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1、第十七章第十七章 干细胞干细胞(stem cell)第一节第一节 干细胞的生物学特征干细胞的生物学特征 第二节第二节 各种类型的干细胞各种类型的干细胞 第三节第三节 干细胞的临床应用前景干细胞的临床应用前景第一节第一节 干细胞的定义及生物学特征干细胞的定义及生物学特征 定义定义：可：可自我更新自我更新并可分化成并可分化成一种以上一种以上类型类型细胞的细胞的多潜能多潜能细胞细胞 形态特征：体积小；核质比较大；细胞器不形态特征：体积小；核质比较大；细胞器不发达发达 生化特征：生化特征：端粒酶活性，各种表面标志物端粒酶活性，各种表面标志物 分裂方式：对称分裂和不对称分裂；分裂方式：对称分裂和不对称分
2、裂；增殖特征：缓慢增殖增殖特征：缓慢增殖/过渡扩增细胞过渡扩增细胞；自稳定；自稳定性；性；干细胞巢干细胞巢；干细胞转分化；干细胞转分化体外培养的胚胎干细胞的形态特征体外培养的胚胎干细胞的形态特征生长特点：呈生长特点：呈集落样生长，集落样生长，单个细胞体积单个细胞体积小而圆，核质小而圆，核质比大。比大。A-CA-C：ESES细胞细胞集落集落D D：已分化的：已分化的ESES细胞细胞胚胎干细胞的表面标志物胚胎干细胞的表面标志物分子标记 小鼠 猴 人 SSEA-1 SSEA-3 SSEA-4 TRA-1-60 TRA-1-81 AKP Oct-4 人、猴、小鼠人、猴、小鼠ESES细胞的分子差异细胞的
3、分子差异（一）增殖缓慢性（一）增殖缓慢性1干细胞增殖速度慢干细胞增殖速度慢：细胞动力学研究表：细胞动力学研究表明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快速明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快速分裂的细胞是分裂的细胞是过渡放大（扩增）细胞过渡放大（扩增）细胞。干细胞的增殖特征干细胞的增殖特征2过渡放大（扩增）细胞：过渡放大（扩增）细胞：过渡放大细胞是介于干细胞和分化细胞之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间的过渡细胞，过渡放大细胞经若干次分裂产生分化细胞。裂产生分化细胞。通过这种方式，机体可用较少干细胞获得通过这种方式，机体可用较少干细胞获得较多分化细胞。较多分化细胞
4、。过渡扩增细胞（transit amplifying cells)紫色：干细胞紫色：干细胞青色：过渡扩增细胞青色：过渡扩增细胞红色：终末分化细胞红色：终末分化细胞3干细胞增殖缓慢的意义：干细胞增殖缓慢的意义：(1)利于干细胞利于干细胞对外界信号作出反应对外界信号作出反应，以决，以决定细胞的发展方向定细胞的发展方向增殖或分化。增殖或分化。(2)减少基因突变的危险减少基因突变的危险。增殖缓慢使干细。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胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程中的错误。的错误。（二）干细胞的自稳定性（二）干细胞的自稳定性1自稳定性自稳定性：自稳定性是干细胞的基本特征之一。指干
5、细胞可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在个体生命过程中自我更新自我更新并并维持其自身数目恒维持其自身数目恒定定。干细胞的自稳定性是区别于肿瘤细胞的本质特征。干细胞的自稳定性是区别于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。干细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性。2干细胞的分裂方式干细胞的分裂方式干细胞有干细胞有对称对称与与不对称不对称两种分裂方式。两种分裂方式。对称分裂：干细胞对称分裂：干细胞 分裂分裂干细胞干细胞干细胞干细胞对称分裂：干细胞对称分裂：干细胞 分裂分裂分化细胞分化细胞分化细胞分化细胞不对称分裂：干细胞不对称分裂：干细胞 干细胞干细胞分
6、化细胞分化细胞分裂分裂不对称分裂的不对称分裂的结果结果使两个子细胞一个成为使两个子细胞一个成为功能专一的功能专一的分化细胞分化细胞；另一个保持；另一个保持干细胞干细胞的特征。的特征。3.不对称分裂发生原因不对称分裂发生原因：系列基因调控。系列基因调控。细胞质物质不均等分配。细胞质物质不均等分配。无脊椎动物的不对称分裂示意图无脊椎动物的不对称分裂示意图不对称分裂不对称分裂的特点是特的特点是特殊的蛋白质殊的蛋白质或信使或信使RNA（红点所示）（红点所示）选择性进入选择性进入其中一个子其中一个子细胞细胞(浅紫色）浅紫色）(三)干细胞的转分化和去分化干细胞的转分化和去分化 1干细胞的转分化干细胞的转分
