MHCand移植免疫课件

1 1 HLA I HLA I 类和类和HLA II HLA II 分子的结构、组织分布。分子的结构、组织分布。2 2 移植物抗宿主反应移植物抗宿主反应 3 3 胚胎干细胞胚胎干细胞4 4 免疫记忆免疫记忆 MHCand移植免疫1HLAI类和HLAII分子的结构、组织分布。1MHCMoleculeandTransplantationImmunologyMHCand移植免疫MHCMoleculeandChapterIIMHC2 我国尿毒症患者约有我国尿毒症患者约有100万人，并以每万人，并以每年新增年新增12万人万人的速度递增。的速度递增。这么多患者中每年约有这么多患者中每年约有50万万人需要进行人需要进行肾移植手术，而每年全国可供移植的肾源仅肾移植手术，而每年全国可供移植的肾源仅有有40005000个。个。每年约有每年约有5%的尿毒症患者在等待移植的尿毒症患者在等待移植的过程中死去。的过程中死去。MHCand移植免疫我国尿毒症患者约有100万人，并以每年新增13MacrophagesIngestandDegradeantigensbacteriaLongpseudopodiaMHCand移植免疫MacrophagesIngestandDegrade4MacrophagesIngestandDegradeantigensAntigenicpeptide/classIIMHCMHCand移植免疫MacrophagesIngestandDegrade5MHC-I MHC-II TCRsMHCand移植免疫MHC-IMHC-IITCRsMHCand移植免6组织相容性（移植）抗原组织相容性（移植）抗原Histocompatibility(transplantation)antigens:两个遗传不同的个体之间两个遗传不同的个体之间进行移植（进行移植（grafted）时，存在于组织或细胞上的决定排斥）时，存在于组织或细胞上的决定排斥反应（反应（rejection）的抗原。）的抗原。主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原（Majorhistocompatibility(MHC)antigens）：能够引起急性移植排斥反应的同种异型抗原称）：能够引起急性移植排斥反应的同种异型抗原称为主要组织相容性抗原，为主要组织相容性抗原，在排斥反应中是最重要的。在排斥反应中是最重要的。定义（定义（DEFINITIONS）:一一MHC(Majorhistocompatibility)MHCand移植免疫组织相容性（移植）抗原Histocompatibilit7主要组织相容性主要组织相容性复合体复合体（MHCcomplex）：单一染色体上）：单一染色体上编码编码MHC抗原的一组基因抗原的一组基因（GroupofgenesonasinglechromosomeencodingtheMHCantigens）。）。人白细胞抗原人白细胞抗原HLA(humanleukocyteantigens)：人的：人的MHC抗原抗原（MHCantigensofman）首先上在白细胞表面首先上在白细胞表面检测到检测到(firstdetectedonleukocytes)。H-2抗原抗原（H-2antigens）：小鼠的）：小鼠的MHC抗原（抗原（MHCantigensofmouse）。）。MHCand移植免疫主要组织相容性复合体（MHCcomplex）：单一染81ThebasicstructureofMHCmoleculesPeptide-bindingregionTransmembraneregionMHC-IMHC-II 23311 122 2 2m 122immunoglobulin-likeregionMHCand移植免疫1ThebasicstructureofMHC9Peptide-bindingPeptide-bindingcleftcleft 1-domain 2-domain 3-domainN NC CMHC-I结构结构MHC-Ia2a3a1b2mb2-microglubulin(1)ClassIMHCMHCand移植免疫Peptide-bindingcleft1-doma10MHCand移植免疫MHCand移植免疫11 链：链：34kDa 链：链：29kDaCOOHCOOH 1 2 122NH2NH2(2)ClassIIMHCMHCand移植免疫链：34kDaCOOHCOOHa1a2b1b2NH2N12Antigen-binding cleft of dimeric class II molecule in top viewAntigen-binding cleft of dimeric class II molecule in top