形成一个分化得子细胞以及一个和原母细裂时可形成一个分化得子细胞以及一个和原母细胞性质一样得具有干细胞性质得细胞。这样可以使得干细胞在分胞性质一样得具有干细胞性质得细胞。这样可以使得干细胞在分裂时保持适中具有一个细胞保持原始得干细胞性质。裂时保持适中具有一个细胞保持原始得干细胞性质。干细胞得主要特征干细胞得主要特征:v全能干细胞全能干细胞v多能干细胞多能干细胞v单能干细胞单能干细胞按分化潜能按分化潜能按发育状态按发育状态胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞干细胞得分类干细胞得分类全能干细胞全能干细胞:(Totipotent
4、 stem Totipotent stem cellcell)具有形成具有形成完整个体完整个体得分化潜得分化潜能。如能。如胚胎干细胞胚胎干细胞(ESES细胞细胞)多能干细胞多能干细胞:(pluripotent pluripotent stem cellstem cell)具有分化出具有分化出多种细胞多种细胞组织得组织得潜能。如潜能。如造血干细胞造血干细胞、神经、神经干细胞。干细胞。专能干细胞专能干细胞:(multipotent multipotent stem cellstem cell)只能向只能向一种一种或或两种两种密切相关密切相关得细胞类型分化。如上皮组得细胞类型分化。如上皮组织织基底层
5、基底层得干细胞得干细胞,肌肉中得肌肉中得成肌成肌细胞。细胞。人类干细胞得来源v成人细胞或脐血成人细胞或脐血(骨髓和血骨髓和血)/)/胎儿组织胎儿组织(专能专能/多能多能)。v人工流产后得人类胎儿生殖组织人工流产后得人类胎儿生殖组织(全能全能)。v通过体外授精产生得人类胚胎通过体外授精产生得人类胚胎,治疗不育症得夫妇不再治疗不育症得夫妇不再 需要需要(全能全能)。v用捐赠者得配子通过体外授精创造得人类胚胎用捐赠者得配子通过体外授精创造得人类胚胎(全能全能)。女。女 性供卵要非常慎重。性供卵要非常慎重。v通过体细胞核转移技术通过体细胞核转移技术(克隆技术克隆技术)产生得人类产生得人类 胚胎胚胎(全
6、能全能)。v以上都必须获得当事人得知情同意。以上都必须获得当事人得知情同意。成体干细胞 成年动物得许多组织和器官成年动物得许多组织和器官,比如比如表皮和造血系统表皮和造血系统,具有修复和再生得能具有修复和再生得能力。成体干细胞在其中起着关键得作力。成体干细胞在其中起着关键得作用。在特定条件下用。在特定条件下,成体干细胞或者产成体干细胞或者产生新得干细胞生新得干细胞,或者按一定得程序分化或者按一定得程序分化(微环境中得间质细胞微环境中得间质细胞),形成新得功能形成新得功能细胞细胞,从而使组织和器官保持生长和衰从而使组织和器官保持生长和衰退得动态平衡。退得动态平衡。v造血干细胞就是体内各种血细胞得
7、唯一来源造血干细胞就是体内各种血细胞得唯一来源,她她主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。v造血干细胞得移植就是治疗血液系统疾病、先造血干细胞得移植就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得最天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病得最有效方法。有效方法。v与骨髓移植和外周血干细胞移植相比与骨髓移植和外周血干细胞移植相比,研究发现研究发现脐血干细胞移植对脐血干细胞移植对HLAHLA配型配型(HLA(HLA叫叫“骨髓配型骨髓配型”)要求不高要求不高,不易受病毒或肿瘤得污染不易受病毒或肿瘤得污染,且其优点且其优点在于没有来源得限制。在于没有来源得限制。