7、化：一种组织类型的干细胞在适当条件下分化为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另一种组织类型的细胞的过程称干细胞的转分化。分化。例如雄鼠的造血干细胞移植到雌鼠中分化为例如雄鼠的造血干细胞移植到雌鼠中分化为脑星形胶质细胞。脑星形胶质细胞。2干细胞去分化干细胞去分化：一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称干一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称干细胞去分化。细胞去分化。实验：实验：成体鼠造血干细胞成体鼠造血干细胞 鼠卵泡的内细胞团鼠卵泡的内细胞团 表达胎鼠的珠蛋白基因表达胎鼠的珠蛋白基因 参与胚胎造参与胚胎造血系统的发育。血系统的发育。注入分化状态逆转3.干细胞的可
8、塑性干细胞的可塑性(1)干细胞的横向分化干细胞的横向分化：在干细胞移植时，供体干细胞在受体中通常在干细胞移植时，供体干细胞在受体中通常分化为分化为与其组织来源一致的细胞与其组织来源一致的细胞。但有时供。但有时供体干细胞会分化出体干细胞会分化出与其组织来源不一致的其与其组织来源不一致的其它细胞它细胞，这种现象称，这种现象称干细胞横向分化干细胞横向分化(trans-differentiation)。干细胞横向分化表明成体干细胞被移植入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。为干细胞治疗受体中具有很强的可塑性。为干细胞治疗提供了可能。提供了可能。(2)实验实验：小鼠肌肉干细胞小鼠
9、肌肉干细胞体外培养体外培养5天少量骨髓天少量骨髓间质细胞间质细胞 接受致死量辐射的小鼠中接受致死量辐射的小鼠中 各种血细胞系。各种血细胞系。植入分化（四）、干细胞增殖与分化的（四）、干细胞增殖与分化的微环境微环境 干细胞生境，干细胞巢干细胞生境，干细胞巢(stem cell niche)：干干细胞在组织中的居所，是干细胞与其细胞外细胞在组织中的居所，是干细胞与其细胞外所有物质构成的所有物质构成的干细胞生存的微环境干细胞生存的微环境。干细胞巢中拥有控制干细胞增殖与分化的干细胞巢中拥有控制干细胞增殖与分化的外外部信号部信号。例如：例如：这些物质可以介导干细胞这些物质可以介导干细胞-干细胞的相互作干
10、细胞的相互作用，以及细胞与细胞外基质的作用，影响用，以及细胞与细胞外基质的作用，影响干细胞的增殖和分化。干细胞的增殖和分化。细胞分泌因子细胞分泌因子细胞表面的粘附分子细胞表面的粘附分子细胞外基质成分细胞外基质成分造血干细胞的巢造血干细胞的巢第二节第二节 干细胞的分类干细胞的分类 按发育阶段分类按发育阶段分类：胚胎干细胞胚胎干细胞 成体干细胞：造血干细胞、间充质干细胞、成体干细胞：造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞等神经干细胞、表皮干细胞等 按分化潜能分类按分化潜能分类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞和全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞和单能干细胞单能干细胞造血干细胞的分化造血
11、干细胞的分化淋巴干细胞淋巴干细胞骨髓干细胞骨髓干细胞第三节第三节 干细胞的临床应用前景干细胞的临床应用前景 胚胎干细胞胚胎干细胞 组织工程组织工程 成体干细胞成体干细胞 白血病的干细胞治疗白血病的干细胞治疗 型糖尿病的干细胞治疗型糖尿病的干细胞治疗 帕金森综合征的干细胞治疗帕金森综合征的干细胞治疗组织工程示意图组织工程示意图取异体胚胎干细胞或病取异体胚胎干细胞或病人自身的成体干细胞人自身的成体干细胞体外纯化体外纯化定向诱导分化定向诱导分化大量扩增大量扩增体外重建组织或器官体外重建组织或器官移植回病人体内移植回病人体内帕金森病的干细胞治疗诱导成神经细胞的基本步骤诱导成神经细胞的基本步骤（1 1）
12、RARA诱导；诱导；（2 2）生长因子诱导：）生长因子诱导：FGF2FGF2，FGF8FGF8；（3 3）共培养法：与骨髓基质细胞共培养；）共培养法：与骨髓基质细胞共培养；（4 4）基因转染：）基因转染：NurrlNurrl，bHLHbHLH，Mash1Mash1等；等；（5 5）体内移植；）体内移植；红色细胞：神经元红色细胞：神经元 绿色细胞：胶质细胞绿色细胞：胶质细胞干细胞总结干细胞总结 定义：可可自我更新自我更新并可并可分化成一种以上细分化成一种以上细胞胞类型的类型的多潜能多潜能细胞细胞。形态特征：细胞小，核质比大形态特征：细胞小，核质比大 增殖特征：对称和不对称分裂并存；干细增殖特征：对称和不对称分裂并存；干细胞巢；缓慢增殖胞巢；缓慢增殖/过渡扩充细胞；转分化与过渡扩充细胞；转分化与去分化去分化 分类：可按分类：可按发育阶段发育阶段和和分化潜能分化潜能分类。分类。临床应用：缺什么干细胞负责补什么。临床应用：缺什么干细胞负责补什么。
细胞生物学课件：第十五章 干细胞-final