viewMHCand移植免疫Antigen-bindingcleftofdimer13MHCand移植免疫MHCand移植免疫142TheDetailedgenomicmapofMHCgenesofhumanTheMHC,locatedonchromosome6ofhumans,isnowknowntocontainnearly100genesandthecompleteDNAsequencesissequenced.antigensareexpressedoncellsandtissuesThreeregions:HLA-IHLA-IIHLA-IIIantigensarerepresentedonproteinsinserumandotherbodyfluids(e.g.C4,C2,factorB,TNF).AntigensofclassIIIgeneproductshavenoroleingraftrejection.MHCand移植免疫2TheDetailedgenomicmapof15ClassIIClassIIIClassIchromosome6ClassIIClassIIIClassI DP DQ DR C4B C4A B1 C2 HSP TNF B C A E F MIC G H GenomicmapofMHCgenesofhumanMHCand移植免疫ClassIIClassIII16RegionIofHLAgenesClassIIClassIIIClassI DP DQ DR C4B C4A B1 C2 HSP TNF B C A E F MIC G H Eachmajorlocuscodesforapolypeptide;thealpha-chainTheclassIgenecomplexcontainsthreemajorloci,B,CandAandotherundefinedminorloci.andassociateswithbeta-2microglobulin(beta-chain)(*15#).23311 2 2mandisexpressedonthecellsurfaceMHCand移植免疫RegionIofHLAgenesClassI17ClassIB C A E F MIC G H BAX2MHCand移植免疫ClassIBCAEF18ClassIB C A E F MIC G H FatherClassIB C A E F MIC G H motherGenotypeA1,A6,B5,B7MotherFatherPhenotypeA1A6B5B7MHCand移植免疫ClassIBCAEF19ClassIIRINGDPDMLMP2LMP7DQDR B2 A2 B1 A1 A B TAP1 TAP2 B2 A2 B3 B1 A1 B*A TheclassIIgenecomplex至少含有至少含有3个基因座：个基因座：DP,DQandDR;Eachoftheseloci编码编码 链和链和 链，链，两条链组成一个两条链组成一个MHC-II分子分子TheclassIIantigensarealso多态性多态性 122 122RegionIIofHLAgenesMHCand移植免疫ClassIIRINGDP203cellulardistributionofMHCmoleculeMHC-IMHC-IIPeptide chain Peptide chain 2m MW（kDa）444411.511.531-3431-3426-2926-29MolecularFormula/2m（/）2 2Extracellularregion 1 1，22，3 3 22m 1 1，2211，22Peptidebindingregion 1/2 1/21/11/1CD4/CD8 bidingsite3322HLAcodinggeneA，B，CDRA，DPA，DQA DRB，DPB，DQBcellulardistributionNearlyallnucleatedcellsMacrophage,DC,thymicepithelialcell,BcellandactivatedcellTablethecompositionandstructureofMHC-IandMHC-IIofhumanMHCand移植免疫3cellulardistributionofM214ThefunctionoftheMHCmolecules(1)ProcessingandpresentationofproteinantigensMHCmoleculeasthereceptorforantigenicpeptide TCRV AntigenicpeptideMHC-II TcellAPCMHCand移植免疫4ThefunctionoftheMHCmole22(2)MHC:geneticsandroleintransplantationTCR对同种异型对同种异型MHC分子的直接识别分子的直接识别CTLCTLTh受者受者T细胞细胞供者细胞供者细胞MHCand移植免疫(2)MHC:geneticsandrolein235ProcessingandpresentationofproteinantigensEndogenousantigenpresentationpathwayExogenousantigenpresentationpathwayMHCand移植免疫5ProcessingandpresentationE24MHCand移植免疫MHCand移植免疫25MHCand移植免疫MHCand移植免疫26MHCand移植免疫MHCand移植免疫27二二 