《干细胞和肿瘤干细胞(2010.12.10).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《干细胞和肿瘤干细胞(2010.12.10).（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 干细胞概念与基本特性 干细胞(stem cell)概念： 来源于胚胎 和成体的细胞，在一定条件下具有自 我更新和分化潜能，具有分化形成至 少一种特定细胞类型的特性。 2 Totipotent cell:全能干细胞; ;Blastocyst :胚泡;Fetus: 胚胎；Inner cell mass:内细胞团; Primordial germ cells:原生殖细胞; Pultured pluripotent sterm cells:培养多能干细胞 1. 干细胞的类型 (根据取材来源的组织发育阶段分为) (1)胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell，ESC ) ： 指胚胎早期的干细
2、胞。这类干细胞分化潜能宽，具 有分化为机体任何组织细胞的能力。如囊胚期内细内细 胞团胞团的细胞。 (2)成体干细胞(Adult Stem Cell，ASC)：指成体 各组织器官中的干细胞，成体干细胞具有自我更新 能力，但分化潜能窄，只能分化为相应(或相邻)组 织器官组成的细胞。如神经干细胞，表皮干细胞。 4 EC 和ASC（成体干细胞）的区别 EC ASC 来源 早期胚 晚期或出生后 增殖能力 无限增殖 有限 分化潜能 200 单胚层多能 应用潜力 互有优缺点 各种细胞 免疫排斥 分化要外界刺激 取自自体 免除免疫排斥 无伦理争议 5 2. 干细胞的类型 （根据分化潜能的差异分为） 全能干细胞
3、 多能干细胞 专能干细胞 6 具有形成完整个体的分化潜能。 如胚胎干细胞(ES)具有很强的分化能 力，可无限增殖并分化为全身200多种 细胞类型及机体的各种组织、器官。 1全能性干细胞(胚胎干细胞) 7 具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了 发育成完整个体的能力。 如骨髓多能造血干细胞，它可分化出至少十 二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的 其它细胞。 2.多能干细胞 8 专能干细胞(也称单能、偏能干细胞)，这 类干细胞只能向一种类型或密切相关的两 种类型的细胞分化。 如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的 成肌细胞(卫星细胞) 3专能性干细胞(成体干细胞) 9 1981年Evans和Kauf
4、rnan及Martin首次由小鼠中 分离得到鼠的胚胎干细胞。 至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：金黄地鼠 （1988）、貂（1993）、猪（1994，1997）、鸡 （1996）、恒河猴（1995）、绒猴（1996）。 分离得到人的胚胎干细胞（1998）， 分离得到人的胚胎生殖细胞（1998）， 目前不断报道成年组织来源的的干细胞。 干细胞研究的历史干细胞研究的历史 10 第1节 干细胞 stem cells 1. 组织自体稳定性： 特定组织通过使自身细胞死亡和增生的方 式保持组织细胞数量动态平衡的特征称组 织自体稳定性。 2. 干细胞是个体发育和组织再生的基础。 11 一、干细胞的形态和生化
5、特征 12 1干细胞的形态特征 干细胞形态共性：细胞呈圆形或卵圆形 ，体积小，核质比大，增殖力强。 干细胞的固定组织位置：有的干细胞有 固定存在部位与方式。如表皮干细胞与其 周围的子细胞形成增殖结构单元。但许多 组织的干细胞没有这种分布特点。 13 2干细胞的生化特性 端粒酶活性高：如造血干细胞具癌细胞的 端粒酶活性，增殖能力强。随着增殖与分 化，端粒酶活性下降。 蛋白标志分子：不同干细胞有各异的蛋白 质标志分子，可作为确定干细胞位置、分 离提纯干细胞的标志。如：巢素蛋白神 经干细胞；角蛋白15表皮干细胞。 14 二、干细胞的增殖特征 15 （一）增殖缓慢性 1干细胞增殖速度慢：细胞动力学研究