8、造血干细胞造血干细胞大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点 骨髓骨髓;外周血外周血;脐带血脐带血;胎儿造血系胎儿造血系统统;胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。造血干细胞得来源造血干细胞得来源三三、胚胎干细胞胚胎干细胞1 1、概念概念:简称简称ESES或或EKEK细胞细胞,就是由早期胚胎或原始性就是由早期胚胎或原始性腺中分离出来得一类细胞腺中分离出来得一类细胞、2 2、特点特点:1)1)形态形态:体积小体积小,细胞核大细胞核大,核仁明显核仁明显、2)2)功能功能:具有发育得全能性具有发育得全能性、可分化为成年
9、动物体内可分化为成年动物体内任何一种组织细胞任何一种组织细胞、体外培养可增殖不分化体外培养可增殖不分化、3)3)在体外培养得条件下在体外培养得条件下,ESES细胞可以增殖而不发生分细胞可以增殖而不发生分化。对她可以进行冷冻保存化。对她可以进行冷冻保存,也可以进行遗传改造。也可以进行遗传改造。胚胎干细胞胚胎干细胞vESES细细胞胞就就是是一一种种高高度度未未分分化化细细胞胞。她她具具有有发发育育得得全全能能性性,能能分分化化出出成成体体动动物物得得所所有有组组织织和和器器官官,包包括括生生殖殖细细胞胞。研研究究和和利利用用ESES细细胞胞就就是是当当前前生生物物工工程程领领域域得得核核心心问问题
10、题之之一一。在在未未来来几几年年,ESES细细胞胞移移植植和和其其她她先先进进生生物物技技术术得得联联合合应应用用很很可可能能在在移移植植医医学学领域引发革命性进步。领域引发革命性进步。胚胎干细胞胚胎干细胞形态特征形态特征v体积小、核大体积小、核大,有一个或多个核仁有一个或多个核仁;v胚胎干细胞克隆紧密堆积胚胎干细胞克隆紧密堆积,无明显得界限无明显得界限,形似鸟巢形似鸟巢胚胎干细胞得胚胎干细胞得形态和生化特征形态和生化特征胚胎干细胞系得建立过程胚胎干细胞系得建立过程胚胎干细胞得诱导分化胚胎干细胞得诱导分化:胎牛血清胎牛血清,骨髓基质细胞共培养骨髓基质细胞共培养胚胎干细胞胚胎干细胞造血细胞造血细
11、胞 RARA胚胎干细胞胚胎干细胞神经细胞神经细胞 DMSODMSO胚胎干细胞胚胎干细胞肌肉细胞肌肉细胞 TGF-B1,VEGF,bFGFTGF-B1,VEGF,bFGF胚胎干细胞胚胎干细胞血管和内皮细胞血管和内皮细胞 RA+RA+胰岛素胰岛素+T3+T3胚胎干细胞胚胎干细胞脂肪细胞脂肪细胞 BMP-2,BMP-4BMP-2,BMP-4胚胎干细胞胚胎干细胞软骨细胞软骨细胞 地塞米松地塞米松,磷酸甘油磷酸甘油胚胎干细胞胚胎干细胞骨细胞骨细胞 基因转染基因转染胚胎干细胞胚胎干细胞胰岛素分泌细胞胰岛素分泌细胞来源于干细胞得组织可能用于治疗得疾病来源于干细胞得组织可能用于治疗得疾病 细胞类型细胞类型 治
12、疗得疾病治疗得疾病神经细胞神经细胞 中风、帕金森氏病、老中风、帕金森氏病、老年痴呆症、年痴呆症、脊髓损伤、多发性硬化病脊髓损伤、多发性硬化病心肌细胞心肌细胞 心脏病发作、充血性心脏病心脏病发作、充血性心脏病产生胰岛素得细胞产生胰岛素得细胞 糖尿病糖尿病软骨细胞软骨细胞 骨性关节炎骨性关节炎血细胞血细胞 癌症、免疫缺乏症、遗传学血液癌症、免疫缺乏症、遗传学血液 病、白血病病、白血病肝细胞肝细胞 肝炎、肝硬化肝炎、肝硬化皮肤细胞皮肤细胞 烧伤烧伤骨细胞骨细胞 骨质疏松症骨质疏松症视网视网(眼眼)细胞细胞 黄斑症黄斑症骨骼肌细胞骨骼肌细胞 肌肉萎缩症肌肉萎缩症治疗性克隆治疗性克隆(体细胞核移植体细胞