移植移植(Transplantation)EDonnallThomas1920-；JosephMurray1919-NobelPrizein1990MHCand移植免疫二移植(Transplantation)EDonna28ThehereditaryruleofHLAgenes1.1.Haplotype(单倍型单倍型)HLAcomplexisagroupofcloselylinkedgenes.AgroupofHLAgenesonasinglechromosomeiscalledhaplotype.A1A1A2A2B8B8B35B35haplotype:A1,B8/A2,B35MHCand移植免疫ThehereditaryruleofHLAgen29diploid（二倍体）（二倍体）A1A1A2A2B8B8B35B35A5A5A10A10B40B40B16B16FatherMothera b c da b c dA2A2B35B35A5A5B40B40A1A1B8B8A10A10B16B16A1A1B8B8A2A2B35B35A5A5B40B40A10A10B16B16adbdcbca1234MHCand移植免疫diploid（二倍体）A1A2B8B35A5A10B40302.polymorphism（多态性（多态性)：多态性现象（多态性现象（polymorphism)是指是指一随机婚配的一随机婚配的群体群体中，染色体中，染色体同一基因同一基因座有两种以上基因型，即可编码二种以上座有两种以上基因型，即可编码二种以上的产物。的产物。HLA复合体是迄今已知人体最复复合体是迄今已知人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性。杂的基因复合体，有高度的多态性。原因：原因：MHCand移植免疫2.polymorphism（多态性)：31（1）复等位基因）复等位基因(multiplealleles)位于一对位于一对同源染色体同源染色体同源染色体同源染色体上对应位置的一对基因称为上对应位置的一对基因称为等位基因等位基因等位基因等位基因（allele）；由于群体中的突变，）；由于群体中的突变，同一座的基因系列称为复等位基同一座的基因系列称为复等位基因因。HLA复合体的每一座存在为数众多的复等位基因，由于各个复合体的每一座存在为数众多的复等位基因，由于各个座位基因是随机组合的，故人群中的座位基因是随机组合的，故人群中的基因型基因型可达可达108之多。之多。A5A5A10A10B40B40B16B16A1A1A2A2B8B8B35B35甲甲（6#）乙乙（6#）A5A5，A10A10，B40B40，B16B16MHCand移植免疫（1）复等位基因(multiplealleles)32I 类类 II类类A B C DRA DAB1 DRB3 DRB4 DRB5 DQA1 DQB1 DPA1 DPB1349 627 182 3 394 41 13 18 28 61 22 116I 类类 A B C:4.94 107I类、类、II类类 1.97 10 21表表 部分部分HLA-I、HLA-II类基因的等位基因数类基因的等位基因数MHCand移植免疫I类33（2）codominance一对等位基因同为显性称为共显性一对等位基因同为显性称为共显性一对等位基因同为显性称为共显性一对等位基因同为显性称为共显性。HLA复合体中每一个等复合体中每一个等位基因均为共显性，从而大大增加了人群中的位基因均为共显性，从而大大增加了人群中的HLA表型的多样性表型的多样性，达到，达到107数数量级。因此除了同卵双生者外，无关个体间量级。因此除了同卵双生者外，无关个体间HLA型别完全相同的可能性极小。型别完全相同的可能性极小。A2A2A10A10B40B40B16B16A1A1A2A2B8B8B35B35HLAmolecule：A1，A2，B8，B35甲甲甲甲乙乙乙乙HLAmolecule：A2，A10，B40，B16(共显性表达共显性表达)MHCand移植免疫（2）codominance一对等位基因同为显34MHCand移植免疫MHCand移植免疫35将来自一个个体的细胞、组织或器官移将来自一个个体的细胞、组织或器官移植于另一个个体的过程称为组织或器官移植。植于另一个个体的过程称为组织或器官移植。供者（供者（donor）：提供移植物（：提供移植物（graft,transpant）的个体）的个体受者（受者（recipient）：接受移植物者。：接受移植物者。Transplantation（移植）（移植）MHCand移植免疫将来自一个个体的细胞、组织或器官移植于另一个36Organ TransplantationMHCand移植免疫OrganTransplantationMHCand移植37Cells TransfusionMHCand移植免疫CellsTransfusionMHCand移植免疫38自体移植自体移植异种异种移植移植同种异同种异型移植型移植同种同同种同型移植型移植MHCand移植免疫自体移植异种移植同种异型移植同种同型移植MHCand移植免疫39TAPCTAPCT细胞识别同种异型细胞识别同种异型MHC分子的两种方式分子的两种方式抗原肽抗原肽抗原肽抗原肽TCRMHC1、MHC抗原在移植排斥反应中的作用抗原在移植排斥反应中的作用 MHCand移植免疫TAPCTAPCT细胞识别同种异型MHC分子的两种方式抗40受受MHCand移植免疫受MHCand移植免疫41MHCand移植免疫MHCand移植免疫42宿主宿主T细胞识别供者细胞识别供者MHC分子并被激活，从而分子并被激活，从而产生针对移植物的排斥反应。