6、表 明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快 速分裂的细胞是过渡放大细胞。 如小肠干细胞的分裂速度(Tc=11小时)比 过渡放大细胞(Tc24小时)慢一倍。 16 2过渡放大细胞： 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 次分裂产生分化细胞。 通过这种方式，机体可用较少干细胞获 得较多分化细胞。 17 3干细胞增殖缓慢的意义： (1)利于干细胞对外界信号作出反应，以决 定细胞的发展方向增殖或分化。 (2)减少基因突变的危险。增殖缓慢使干细 胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程 中的错误。 18 （二）干细胞的自稳定性 1自稳定性 自稳定性是干细胞的基本特征之一。指干细
7、胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自 身数目恒定。 干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特 征。 干细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性 。 19 2干细胞的分裂方式 干细胞有对称与不对称两种分裂方式。 对称分裂：干细胞 分裂 干细胞 干细胞 对称分裂：干细胞 分裂分化细胞 分化细胞 不对称分裂：干细胞 干细胞 分化细胞 分裂 20 不对称分裂的结果使两个子细胞一个成为 功能专一的分化细胞；另一个保持干细 胞的特征。 不对称分裂发生原因： 系列基因调控。 细胞质物质不均等分配。 21 三、干细胞的分化特征 22 （一）干细胞的分化潜能 根据其分化潜能大小，干细胞可分为三类。 全能干细胞 多能
8、干细胞 专能干细胞 23 (二)干细胞的转分化和去分化 1干细胞的转分化： 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 细胞的转分化。 24 实验：C57BL/6J成年小鼠 造血干细 胞 WBB6F/J-KitW/KitW-V鼠(亚致死剂 量同位素照射) 在鼠的神经胶质细胞 中检测到Y染色体. 即鼠的造血干细胞移植到鼠中分化为 脑星形胶质细胞。 移植 分离 3天 25 26 C57BL/6C57BL/6小鼠小鼠 简简 介介19211921年立特年立特 (Little)(Little)用艾比用艾比拉特洛拉特洛 坡坡(Abby Lathrop)(Abby Lathrop
9、)的小的小 鼠株，雌鼠鼠株，雌鼠5757号与雄鼠号与雄鼠 5252号交配而得号交配而得 C57BL,1937C57BL,1937年从年从C57BLC57BL 分离出分离出C57BL/6C57BL/6和和 C57BL/10C57BL/10两个亚系。两个亚系。 19851985年从年从OlacOlac引到中国引到中国 医学科学院实验动物研医学科学院实验动物研 究所究所. . 主要用途主要用途 是肿瘤学是肿瘤学 、生理学、免疫学、遗、生理学、免疫学、遗 传学研究中常用的品系传学研究中常用的品系. . 27 2干细胞去分化： 一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称 干细胞去分化。 实验：成体鼠造血干细胞
10、鼠卵泡的 内细胞团 表达胎鼠的珠蛋白 基因参与胚胎造血系统的发育。 注入 分化状态逆转 28 29 3. 干细胞的可塑性 (1)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 常分化为与其组织来源一致的细胞。但有 时供体干细胞会分化出与其组织来源不一 致的其它细胞，这种现象称干细胞横向分 化(trans-differentiation)。 30 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 提供了可能。 (2)实验：小鼠肌肉干细胞体外培养5天 少量骨髓间质细胞 接受致死量辐射的 小鼠中 各种血细胞系。 植入 分化 31 (3)横向分化的调控机制： 与干细
