再生和干细胞课件

第七章第七章干细胞干细胞n第一节第一节 干细胞概述干细胞概述n第二节第二节 胚胎干细胞的研究胚胎干细胞的研究n第三节第三节成体干细胞的研究成体干细胞的研究n第四节第四节在再生医学中的应用在再生医学中的应用第七章干细胞第一节干细胞概述1第一节第一节干细胞概述干细胞概述 一、干细胞（一、干细胞（stemcell）的概念）的概念二、干细胞的特征二、干细胞的特征三、干细胞的分类三、干细胞的分类四、干细胞分化发育的途径四、干细胞分化发育的途径五五、细胞因子、细胞因子第一节干细胞概述一、干细胞（stemcell）的概2一、干细胞概念一、干细胞概念 具有自我更新、高度增殖能力的细具有自我更新、高度增殖能力的细胞，能产生表现型和基因型和自己完全胞，能产生表现型和基因型和自己完全相同的子细胞，同时还能分化为祖细胞。相同的子细胞，同时还能分化为祖细胞。即这些细胞可以通过细胞分裂维持细胞即这些细胞可以通过细胞分裂维持细胞群的大小，同时又可以进一步分化成各群的大小，同时又可以进一步分化成各种不同的组织细胞，从而构成有机体各种不同的组织细胞，从而构成有机体各种复杂的组织和器官。种复杂的组织和器官。一、干细胞概念具有自我更新、高度增殖能力的细胞，3二、干细胞的一般特性二、干细胞的一般特性n发育的全能性或多能性育的全能性或多能性n无限的自我更新能力无限的自我更新能力n长的生命周期及相对慢的增殖速度长的生命周期及相对慢的增殖速度n极强的再生能力极强的再生能力n易操作性易操作性 二、干细胞的一般特性发育的全能性或多能性41 1、发发育育的的全全能能性性或或多多能能性性nESES细细胞胞具具有有发发育育全全能能性性，适适当当条条件件下下，在在体体外外长长期期培培养养或或冻冻存存，也也不不影影响响。小小鼠鼠ESES在在实实验验室室已已培培养养1010多多年年。人人类类ESES细细胞胞在在体体外外已已传传代代250250代。代。n组组织织干干细细胞胞以以前前一一直直以以为为只只能能分分化化出出来来源源组组织织的的细细胞胞类类型型，目目前前的的研研究究已已发发现现可可分分化化成成来来源源以以外外组组织织的的细细胞胞。如如骨骨髓髓间间质质干干细细胞胞，可可分分化化为为星星形形胶胶质质细细胞胞、神神经经细细胞胞、少少突突胶胶质质细细胞胞、血血细细胞胞、肝肝细细胞胞、肌肌细细胞胞等等。但但多多数数组组织织干干细细胞是单能性的，如生精干细胞。胞是单能性的，如生精干细胞。1、发育的全能性或多能性ES细胞具有发育全能性，适当条件下52 2、无限的自我更新能力、无限的自我更新能力 n成成体体组组织织的的干干细细胞胞群群相相对对稳稳定定，干干细细胞胞通通过过不不对对称称分分裂裂方方式式在在完完成成组组织织细细胞胞更更新新补补充充的的同同时时，也也使使干干细细胞胞池池保保持持稳稳定定。如如果果在在干干细细胞胞水水平平出出现现DNADNA复复制制错错误误，这这些些变变异异的的遗遗传传信信息息将将随随着着不不对对称称分分裂裂而而扩扩大大到到整整个个干干细细胞胞群群，导导致致异异常常分分化化和和细胞功能紊乱。细胞功能紊乱。2、无限的自我更新能力成体组织的干细胞群相对稳定，干细胞通63 3、长的生命周期及相对慢的、长的生命周期及相对慢的增殖速度增殖速度n不不同同组组织织干干细细胞胞自自我我更更新新速速度度不不同同，如如小小肠肠和和造造血血系系统统的的上上皮皮细细胞胞更更新新速速度度较较快快，约约1212小小时时。但但肝肝干干细细胞胞只只在在受受损损伤伤较较重重的的情情况况下下，才才激激活活和和分分裂裂。神神经经干干细细胞胞长长期期存存在在在在神神经经组组织织中中，不知道它的功能是什么。不知道它的功能是什么。n在在机机体体稳稳定定状状态态下下，组组织织细细胞胞数数量量的的保保持持和和补补充充主主要要是是定定向向祖祖细细胞胞。