产生针对移植物的排斥反应。2宿主抗移植物反应宿主抗移植物反应（Hostagainstgraftreactin，HVGR）CTLCTL受者受者T细胞细胞供者细胞供者细胞MHCand移植免疫宿主T细胞识别供者MHC分子并被激活，从而产433移植物抗宿主反应移植物抗宿主反应被被移移植植的的组组织织或或器器官官中中含含有有免免疫疫细细胞胞，在在宿宿主主免免疫疫功功能能低低下下的的情情况况下下，来来自自供供者者的的淋淋巴巴细细胞胞将将对对宿宿主主体体内内的的同同种种异异型型抗抗原原（尤尤其其是是HLA抗抗原原）发发生生免免疫疫应应答答，产产生生移移植植物物抗抗宿宿反反应应甚甚至至移移植物抗宿主病。植物抗宿主病。常常发发生生于于骨骨髓髓移移植植患患者者，也也见见于于肝肝脏脏移移植植及及输血的病人。输血的病人。（Graft-versus-hostreaction，GVHR）MHCand移植免疫3移植物抗宿主反应被移植的组织或器官中含有44GraftversushostdiseaseMHCand移植免疫GraftversushostdiseaseMHC45GraftversushostdiseaseMHCand移植免疫GraftversushostdiseaseMHC46Acutegraft-versus-hostreactionwithvividpalmarerythemaMHCand移植免疫Acutegraft-versus-hostreacti47Early,chronicgraft-versus-hostreactionwithwidespread,almostconfluenthyperpigmentedlichenoidpapulesandtoxicepidermalnecrosis-likeappearanceonkneeMHCand移植免疫Early,chronicgraft-versus-ho484、同种异体移植（、同种异体移植（ALLOGRAFTREJECTION）移植抗原（移植抗原（Transplantationantigen）所谓移植抗原即组织相容性抗原，主要包括：所谓移植抗原即组织相容性抗原，主要包括：ABO血型抗原血型抗原-超急性超急性HLA分子分子（A、B、C，DR、DP、DQ）-急性急性次要组织相容性抗原次要组织相容性抗原-慢性？慢性？MHCand移植免疫4、同种异体移植（ALLOGRAFTREJECTION）49表表移植排斥反应的分类及特点移植排斥反应的分类及特点 型别型别反应时间反应时间反应机制反应机制超急性超急性术后数分钟术后数分钟至几小时至几小时受者体内事先存受者体内事先存在的在的天然抗体天然抗体天然抗体天然抗体加急性反应加急性反应1-51-5 天天T T 淋巴细胞淋巴细胞急性急性7 15 7 15 天天T T 淋巴细胞淋巴细胞慢性慢性数月至数年数月至数年抗体、补体、内抗体、补体、内皮细胞增生等皮细胞增生等MHCand移植免疫表移植排斥反应的分类及特点型别反应时间反应机制超急性50NAGGalFucNAGGalPrecursoroligosaccharideHantigenFucNAGGalGalFucNAGGalNAGABAantigenBantigenFuc:focuse（岩藻糖）（岩藻糖）Gal:galactose（半乳糖）（半乳糖）NAG:N-acetylgalactosamine（N-乙酰胺基半乳糖）乙酰胺基半乳糖）MHCand移植免疫NAGGalFucNAGGalPrecursorHanti51Bloodgroupgenotypesantigensantibodiesto(phenotype)ABOinserumAAA,AOAanti-BBBB,BOBanti-AABABAandBnoneOOOHanti-Aandanti-BMHCand移植免疫Bloodgroupgeno52HyperacuterejectionEndothelialcellBloodvesselAlloantigen(e.g.bloodgroupantigen)Circulatingallogantigen-specificantibodyComplementactivation,endothelialdamage,inflammationandthrombosisMHCand移植免疫HyperacuterejectionEndothelia53MHCand移植免疫MHCand移植免疫54AcuterejectionParenchymalcellsalloreactiveantibodyEndothelialcellParenchymalcelldamage,interstitialinflammationEndothelitisMHCand移植免疫AcuterejectionParenchymalcel55KidneyTransplantationGraftRejectionMHCand移植免疫KidneyTransplantationGraf56MHCand移植免疫MHCand移植免疫57KidneyTransplantationGraftRejectionMHCand移植免疫KidneyTransplantationGraf58KidneyTransplantationChronicGraftRejection（三）慢性排斥反应（三）慢性排斥反应（chronic rejection）MHCand移植免疫KidneyTransplantationChronic59防止移植排斥反应的途径防止移植排斥反应的途径诱导免疫耐受诱导免疫耐受 免疫系统无时无刻不与许许多多的自身抗原免疫系统无时无刻不与许许多多的自身抗原发生直接的接触，免疫系统的淋巴细胞并不因此而发生直接的接触，免疫系统的淋巴细胞并不因此而被激活并对被激活并对自身抗原自身抗原发生免疫反应。