11、胞的微环境有关。 干细胞进入新的微环境后，对分化信号 的反应受到周围正在进行分化细胞的影 响，从而对新的微环境中的调节信号做 出反应。 32 四、干细胞增殖与分化的微环境 干细胞巢(stem cell nich)：干细胞在组织中 的居所。 干细胞生存的微环境：指干细胞巢中控制 干细胞增殖与分化的外部信号。 33 如： 这些物质可以介导干细胞-干细胞的相互 作用，以及细胞与细胞外基质的作用， 影响干细胞的增殖和分化。 细胞分泌因子 细胞表面的粘附分子 细胞外基质成分 34 （一）分泌因子 分泌因子是由细胞自分泌或旁分泌的生长 因子，有的分泌因子对维持干细胞的增殖 ，分化和存活具有调节作用。 如转
12、化生长因子-和Wnt家族的成员，在 不同组织,甚至不同种属中都发挥重要作用 。 35 1转化生长因子 TGF(transforming growth factor)是TGF超 家族的成员之一，具有调节细胞生长和分化的 作用。 因为TGF能使正常成纤维细胞的表型发生转 化，即在EGF同时存在时，改变成纤维细胞贴 壁生长特性而获得在琼脂中生长的能力，并失 去密度依赖的抑制作用，故命名。 36 TGF的作用： TGF-对细胞的生长、分化和免疫功能 都有重要的调节作用。一般对间充质起 源的细胞起刺激作用，而对上皮或神经 外胚层来源的细胞起抑制作用。 如TGF-家族成员Dpp可维持果蝇雌性生 殖干细胞的
13、增殖。 37 2Wnt家族的分泌信号分子 (1)Wnt基因： Wnt基因最初是在小鼠乳腺癌克隆出来的 原癌基因，因病毒基因在其旁边插入可激 活该基因，称为Int基因，后发现其与果 蝇的无翅基因(Wingless,wg)高度同源， 故合称为Wnt基因。 38 (2)Wnt信号分子： 是Wnt基因编码的长度为350400个氨基 酸的分泌型糖蛋白。它与细胞表面及细 胞外基质有联系，在小范围内(几个细 胞直径)起信使的作用。 39 (3)Wnt信号途径： 是由Wnt参与的将信号由细胞表面传至细胞核内的信号传导途 径。 主要包括Wnt信号蛋白，跨膜受体(Frizzled)，辅受体LRP(低密 度脂蛋白受
14、体有关的跨膜蛋白)、Dishevelled、糖原合成酶激酶 3(GSK3)、抗原提呈细胞（APC）、Axin、-连环蛋白及T细胞 因子/淋巴结增强因子(TCF/LEF)家族转录调节因子等。 40 (4)Wnt信号途径的作用： 在生物的正常发育中起重要作用，是组织发育、分化所必需 的关键信号通路。 (5)Wnt信号途径的作用机理： 通过TCF/LEF和-cat对C-myc的表达进行调控，即Wnt通路的 靶基因为c-myc。 41 TCF/LEF是Wnt信号通路的中间介质，可与-连 环蛋白(-catenin，-cat)结合成复合物，将- catenin由胞浆核内。 -cat是Wnt信号通路中最重要
15、的信号分子。-cat 具有两种功能：细胞粘附及信号转导，其C-端参 入信号转导，N-端参入细胞粘附。 42 正常情况下，在APC、GSK-3、Axin等调节下，胞浆 内-catenin处于平衡状态。 当Wnt因子与其受体结合，Wnt信号传导使GSK3被抑制 ，使-catenin不能正常水解而积累，过量的-catenin 与Lef/Tcf结合并入核，与DNA结合蛋白Tcf3结合，激 活c-myc、cyclinD1等基因转录，促进细胞增殖分化。 43 如Tcf/Lef转录因子家族对上皮干细胞的 分化： Tcf/Lef与-Catenin形成转录复合物后， 促使角质细胞转化为多能状态并分化为 毛囊。 44 五、研究干细胞的科学意义五、研究干细胞的科学意义 45 1细胞治疗。 干细胞可恢复因重大疾病而损害的细胞 ，这是干细胞潜在的最大优势。 由于丧失正常细胞功能的疾病都可以通 过移植由胚胎干细胞分化来的特异组织 细胞来治疗。 （一）移植研究 46 如用神经细胞治疗神经变性疾病(帕金森氏综合 征、享廷顿舞蹈症、老年痴呆症等)； 用胰岛细胞治疗糖尿病； 用心肌细胞修复坏死的心肌等。 因为成年人的心脏和胰岛几乎没有干细胞，无法 靠自身得