干干细细胞胞只只是是在在必必要要时时分分裂裂补补充充定定向向祖祖细细胞胞。相相对对祖祖细细胞胞，干干细细胞胞分分裂裂速度慢。速度慢。3、长的生命周期及相对慢的增殖速度不同组织干细胞自我更新74 4、极强的再生能力、极强的再生能力 n多多数数干干细细胞胞都都有有参参与与组组织织再再生生和和修修复复的的能能力力。个个别别干干细细胞胞如如神神经经干干细细胞胞在在体体外外诱诱导导实实验验中中具具有有分分化化潜潜力力，但但在在体体内内，就就没没有有这这个个能能力力，认认为为缺缺乏乏干干细细胞胞分分化化的的环环境境和和条条件件，所所以以中中枢枢神神经经系系统统损损伤伤后不能修复。后不能修复。4、极强的再生能力多数干细胞都有参与组织再生和修复的能力。8 5 5、易操作性、易操作性n干干细细胞胞容容易易在在体体外外培培养养，为为各各种种遗遗传传操操作作创创造造了了条条件件。如如基基因因转转移移、基基因因打打靶靶等等都都不不影影响响干干细细胞胞的的发发育育潜潜力力。如如利利用用ESES细胞做为外源基因的载体。细胞做为外源基因的载体。5、易操作性干细胞容易在体外培养，为各种遗传操作创造了条件9三、干细胞的分类三、干细胞的分类以细胞分化能力来分：以细胞分化能力来分：1、单能干细胞、单能干细胞2、多能干细胞、多能干细胞3、全能干细胞、全能干细胞以细胞来源分：以细胞来源分：1 1、胚胎干细胞（、胚胎干细胞（ESES、EGEG）2 2、组织干细胞（成体干细胞）、组织干细胞（成体干细胞）三、干细胞的分类以细胞分化能力来分：101、单能干细胞、单能干细胞n只能向一种细胞分化或密切相关的两类只能向一种细胞分化或密切相关的两类细胞分化。如皮肤上皮干细胞。细胞分化。如皮肤上皮干细胞。n这个概念以后是否能存在？这个概念以后是否能存在？1、单能干细胞只能向一种细胞分化或密切相关的两类细胞分化。如112、多能干细胞（、多能干细胞（pluripotentstemcell）具具有有分分化化出出多多种种组组织织细细胞胞的的潜潜能能，但但不不能能形形成成完完整整有有机机体体。如如小小肠肠干干细细胞胞可可分分化化为为上上皮皮细细胞胞、腺腺细细胞胞等等。骨骨髓髓造造血血干干细胞可形成细胞可形成1212种细胞。种细胞。2、多能干细胞（pluripotentstemcell）123 3、全能干细胞（、全能干细胞（totipotent totipotent stem cellstem cell）能能分分化化成成各各种种细细胞胞，形形成成一一个个完完整整的的有机体潜能。如受精卵和胚胎干细胞。有机体潜能。如受精卵和胚胎干细胞。3、全能干细胞（totipotentstemcell）13四、四、干细胞分化发育的途径干细胞分化发育的途径 干细胞干细胞定向祖细胞定向祖细胞分化细胞分化细胞四、干细胞分化发育的途径干细胞定向祖细胞分化细14n干干细细胞胞具具有有无无限限的的自自我我更更新新能能力力，但但分分裂裂不不频频繁，数量保持稳定。繁，数量保持稳定。n定定向向祖祖细细胞胞增增殖殖能能力力有有限限，有有一一定定的的分分化化潜潜力力，是是干干细细胞胞最最终终形形成成某某种种分分化化细细胞胞的的祖祖先先细细胞胞（progenitor cellprogenitor cell）。）。n分分化化细细胞胞的的分分化化标标记记基基因因全全部部表表达达，没没有有继继续续分分裂裂能能力力，寿寿命命较较短短。也也有有例例外外如如神神经经细细胞胞寿寿命长。命长。干细胞具有无限的自我更新能力，但分裂不频繁，数量保持稳定。