这种现象被发生免疫反应。这种现象被称作称作自身免疫耐受自身免疫耐受。MHCand移植免疫防止移植排斥反应的途径诱导免疫耐受免疫系60MHCand移植免疫MHCand移植免疫61MHCand移植免疫MHCand移植免疫62MHCand移植免疫MHCand移植免疫63供者的选择供者的选择1直系亲属供者直系亲属供者（familialgrafting）：减少）：减少HLA配伍配伍的差异；的差异；2组织配型组织配型（tissuetyping）：用血清学和分子生）：用血清学和分子生物学方法对物学方法对供者和受者进行供者和受者进行HLA组织型进行鉴定，组织型进行鉴定，以确保他们以确保他们HLA相似或者相同。同种肾脏移植时，相似或者相同。同种肾脏移植时，HLA-DR配型最为重要，配型最为重要，HLA-B、A次之。次之。防止移植排斥反应的途径防止移植排斥反应的途径同胞兄妹：四分之一同胞兄妹：四分之一非血缘：四百万分之一非血缘：四百万分之一万分之一万分之一MHCand移植免疫供者的选择2组织配型（tissuetyping）：用血643 3 交叉细胞毒试验交叉细胞毒试验 ：受者的血清与供者白细胞混合后：受者的血清与供者白细胞混合后做间接免疫荧光试验以排除受者体内有事先产生的抗做间接免疫荧光试验以排除受者体内有事先产生的抗供者抗体的可能性；供者抗体的可能性；受者的血清受者的血清供者白细胞供者白细胞荧光标记的兔（羊）抗人抗血清荧光标记的兔（羊）抗人抗血清间接免疫荧光试验间接免疫荧光试验MHCand移植免疫3交叉细胞毒试验：受者的血清与供者白细胞混合后做间接免65荧光显微镜下观察荧光显微镜下观察MHCand移植免疫荧光显微镜下观察MHCand移植免疫664天天3H-胸腺嘧啶胸腺嘧啶混合淋巴细胞混合淋巴细胞4小时小时计量放射性计量放射性混合淋巴细胞培养混合淋巴细胞培养 g g-射线射线 混混 合合 淋淋 巴巴 细细 胞胞 反反 应应PBLPBL4交叉配型交叉配型（cross-matching）MHCand移植免疫4天3H-胸腺嘧啶混合淋巴细胞4小时计量放射性混合淋巴细67移植物和受者预处理移植物和受者预处理1去处移植物中的过路细胞；去处移植物中的过路细胞；2血浆置换术去除针对血型抗原的抗体、受者脾血浆置换术去除针对血型抗原的抗体、受者脾脏切除、免疫抑制脏切除、免疫抑制免疫抑制药物的应用免疫抑制药物的应用1糖皮质激素、环孢素糖皮质激素、环孢素A（cyclosporinA，CsA）、环磷酰胺（）、环磷酰胺（cyclophosphamide，CP）、）、FK506和细胞毒性药物等免疫抑制药。和细胞毒性药物等免疫抑制药。2生物制剂：生物制剂：ALG、ATG、抗、抗CD3、抗、抗CD4、抗、抗CD8、抗、抗TCR等。等。MHCand移植免疫移植物和受者预处理MHCand移植免疫68MHCand移植免疫MHCand移植免疫69三、异种移植三、异种移植MHCand移植免疫三、异种移植MHCand移植免疫70HAR是是异异种种移移植植的的首首要要障障碍碍，是是人人体体内内一一些些天天然然抗抗体体（natural antibody）所介导的。）所介导的。这这 些些 天天 然然 抗抗 体体 识识 别别 猪猪 组组 织织 细细 胞胞 表表 面面 的的 异异 种种 抗抗 原原（xenoantigen），尤尤其其是是表表达达于于血血管管内内皮皮细细胞胞表表面面的的半半乳乳糖成分糖成分a-1,3-半乳糖苷半乳糖苷(Gala-1,3Gal)。天天然然抗抗体体与与血血管管内内皮皮细细胞胞结结合合后后激激活活补补体体，手手术术后后几几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。异种移植过程中的异种移植过程中的超急排斥反应超急排斥反应（HAR）MHCand移植免疫HAR是异种移植的首要障碍，是人体内一些天然抗体（natur71Naturalantibodiesbindspecificallyvascularendothelialcells,whichactivatesthecomplement,resultinginanintenseinfiltrationof neutrophils into the graft tissue.The ensuinginflammatory reaction causes massive blood clotswithinthecapillaries,andgraftnecrosis.3.Neutrophillyticenzymesdestroyendothelialcells;plateletsadheretoinjuredtissue,causingvascularblockage.plateletsMHCand移植免疫Naturalantibodiesbindspecif72手术后几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。