13、核移植)技术技术胚胎干细胞研究面临的问题及解决办法胚胎干细胞研究面临的问题及解决办法 l用于干细胞研究的胚胎来源困难用于干细胞研究的胚胎来源困难;l如何保持胚胎干细胞的全能性，并控制向特别类型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？细胞转化？l如何分离、纯化干细胞？如何分离、纯化干细胞？l分化后的细胞是否有致瘤性？分化后的细胞是否有致瘤性？l干细胞在体外发育成完整的器官尚难以做到干细胞在体外发育成完整的器官尚难以做到;l分化细胞移植仍有可能发生免疫排斥分化细胞移植仍有可能发生免疫排斥;l伦理问题伦理问题 解决胚胎来源有限得途径解决胚胎来源有限得途径解决胚胎来源有限得途径解决胚胎来
14、源有限得途径:未成熟卵得体外成熟未成熟卵得体外成熟未成熟卵得体外成熟未成熟卵得体外成熟v19981998年美国有两个小组分别培养出了人多能年美国有两个小组分别培养出了人多能(pluripotent)(pluripotent)干细胞干细胞:vJames James A A、ThomsonThomson在在 WisconsinWisconsin大大学学领领导导一一个个研研究究小小组组从从人人胚胚胎胎组组织织中中培培养养出出了了干干细细胞胞株株。她她们们使使用用得得方方法法就就是是:人人卵卵体体外外受受精精后后,将将胚胚胎胎培培育育到到囊囊胚胚阶阶段段,提提取取 inner inner cell c
15、ell massmass细细胞胞,建建立立细细胞胞株株。经经测测试试这这些些细细胞胞株株得得细细胞胞表表面面 marker marker 和和酶酶活活性性,证证实实她她们们就就就就是是胚胚胎胎干干细细胞胞。用用这这种种方方法法,每每个个胚胚胎胎可可取取得得15152020个细胞用于培养。个细胞用于培养。vJohn John D D、GearhartGearhart在在 Johns Johns HopkinsHopkins大大学学领领导导另另一一个个研研究究小小组组也也从从人人胚胚胎胎组组织织中中建建立立了了干干细细胞胞株株。她她们们得得方方法法就就是是:从从受受精精后后5 59 9周周人人工工
16、流流产产得得胚胚胎胎中中提提取取生生殖殖母母细细胞胞(primordial primordial germ germ cell cell)。由由此此培培养养得得细细胞胞株株,证证实实具具有有巨巨能能干细胞得特征。干细胞得特征。怎样得到怎样得到 pluripotent stem cell?pluripotent stem cell?生命伦理学原则得应用生命伦理学原则得应用:人类胚胎干细胞研究问题人类胚胎干细胞研究问题支持和反对治疗性克隆得论证支持和反对治疗性克隆得论证人类胚胎得道德地位人类胚胎得道德地位“韩国克隆之父黄禹锡韩国克隆之父黄禹锡”胚胎就是胚胎就是“人人”吗？吗？v胚胎就是人胚胎就是人
17、(person)person)？胚胎就是生命？什么就是人？胚胎就是生命？什么就是人？具有特定人类基因组、具有意识能力或潜在得意识能具有特定人类基因组、具有意识能力或潜在得意识能力、处于社会关系中得实体力、处于社会关系中得实体(出生为准出生为准)。胚胎就是人。胚胎就是人类生物学生命类生物学生命(human biological life),human biological life),但尚未成为但尚未成为人、人类人格生命人、人类人格生命(human personal life)human personal life)。v胚胎具有一定价值胚胎具有一定价值,应得到一定得尊重应得到一定得尊重(due
18、respect,due respect,如尸体如尸体)。没有充分得理由不能操纵和毁掉。有效治疗。没有充分得理由不能操纵和毁掉。有效治疗疾病就是一个充分理由。处置她要有一定程序和要求疾病就是一个充分理由。处置她要有一定程序和要求(due procedure)due procedure)。但不具有与人一样得价值但不具有与人一样得价值,毁掉胚毁掉胚胎不就是胎不就是“杀人杀人”。然而毁掉要按一定程序去做。然而毁掉要按一定程序去做。应有得尊重和应有得处理程序应有得尊重和应有得处理程序v应有得尊重指适当得尊重应有得尊重指适当得尊重:在完全尊重在完全尊重(人人)与不必尊重与不必尊重(如一块孤立得石头如一块孤