15 干细胞干细胞 祖细胞祖细胞 分化细胞分化细胞是否表达分化标记蛋白是否表达分化标记蛋白 没有没有 开始具备开始具备 有有增殖能力增殖能力 无限无限 有有 无无自我更新能力自我更新能力 无限无限 无无 无无产生分化后代的能力产生分化后代的能力 有有 有限有限 无无参与受损组织的再生能力参与受损组织的再生能力 长期有长期有 暂时有暂时有 无无再生和干细胞课件16五、干细胞不对称分裂五、干细胞不对称分裂 n不不对对称称分分裂裂：干干细细胞胞分分裂裂产产生生2 2个个细细胞胞，1 1个个为为干干细细胞胞，另另一一个个为为祖祖细细胞胞，然然后后由由祖祖细细胞胞产产生生分化细胞。如多数无脊椎动物。分化细胞。如多数无脊椎动物。n对对称称分分裂裂（群群体体不不对对称称分分裂裂）：从从单单个个干干细细胞胞看看，干干细细胞胞分分裂裂产产生生2 2个个细细胞胞，或或者者都都是是干干细细胞胞，或或者者都都为为祖祖细细胞胞，为为对对称称分分裂裂。但但从从干干细细胞胞群群体体看看，平平均均每每个个干干细细胞胞仍仍为为不不对对称称分分裂裂，如哺乳动物。如哺乳动物。五、干细胞不对称分裂不对称分裂：干细胞分裂产生2个细胞，117六、细胞因子六、细胞因子与干细胞微环境与干细胞微环境 细细胞胞因因子子在在传传递递细细胞胞与与胞胞外外基基质质间间、细细胞胞与与细细胞胞间间的的信信息息中中起起重重要要作作用用。细细胞胞因因子子有有干干细细胞胞因因子子（SCF）、白白细细胞胞介介素素(ILs)、干干细细胞胞生生长长因因子子(CSF)、表表皮皮细细胞胞生生长长因因子子(EGF)、成成纤纤维维细细胞胞生生长长因子因子(FGF)等。等。六、细胞因子与干细胞微环境细胞因子18n19991999年年GoodellGoodell分离出小鼠肌干细胞，体分离出小鼠肌干细胞，体外培养外培养5 5天后，与少量的骨髓间质细胞一天后，与少量的骨髓间质细胞一起移植入小鼠中，结果肌干细胞分化为起移植入小鼠中，结果肌干细胞分化为各种血细胞。这个现象称为干细胞横向各种血细胞。这个现象称为干细胞横向分化，认为是周围环境影响的结果。干分化，认为是周围环境影响的结果。干细胞微环境（干细胞壁户，细胞微环境（干细胞壁户，NicheNiche）对细）对细胞分化起很重要的调控作用胞分化起很重要的调控作用1999年Goodell分离出小鼠肌干细胞，体外培养5天后，19第二节第二节胚胎胚胎干细胞的研究干细胞的研究一、胚胎干细胞的概念一、胚胎干细胞的概念二、胚胎干细胞的研究历史二、胚胎干细胞的研究历史三、胚胎干细胞的分离培养、建系技术三、胚胎干细胞的分离培养、建系技术四、定向诱导分化四、定向诱导分化五、胚胎干细胞系基本特征五、胚胎干细胞系基本特征第二节胚胎干细胞的研究一、胚胎干细胞的概念20一、胚胎干细胞的概念一、胚胎干细胞的概念n从早期胚胎内细胞团（从早期胚胎内细胞团（innercellmass,ICM）（大约）（大约140个细胞）分离个细胞）分离来的（来的（ES细胞）或从生殖嵴分离的原生细胞）或从生殖嵴分离的原生殖细胞（殖细胞（EG细胞），经体外抑制分化培细胞），经体外抑制分化培养，所获得的具有保持未分化状态的无养，所获得的具有保持未分化状态的无限增殖能力的细胞，这些细胞在适宜的限增殖能力的细胞，这些细胞在适宜的条件下，能够分化成各种类型的细胞、条件下，能够分化成各种类型的细胞、组织。组织。一、胚胎干细胞的概念从早期胚胎内细胞团（innercell21二、胚胎干细胞的研究历史二、胚胎干细胞的研究历史n20世纪世纪80年代初，英国剑桥大学年代初，英国剑桥大学Evans和和Kaufman以及美国以及美国Martin实验室独立从小鼠囊胚分离可在体外培实验室独立从小鼠囊胚分离可在体外培养的正常干细胞，名为养的正常干细胞，名为EK细胞。开创了细胞。开创了ES细胞生物学研细胞生物学研究的新时代。在此后胚胎干细胞在其他动物的分离和建究的新时代。在此后胚胎干细胞在其他动物的分离和建系却受挫折，到系却受挫折，到80年代后期才有所突破。