手术后几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。天然抗体天然抗体 人人激活补体激活补体人人半乳糖成分半乳糖成分 a-1,3-a-1,3-半乳糖半乳糖苷苷(Gala-1,3Gal)(Gala-1,3Gal)猪猪 血管内皮细胞血管内皮细胞MHCand移植免疫手术后几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。天然73抑制抑制 HAR HAR 的可能途径的可能途径用含有蔗糖转移酶的缓冲液术前对器官进行灌流，对用含有蔗糖转移酶的缓冲液术前对器官进行灌流，对Gala-1,3Gal加以修饰加以修饰使其在结构上与使其在结构上与人人的糖基十分类似，不的糖基十分类似，不再被人天然抗体所识别；再被人天然抗体所识别；在术前用带有在术前用带有 Gala-1,3Gal 糖基的微球柱糖基的微球柱吸附清除吸附清除宿主血宿主血清中的天然抗体清中的天然抗体;*抑制抑制抑制抑制补体补体在被移植组织细胞表面的活化；在被移植组织细胞表面的活化；在被移植组织细胞表面的活化；在被移植组织细胞表面的活化；*将猪的将猪的将猪的将猪的a-1,3a-1,3半乳糖苷转移酶半乳糖苷转移酶半乳糖苷转移酶半乳糖苷转移酶基因敲除基因敲除；MHCand移植免疫抑制HAR的可能途径用含有蔗糖转移酶的缓冲液术前对器官进74NH2CLCLCLCLNH2CLCLCLCL 补补 体体 抑抑 制制 因因 子子CD55CD46胞浆区胞浆区胞膜胞膜GPI锚固锚固CD46和和CD55CD55（DAF：DecayAcceleratingFactor，补体衰变加速补体衰变加速因子）是经因子）是经GPI锚固于胞锚固于胞膜表面的膜表面的75kDa糖蛋白，糖蛋白，能够与能够与C3b结合并且降解结合并且降解C3/C5转化酶。转化酶。CD46是一个分子量是一个分子量为为56-66kDa的共二聚体的共二聚体膜蛋白，与膜蛋白，与CD55、CR1和和CR2等具有同源性。能等具有同源性。能够与够与C3b和和C4b结合并使结合并使之被之被I因子降解。因子降解。MHCand移植免疫NH2CLCLCLCLNH2CLCLCLCL补体抑制75MHCand移植免疫MHCand移植免疫76RegulationofComplementActivation(Terminalpathway)C5b-8C9CD59InhibitionofC9bindingMHCand移植免疫RegulationofComplementActiv77MHCand移植免疫MHCand移植免疫78MHCand移植免疫MHCand移植免疫79由于补体调节机制具有由于补体调节机制具有同源限制性同源限制性（homologous restrictionhomologous restriction），猪组织细胞），猪组织细胞表面的补体调节和补体抑制因子难以对人体表面的补体调节和补体抑制因子难以对人体内的补体发挥作用。内的补体发挥作用。表达人膜型补体抑制因子表达人膜型补体抑制因子（CD46CD46、CD55CD55和和CD59CD59等）的等）的转基因猪转基因猪。表达于猪组织表达于猪组织细胞表面的细胞表面的人人补体调节蛋白补体调节蛋白能够有效地抑能够有效地抑制人补体的活化，从而阻断制人补体的活化，从而阻断HARHAR的发生。的发生。MHCand移植免疫由于补体调节机制具有同源限制性（homologousres80受精卵DNA敲除敲除a-1,3半乳糖半乳糖苷转移酶基因苷转移酶基因表达人表达人CD46、CD55和和CD59等等*“基因工程猪基因工程猪”的制备的制备MHCand移植免疫受精卵DNA敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因“基因工程猪”的81移植技术取得突破移植技术取得突破 数千病人等着换猪器官数千病人等着换猪器官(图图)曾经因培育出世界第曾经因培育出世界第一头一头克隆克隆羊羊“多利多利”而闻名的英国苏格兰而闻名的英国苏格兰罗斯林研究中心又爆罗斯林研究中心又爆出新闻：该中心的子出新闻：该中心的子公司公司PPL医疗公司培医疗公司培育出了育出了5只转基因只转基因小猪小猪，它们的一个，它们的一个能引发人体排斥的基能引发人体排斥的基因被因被关闭关闭，从而使，从而使异种器官移植技术向异种器官移植技术向前迈出重大的一步。前迈出重大的一步。