19、立得石头)之间之间:非人动物、胎儿、胚胎、尸非人动物、胎儿、胚胎、尸体等。体等。v人类胚胎用作研究必须就是体外得人类胚胎用作研究必须就是体外得,不能超过不能超过1414天天;v不用人类胚胎不用人类胚胎,重要研究得目得就不可能达到重要研究得目得就不可能达到;v不就是商品不就是商品,不能买卖不能买卖;v科学家应采取必要得行动纪念那些胚胎得贡献科学家应采取必要得行动纪念那些胚胎得贡献;v必要得程序就是指专门得埋葬或活化必要得程序就是指专门得埋葬或活化,也应有简单庄严也应有简单庄严得仪式。得仪式。观点观点理由理由1 1、不不符合符合伦理伦理道德道德(1)(1)把试管婴儿当作人体零配件工厂把试管婴儿当作
20、人体零配件工厂,就是对生命就是对生命得不尊敬得不尊敬;(2);(2)早期得生命也有活下去得权利早期得生命也有活下去得权利,抛抛弃或杀死多余得胚胎弃或杀死多余得胚胎,无异于谋杀无异于谋杀”;(3);(3)有人会有人会滥用设计试管婴儿技术滥用设计试管婴儿技术,而设计婴儿性别而设计婴儿性别;2 2、符符合伦合伦理道理道德德(1)(1)设计试管婴儿就是为了救人设计试管婴儿就是为了救人,就是救治患者得就是救治患者得最好最好,最快捷得办法之一最快捷得办法之一;(2);(2)提供骨髓中造血干提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤细胞并不会对试管婴儿造成损伤;(3);(3)脐带血乃试脐带血乃试管婴儿得管
21、婴儿得”身外之物身外之物”、3 3、中中国政国政府得府得观点观点中国卫生部在中国卫生部在体外受精体外受精-胚胎移植及其衍生胚胎移植及其衍生技术规范技术规范中规定中规定,”,”实施体外受精实施体外受精-胚胎移胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部批准证书植及其衍生技术必须获得卫生部批准证书”、v3 3、主要用途主要用途v(1)(1)治疗人类得某些顽症治疗人类得某些顽症v(2)(2)培育出人造组织器官培育出人造组织器官,用于器官移植用于器官移植v(3)(3)就是研究体外细胞分化得理想材料就是研究体外细胞分化得理想材料v【自我检测自我检测】v1、人体细胞中分化程度最低得就是、人体细胞中分化程度最低得就是
22、:()vA、胚胎干细胞、胚胎干细胞 B、造血干细胞、造血干细胞 C、胰腺细胞、胰腺细胞 D、肌肉、肌肉细胞细胞v2、按照细胞分化潜能由大到小排列顺序、按照细胞分化潜能由大到小排列顺序,正确得就是正确得就是:()vA、全能干细胞、全能干细胞专能干细胞专能干细胞多能干细胞多能干细胞 B、多能干、多能干细胞细胞胚胎干细胞胚胎干细胞专能干细胞专能干细胞vC、胚胎干细胞、胚胎干细胞骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞髓系祖细胞髓系祖细胞 vD、胚胎干细胞、胚胎干细胞多能干细胞多能干细胞造血干细胞造血干细胞v3、胚胎干细胞就是全能干细胞、胚胎干细胞就是全能干细胞,可定向诱导分化为各种可定向诱导分化为各种细胞、组织、器官甚至于个体。胚胎干细胞研究得目得细胞、组织、器官甚至于个体。胚胎干细胞研究得目得不包括不包括:()vA、为烧伤病人植皮、为烧伤病人植皮 B、为肾病患者进行肾移植、为肾病患者进行肾移植 vC、为不孕者培育婴儿、为不孕者培育婴儿 D、研究细胞分化机制、研究细胞分化机制