年代后期才有所突破。n20世纪世纪90年代美国年代美国Matsui等从小鼠等从小鼠9天的胚胎生殖天的胚胎生殖嵴建立了生殖细胞系，称嵴建立了生殖细胞系，称EG细胞系，以后其他动物也相细胞系，以后其他动物也相继建立继建立ES和和EG细胞系。细胞系。n1998年美国威斯康星大学的年美国威斯康星大学的Thomson等利用等利用36枚新鲜枚新鲜或冻存的人工体外受精的胚胎，获得人的或冻存的人工体外受精的胚胎，获得人的ICM细胞，建细胞，建立了立了5株株ES细胞系，以后从流产的胎儿培养出细胞系，以后从流产的胎儿培养出EG细胞系。细胞系。这两个细胞系的建立和应用可能涉及社会和伦理问题，这两个细胞系的建立和应用可能涉及社会和伦理问题，应当引起重视。应当引起重视。1981-2000年，建立猪、牛、兔、绵羊、年，建立猪、牛、兔、绵羊、山羊、鱼、仓鼠、恒诃、河猴、人山羊、鱼、仓鼠、恒诃、河猴、人ES细胞系。细胞系。二、胚胎干细胞的研究历史20世纪80年代初，英国22三、胚胎干细胞的培养、建系技术三、胚胎干细胞的培养、建系技术1、抑制分化培养、抑制分化培养2、ES细胞的分离培养细胞的分离培养3、EG细胞的分离培养细胞的分离培养三、胚胎干细胞的培养、建系技术1、抑制分化培养231、抑制分化培养、抑制分化培养n由于早期细胞离体后极易发生分化，所以首先由于早期细胞离体后极易发生分化，所以首先阻止其分化，确保全能性是关键。细胞分化抑阻止其分化，确保全能性是关键。细胞分化抑制物是饲养层细胞、条件培养基和分化抑制因制物是饲养层细胞、条件培养基和分化抑制因子，抑制分化培养方法有子，抑制分化培养方法有2种。种。n1）饲养层细胞培养法）饲养层细胞培养法n2）无饲养层细胞培养法）无饲养层细胞培养法1、抑制分化培养由于早期细胞离体后极易发生分化，所以首先阻止24饲养层培养法饲养层培养法n分离的细胞生长在小鼠饲养层上（一种分离的细胞生长在小鼠饲养层上（一种用射线照射或者加入有丝分裂抑制剂如用射线照射或者加入有丝分裂抑制剂如用丝裂霉素处理的成纤维细胞层，成纤用丝裂霉素处理的成纤维细胞层，成纤维细胞不能分裂，但能分泌维细胞不能分裂，但能分泌LIF）。）。操作比较麻烦，但成功率高，是早期培操作比较麻烦，但成功率高，是早期培养的首选方法。养的首选方法。饲养层培养法分离的细胞生长在小鼠饲养层上（一种用射线照射或者25无饲养层培养法无饲养层培养法n在培养基中加入白血病抑制因子（在培养基中加入白血病抑制因子（LIF）、）、白介素白介素6或条件培养基如或条件培养基如2-3周龄幼年大周龄幼年大鼠心肌细胞条件培养液。鼠心肌细胞条件培养液。无饲养层培养法在培养基中加入白血病抑制因子（LIF）、白介素262、ES细胞的分离培养细胞的分离培养n基本培养液：基本培养液：15%-20%小牛血清、小牛血清、0.1mmol/l旈基乙醇和双抗的旈基乙醇和双抗的DMEM液液。n将囊胚接种到铺有饲养层的培养皿中，将囊胚接种到铺有饲养层的培养皿中，培养培养2-3天分离天分离ICM细胞。细胞。n免疫手免疫手术法法n常常规培养法培养法2、ES细胞的分离培养基本培养液：15%-20%小牛血清、0273、EG细胞的分离培养细胞的分离培养n在解剖镜下取生殖嵴，接种到饲养层细在解剖镜下取生殖嵴，接种到饲养层细胞上，细胞分裂增殖，消化后再培养。胞上，细胞分裂增殖，消化后再培养。3、EG细胞的分离培养在解剖镜下取生殖嵴，接种到饲养层细胞28 四、定向诱导分化四、定向诱导分化n细细胞胞诱诱导导分分化化是是细细胞胞与与其其微微环环境境相相互互间间复复杂杂而而精精密密协协调调的的分分子子细细胞胞学学过过程程。60年年代代已已知知诱诱导导现象。现象。n谱系系分分化化：经过谱系系祖祖细胞胞、谱系系定定型型细胞胞和和终末末分分化化细胞胞的的分分化化全全过程程。