2000年年3月月PPL公司宣布成功培育只克隆猪公司宣布成功培育只克隆猪MHCand移植免疫移植技术取得突破数千病人等着换猪器官(图)曾经因培育出世界821敲除敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因基因敲除基因敲除(knockout)半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因mutationtransfectionHomo-recombination半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因缺陷细胞株缺陷细胞株screening胚胎干细胞（胚胎干细胞（Embryonicstemcells,ES）MHCand移植免疫1敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因基因敲除(knock83表达人表达人CD46、CD55和和CD59转基因动物转基因动物半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因缺陷细胞株缺陷细胞株*EngineeringanimalsTransgenicpigCD46(CD55,CD59)MHCand移植免疫表达人CD46、CD55和CD59转基因动物半乳糖苷转移酶基84ovumMHCand移植免疫ovumMHCand移植免疫85Transgenicpig(animals)半乳糖苷转移酶基因半乳糖苷转移酶基因人人CD46、CD55和和CD59基因基因+MHCand移植免疫Transgenicpig(animals)半乳糖苷转86Transgenicpig(animals)MHCand移植免疫Transgenicpig(animals)MHCan87四四 胚胎工程胚胎工程体外体外自体自体胚胎定向诱胚胎定向诱导干细胞导干细胞MHCand移植免疫四胚胎工程MHCand移植免疫88干细胞的基本概念干细胞的基本概念1、定义、定义：具有自我复制的能力，在一定条件下能够分化成各种功能细胞。：具有自我复制的能力，在一定条件下能够分化成各种功能细胞。2、分类：、分类：（1）全能干细胞）全能干细胞（totipotent）：包括：胚胎干细胞（包括：胚胎干细胞（embryonic stem cells,ES细胞）细胞）生殖干细胞（生殖干细胞（embryonic germ cells,EG细胞）细胞）具有全能性，能够分化成全身具有全能性，能够分化成全身200多种细胞类型，多种细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。进一步形成机体的任何组织和器官。（2）多能干细胞）多能干细胞（pluripotent）：具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发 育成完整个体的能力。育成完整个体的能力。（3）专能干细胞）专能干细胞：只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。：只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。MHCand移植免疫干细胞的基本概念1、定义：具有自我复制的能力，在一定条件下89MHCand移植免疫MHCand移植免疫90 胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cells,ES细胞）细胞）MHCand移植免疫胚胎干细胞（embryonicstemce91MHCand移植免疫MHCand移植免疫92MHCand移植免疫MHCand移植免疫93MHCand移植免疫MHCand移植免疫94MHCand移植免疫MHCand移植免疫95MHCand移植免疫MHCand移植免疫96HematopoieticStemCellHematopoieticandStromalstemcelldifferentiationMHCand移植免疫HematopoieticStemCellHemato97Formorethan30years,bonemarrowstemcellshavebeenusedtotreatcancerpatientswithconditionslikeleukemiaandlymphoma.Duringchemotherapy,mostoftheleukemiacellsarekilledasarethebonemarrowstemcellsneededasapatientrecovers.However,ifstemcellsareremovedbeforechemotherapy,andthenre-injectedaftertreatmentiscompleted,thestemcellsinthebonemarrowareabletoproducelargeamountsofredandwhitebloodcells,tokeepthebodyhealthyandtohelpfightinfections.MHCand移植免疫Formorethan30years,bonem98MHCand移植免疫MHCand移植免疫99胚胎工程胚胎工程体外体外自体自体胚胎定向诱胚胎定向诱导干细胞导干细胞MHCand移植免疫胚胎工程MHCand移植免疫100 患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重的心力衰竭或其他患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重的心力衰竭或其他疾病，如果从他身上任何部位取下一些疾病，如果从他身上任何部位取下一些体细胞体细胞，通过，通过核移核移植技术植技术，将其体细胞的细胞核显微注射至，将其体细胞的细胞核显微注射至去核的人卵细去核的人卵细胞胞中，这种包含与病人中，这种包含与病人完全相同的遗传物质完全相同的遗传物质的杂合卵细的杂合卵细胞在胞在体外培养体外培养发育成发育成囊胚囊胚，从获得的囊胚中分离并扩增所谓，从获得的囊胚中分离并扩增所谓的的“人胚胎干细胞人胚胎干细胞”(ES)，并，并体外诱导体外诱导它们它们分分化化成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植至发病成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植至发病部位，则能够修复病人的组织或器官。