会会出出现不不稳定定的的过渡渡细胞胞。用用于基于基础研究。研究。n定定向向分分化化：控控制制ESES细胞胞定定向向产生生单一一类型型的的终末末分分化化细胞。用于胞。用于细胞移植和治胞移植和治疗。n定定向向诱导的的体体细胞胞有有：造造血血细胞胞、内内皮皮细胞胞、神神经细胞胞、肝肝细胞胞、脂脂肪肪细胞胞、软骨骨细胞胞、胰胰岛细胞胞、生生殖殖细胞。胞。n 四、定向诱导分化细胞诱导分化是细胞与其微环境相互间复杂而精29 四、定向诱导分化四、定向诱导分化诱导物有两类：诱导物有两类：n1、诱导细胞可逆性的轻度损伤。如无机物、诱导细胞可逆性的轻度损伤。如无机物、有机酸、醇、氨水或缺钙的盐水等。渗透压改有机酸、醇、氨水或缺钙的盐水等。渗透压改变，造成神经细胞分化。变，造成神经细胞分化。n2、与被诱导的细胞表面受体结合而介导的、与被诱导的细胞表面受体结合而介导的细胞分化。类固醇激素、多肽生长因子。细胞分化。类固醇激素、多肽生长因子。n诱导物浓度、时间、作用模式可导致不同诱导物浓度、时间、作用模式可导致不同分化，非常复杂，定向诱导是胚胎干细胞研究分化，非常复杂，定向诱导是胚胎干细胞研究的热门话题。的热门话题。四、定向诱导分化诱导物有两类：30五、胚胎干细胞系基本特性五、胚胎干细胞系基本特性n体外无限增殖体外无限增殖n体外产生分化细胞体外产生分化细胞n体内产生畸胎瘤体内产生畸胎瘤n巢状生长，有多能胚胎干细胞分子标记巢状生长，有多能胚胎干细胞分子标记n染色体数目和核型正常染色体数目和核型正常n遗传可操作性遗传可操作性n形成嵌合体实现种系传递形成嵌合体实现种系传递五、胚胎干细胞系基本特性体外无限增殖31第四节第四节 组织干细胞（成体干细胞）组织干细胞（成体干细胞）一、组织干细胞概述一、组织干细胞概述二、表皮干细胞二、表皮干细胞（ESCsESCs）三、骨髓干细胞三、骨髓干细胞 四、神经干细胞四、神经干细胞 五五、成肌细胞、成肌细胞六六、肝干细胞、肝干细胞七、成体干细胞研究中存在的问题七、成体干细胞研究中存在的问题3第四节组织干细胞（成体干细胞）一、组织干细胞概述332一、组织干细胞概述一、组织干细胞概述n1、概念、概念n2、对组织干细胞的认识、对组织干细胞的认识一、组织干细胞概述1、概念331、概念、概念n 一群分布在成体组织中未分化的具有一群分布在成体组织中未分化的具有自我更新潜能的并负有构建和补充某种自我更新潜能的并负有构建和补充某种组织的各种类型的细胞的干细胞。组织的各种类型的细胞的干细胞。1、概念一群分布在成体组织中未分化的具有自我更新潜34对成体干细胞的认识对成体干细胞的认识n传统观念：人体除血液、皮肤、消化管和肝有传统观念：人体除血液、皮肤、消化管和肝有再生能力，其他组织没有再生能力；成体干细再生能力，其他组织没有再生能力；成体干细胞是专能的，只属于某种组织，即造血干细胞胞是专能的，只属于某种组织，即造血干细胞只能形成血细胞。只能形成血细胞。n最新研究：成体干细胞的发育潜能可跨越组织最新研究：成体干细胞的发育潜能可跨越组织和胚层界限如小鼠神经干细胞移植到经射线照和胚层界限如小鼠神经干细胞移植到经射线照射的骨髓，分化出血液细胞。此后发现可分化射的骨髓，分化出血液细胞。此后发现可分化为肌细胞。表明微环境的改变，造成分化潜能为肌细胞。表明微环境的改变，造成分化潜能的改变。的改变。对成体干细胞的认识传统观念：人体除血液、皮肤、消化管和肝有再35二、表皮干细胞二、表皮干细胞ESCsESCsnESCsESCs的概念的概念nESCsESCs的生物学特征的生物学特征nESCsESCs的的鉴别与分离方法与分离方法 二、表皮干细胞ESCsESCs的概念36再生和干细胞课件37再生和干细胞课件38 ESCsESCs的概念的概念n存存在在于于表表皮皮内内，一一生生均均保保持持有有增增殖殖能能力力，可增殖分化为表皮中各种类型的细胞。可增殖分化为表皮中各种类型的细胞。n从再生能力角度：表皮中有表皮干细胞、从再生能力角度：表皮中有表皮干细胞、短暂增殖细胞或祖细胞短暂增殖细胞或祖细胞(transit(transit amplifyingamplifying，TA)TA)、有丝分裂后、有丝分裂后(post-(post-mitotic differentiatingmitotic differentiating，PMD)PMD)细胞。细胞。ESCs的概念存在于表皮内，一生均保持有增殖能力，可增殖39ESCsESCs的生物学特征的生物学特征 n自我更新增殖能力自我更新增殖能力n慢周期性慢周期性n对基底膜的黏附作基底膜的黏附作用用n形形态学特点学特点n定位定位 ESCs的生物学特征自我更新增殖能力40n在在体体内内表表现现为为可可增增殖殖分分化化形形成成表表皮皮的的全全层层并并维维持持自自身身的的数数量量，在在体体外外则则表表现现为为克隆性生长。克隆性生长。自我更新增殖能力自我更新增殖能力在体内表现为可增殖分化形成表皮的全层并维持自身的数量，在体外41慢周期慢周期n体内表现为标记滞留细胞（体内表现为标记滞留细胞（label-label-retaining cell,LRCretaining cell,LRC）。在新生动物细）。在新生动物细胞分裂活跃时掺入氚标记的胸苷，细胞胞分裂活跃时掺入氚标记的胸苷，细胞在在DNADNA合成的过程中摄取标记的核苷酸而合成的过程中摄取标记的核苷酸而将标记整合到将标记整合到DNADNA中，由于干细胞分裂中，由于干细胞分裂缓慢，这样的标记可以维持相当长的一缓慢，这样的标记可以维持相当长的一段时间，因而可长期探测到放射性活性，段时间，因而可长期探测到放射性活性，如小鼠表皮干细胞的滞留标记可长达两如小鼠表皮干细胞的滞留标记可长达两年。年。慢周期体内表现为标记滞留细胞（label-retaining42对基底膜的黏附作基底膜的黏附作用用n 干细胞主要通过表达整合素实现对基底干细胞主要通过表达整合素实现对基底膜各种成分的粘附。各种整合素作为受膜各种成分的粘附。各种整合素作为受体分子与基底膜各种成分相应的配体结体分子与基底膜各种成分相应的配体结合，如与层黏连蛋白结合的有整合素合，如与层黏连蛋白结合的有整合素1111、2121、3131、6464，与，与纤连蛋白结合的有整合素纤连蛋白结合的有整合素3131，与胶，与胶原结合的有整合素原结合的有整合素2121。干细胞与基。干细胞与基底膜粘附是干细胞维持其特性的基本条底膜粘附是干细胞维持其特性的基本条件。件。对基底膜的黏附作用干细胞主要通过表达整合素实现对基底膜各种43形形态学特点学特点n超超微微结结构构均均具具有有未未分分化化细细胞胞的的特特征征；细细胞胞体体积积小小，细细胞胞内内细细胞胞器器稀稀少少，RNARNA含含量量低，在组织结构中位置相对固定。低，在组织结构中位置相对固定。形态学特点超微结构均具有未分化细胞的特征；细胞体积小，细胞44定位定位n定位隐蔽、安全，血供丰富，营养好。定位隐蔽、安全，血供丰富，营养好。在没有毛发的表皮组织，在没有毛发的表皮组织，ESCsESCs与祖细胞与祖细胞（TATA细胞）在表皮基底层呈片状分布，细胞）在表皮基底层呈片状分布，约占基底细胞总数的约占基底细胞总数的1%1%10%10%。定位定位隐蔽、安全，血供丰富，营养好。在没有毛发的表皮组织，45 ESCsESCs的鉴别与分离方法的鉴别与分离方法n标记滞留细胞分析法标记滞留细胞分析法n克隆分析法克隆分析法n细胞膜表面标志物细胞膜表面标志物整合素整合素 n细胞内标志物细胞内标志物-角蛋白角蛋白K15K15、K19K19ESCs的鉴别与分离方法标记滞留细胞分析法46三、骨髓干细胞三、骨髓干细胞n造血干细胞造血干细胞n间质干细胞间质干细胞三、骨髓干细胞造血干细胞47造血干细胞造血干细胞 n骨骨髓髓中中造造血血干干细细胞胞是是各各种种血血细细胞胞的的前前体体细细胞胞。