部位，则能够修复病人的组织或器官。由于移植细胞与病人的由于移植细胞与病人的基因完全相同基因完全相同，不会产生通常器官移，不会产生通常器官移植中的植中的免疫排斥反应免疫排斥反应，修复的组织或器官将良好地履行职责，修复的组织或器官将良好地履行职责，无需使用无需使用免疫抑制剂免疫抑制剂。MHCand移植免疫患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重的心力衰竭或其他101Somatic cellsSomatic cellsExsuctionofchromosome ovumNucleolus Transplant Technique InjectionoftheDNAtotheovumThe cell grows,proliferates,divide,and forms the gastrulaExsuctionofchromosomeMHCand移植免疫SomaticcellsExsuctionofchro102MHCand移植免疫MHCand移植免疫103体外成熟卵子体外成熟卵子MHCand移植免疫体外成熟卵子MHCand移植免疫104MHCand移植免疫MHCand移植免疫105科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞 MHCand移植免疫科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞MHCand移植免106科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞，这是科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞，这是显微镜下未分化的人类胚胎干细胞。显微镜下未分化的人类胚胎干细胞。MHCand移植免疫科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞，这是显微镜下未分化107Establishment and derivation of human embryonic stem cell line MHCand移植免疫Establishmentandderivationo109MHCand移植免疫MHCand移植免疫111MHCand移植免疫MHCand移植免疫112ThesuccessofthespermatogonialstemcellcultureisdemonstratedbytheGFPmarkergene,whichcausesthemousetoglowgreenunderultravioletlight.MHCand移植免疫Thesuccessofthespermatogon1131 1天天3 3天天4 4天天5 5天天6 6天天7-97-9天天囊胚囊胚2 2天天MHCand移植免疫1天3天4天5天6天7-9天2天MHCand移植免疫1147-97-9天天囊胚囊胚打开打开取出内细胞团取出内细胞团建立胚胎干细胞系建立胚胎干细胞系定向分化定向分化受精卵（桑実胚）受精卵（桑実胚）MHCand移植免疫7-9天打开取出内细胞团建立胚胎干细胞系受精卵（桑実胚）MH115造血干细胞的分化途径造血干细胞的分化途径 MHCand移植免疫造血干细胞的分化途径MHCand移植免疫116建立胚胎干细胞系建立胚胎干细胞系定向分化定向分化各种干细胞各种干细胞(血细胞血细胞,骨细胞骨细胞)定向分化定向分化克隆组织和器官克隆组织和器官 胚胎干胚胎干细胞在体外具有胞在体外具有无限增殖能力无限增殖能力无限增殖能力无限增殖能力，可以，可以发育育为成体的各种成体的各种组织细胞，因此，以胚胎干胞，因此，以胚胎干细胞作胞作为“种子种子”细胞胞，将其在体外，将其在体外大量大量扩增并增并诱导诱导分化分化分化分化为特定的特定的组织细胞，如造血胞，如造血细胞、神胞、神经细胞、胞、心肌心肌细胞、肝胞、肝细胞、胰胞、胰岛素分泌素分泌细胞等，或胞等，或直接直接直接直接发发育育育育为某种某种组织器官器官，可以广泛用于器官移植、，可以广泛用于器官移植、组织工程、工程、细胞替代和基因治胞替代和基因治疗。MHCand移植免疫建立胚胎干细胞系各种干细胞(血细胞,骨细胞)克隆组织和器官117MHCand移植免疫MHCand移植免疫118StemCellTransplantUsingaPatientsOwnCellsMHCand移植免疫StemCellTransplantUsingaP119