因因为为细细胞胞表表面面存存在在一一些些标标志志物物，可可运运用用流流式式细细胞胞仪仪和和磁磁性性分分选选技技术术从从骨骨髓髓中中分分离离到到足足够够数数量量的的造造血血干干细细胞胞。若若移移植植到到不不同同的的体体内内环环境境中中，形形成成各各种种类类的细胞。的细胞。n外外周周血血干干细细胞胞和和脐脐血血干干细细胞胞可可取取代代骨骨髓髓移植。移植。造血干细胞骨髓中造血干细胞是各种血细胞的前体细胞。因为细胞48再生和干细胞课件49间质干细胞间质干细胞n能能分分化化为为成成肌肌细细胞胞、成成骨骨细细胞胞、成成纤纤维维细细胞胞、脂脂肪肪细细胞胞、肌肌细细胞胞等等，对对组组织织修修复应用前景较好。复应用前景较好。间质干细胞能分化为成肌细胞、成骨细胞、成纤维细胞、脂肪细胞50四、成肌细胞四、成肌细胞n骨骼肌干细胞位于肌纤维周围，称肌卫骨骼肌干细胞位于肌纤维周围，称肌卫星细胞。参与骨骼肌的修复。星细胞。参与骨骼肌的修复。n体外培养发现还能产生血液的成分以及体外培养发现还能产生血液的成分以及神经元和神经胶质细胞，具分化的可塑神经元和神经胶质细胞，具分化的可塑性。性。四、成肌细胞骨骼肌干细胞位于肌纤维周围，称肌卫星细胞。参与骨51骨骼肌修复过程骨骼肌修复过程1、受损（冻伤、缺血等）的肌纤维出现程度不同的坏、受损（冻伤、缺血等）的肌纤维出现程度不同的坏死；死；2、巨噬细胞吞噬清除坏死细胞，但基底膜保留下来；、巨噬细胞吞噬清除坏死细胞，但基底膜保留下来；3、成肌细胞在一周内大量分裂，数量达到高峰；、成肌细胞在一周内大量分裂，数量达到高峰；4、成肌细胞沿残留的基底膜与合成肌小管，并分泌肌、成肌细胞沿残留的基底膜与合成肌小管，并分泌肌原纤维为幼稚的肌细胞；原纤维为幼稚的肌细胞；5、在微环境的作用下，逐渐成熟。、在微环境的作用下，逐渐成熟。骨骼肌修复过程1、受损（冻伤、缺血等）的肌纤维出现程度不同的52骨骼肌再生的条件骨骼肌再生的条件n基底膜的完整性；基底膜的完整性；n受损肌肉的血供重建；受损肌肉的血供重建；n受损肌肉的神经支配。受损肌肉的神经支配。骨骼肌再生的条件基底膜的完整性；53五、神经干细胞五、神经干细胞n胚胚胎胎阶阶段段神神经经干干细细胞胞位位于于大大脑脑皮皮层层、小小脑脑等等，成成体体中中位位于于脑脑室室的的室室管管膜膜。单单个个室室管管膜膜细细胞胞可可形形成成神神经经细细胞胞、神神经经胶胶质质细细胞胞等等。但但由由于于缺缺乏乏足足够够的的正正向向刺刺激激信信号号，神神经经干干细细胞胞无无法法产产生生大大量量的的新新生生神神经经细细胞胞。有有人人提提出出神神经经干干细细胞胞极极少少的的分分裂裂与与记记忆忆的的形形成成和和整整合合有有关关。在在外外界界条条件件刺刺激激下下，如如照照射射，神神经经干干细细胞胞能能分分化化出各种血细胞。出各种血细胞。五、神经干细胞胚胎阶段神经干细胞位于大脑皮层、小脑等，成体54六、肝干细胞六、肝干细胞n位于门管周围的卵圆形细胞，具卵圆形位于门管周围的卵圆形细胞，具卵圆形细胞核，细胞质少。细胞核，细胞质少。n骨髓中也可见卵圆形细胞，并能分化为骨髓中也可见卵圆形细胞，并能分化为肝细胞。肝细胞。六、肝干细胞位于门管周围的卵圆形细胞，具卵圆形细胞核，细胞质55七、成体干细胞研究中的问题七、成体干细胞研究中的问题n异质性异质性n干细胞所处的环境干细胞所处的环境n可塑性的调控可塑性的调控n分化细胞的功能分化细胞的功能n体外的增殖体外的增殖七、成体干细胞研究中的问题异质性56异质性异质性n由于不同遗传机制而产生相同或类似的由于不同遗传机制而产生相同或类似的表型。是干细胞固有特性。如造血干细表型。是干细胞固有特性。如造血干细胞。肌干细胞能分化出肌肉和血细胞，胞。肌干细胞能分化出肌肉和血细胞，其实是含有两类分化方向完全不同的干其实是含有两类分化方向完全不同的干细胞所致。可塑性是否存在？细胞所致。可塑性是否存在？异质性由于不同遗传机制而产生相同或类似的表型。是干细胞固有57干细胞所处的环境干细胞所处的环境n微环境：能容纳一个或多个干细胞并能微环境：能容纳一个或多个干细胞并能控制其自我更新和分化的组织细胞和胞控制其自我更新和分化的组织细胞和胞外基质的组合。是由各种调控活性成分外基质的组合。是由各种调控活性成分组成的空间，细胞间保持的距离以及局组成的空间，细胞间保持的距离以及局部的近距离的调控正适合于细胞间的相部的近距离的调控正适合于细胞间的相互作用互作用。是干细胞具有可塑性的重要原是干细胞具有可塑性的重要原因之一。因之一。干细胞所处的环境微环境：能容纳一个或多个干细胞并能控制其自58可塑性的调控可塑性的调控n对可塑性现象的解释：对可塑性现象的解释：n机体中存在多种来源和不同分化方向的干细胞群，分机体中存在多种来源和不同分化方向的干细胞群，分别定向分化为来源地的组织。别定向分化为来源地的组织。n机体中存在多能干细胞，在不同微环境的刺激下，向机体中存在多能干细胞，在不同微环境的刺激下，向不同组织方向分化。不同组织方向分化。n特殊信号刺激，可重新编程，改变分化方向。特殊信号刺激，可重新编程，改变分化方向。n两种不同来源的干细胞融合，形成其他组织类型的细两种不同来源的干细胞融合，形成其他组织类型的细胞。胞。可塑性的调控对可塑性现象的解释：59n在内源性调控机制研究中，一般认为转在内源性调控机制研究中，一般认为转录因子在其中起重要作用。录因子在其中起重要作用。在内源性调控机制研究中，一般认为转录因子在其中起重要作用。60分化细胞的功能分化细胞的功能n检测终末分化细胞的特定蛋白或标记的检测终末分化细胞的特定蛋白或标记的表达，很少研究分化细胞的功能。如帕表达，很少研究分化细胞的功能。如帕金森病的研究，确实把体外培养的多巴金森病的研究，确实把体外培养的多巴胺能神经元植入脑内，可观察到被整合胺能神经元植入脑内，可观察到被整合到脑组织，但不能证明这些神经元是否到脑组织，但不能证明这些神经元是否具完整的功能。具完整的功能。分化细胞的功能检测终末分化细胞的特定蛋白或标记的表达，很少61体外的增殖体外的增殖n尚没有成功的体外较长期保持未分化状尚没有成功的体外较长期保持未分化状态并能增殖的方法。态并能增殖的方法。n分离干细胞直接移植体内，在受损部位分离干细胞直接移植体内，在受损部位分化。分化。n体外诱导成成熟细胞，然后移植到受伤体外诱导成成熟细胞，然后移植到受伤部位。部位。n上述两者都不成功。上述两者都不成功。体外的增殖尚没有成功的体外较长期保持未分化状态并能增殖的方62第四节第四节在再生医学中的应用（自在再生医学中的应用（自学）学）n哺乳类发育的体外模型哺乳类发育的体外模型n介导改造动物的基因介导改造动物的基因n人体的基因和细胞治疗人体的基因和细胞治疗n组织工程的种子细胞来源组织工程的种子细胞来源第四节在再生医学中的应用（自学）哺乳类发育的体外模型63参考文献参考文献n张红卫主编，发育生物学（第张红卫主编，发育生物学（第2版）高等版）高等教育出版社。教育出版社。参考文献张红卫主编，发育生物学（第2版）高等教育出版社。64讨论题讨论题1、3种表皮干细胞检测方法种表皮干细胞检测方法2、胚胎干细胞建系过程及关键技术、胚胎干细胞建系过程及关键技术3、2种造血干细胞分离方法种造血干细胞分离方法讨论题1、3种表皮干细胞检测方法65再生和干细胞课件66再生和干细胞课件67