《改变生活的生物技术-第十二章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《改变生活的生物技术-第十二章（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、改变生活的生物技术改变生活的生物技术1会“七十二变”的细胞会“七十二变”的细胞- -干细胞干细胞 超人具有超能力,刀枪不入,超级力量,超高,超级听力等。 Christopher Reeve是第一代超人扮演者。因马术比赛意外导 致脊椎受损，全身瘫痪，后致力于推动干细胞研究。2004年 10月9日时，里夫因为心肌梗塞陷入昏迷，并于隔日逝世，享 年52岁。2超人超人的遗憾与的遗憾与梦想梦想3 干细胞的概念干细胞的概念 干细胞的分类干细胞的分类 胚胎干细胞的伦理问题胚胎干细胞的伦理问题 横空出世的横空出世的iPSiPS细胞细胞 干细胞治疗干细胞治疗改变生活的生物技术改变生活的生物技术4 干细胞的概念干
2、细胞的概念 干细胞的分类干细胞的分类 胚胎干细胞的伦理问题胚胎干细胞的伦理问题 横空出世的横空出世的iPSiPS细胞细胞 干细胞治疗干细胞治疗改变生活的生物技术改变生活的生物技术什么是干细胞？什么是干细胞？ 干细胞(stem cells)是一类具有自我复制能力 (self-renewing)的多潜能细胞.干细胞在一定 条件下，它可以分化成多种功能细胞,它是形 成哺乳类动物各组织器官的原始起源细胞。 视频15 细胞不断分裂趋于 专门化的现象被称 为分化分化。 正常情况下，一旦 细胞分化为有专门 功能的细胞，就不 再具有形成其他功 能细胞的能力。6干细胞的干细胞的分化分化细胞分化后不能复原的现象好
3、比是从山顶滚向谷底的球1942 C.H. Waddington7细胞分化后不能复原细胞分化后不能复原干细胞的特征干细胞的特征生化特征：具有高端粒酶活性。人类细胞每分裂一次，染 色体末端的端粒短一截。端粒酶负责合成端粒DNA序列， 从而来维持端粒的长度。 形态特征：圆形或椭圆形，核质比大。 增殖特征：增殖缓慢且稳定（与肿瘤细胞的本质区别）。 分化特征：具有分化潜能（金标准）。8染色体端粒9 1908年，俄国组织学家Alexander Maksimov提出了干细胞 的概念，他认为血液中所有的组分都来源造血干细胞。 1963年，加拿大科学家Joseph Altman和Gopal Das发现在 小鼠骨
4、髓中存在自我更新的细胞，证明了干细胞的存在。 1978年，在人类脐带血中发现了造血干细胞。 1981年，美国科学家Gail Martin和英国科学家Martin Evans 建立老鼠胚胎干细胞系。 1998年，美国科学家James Thomson建立“人类胚胎干细 胞系”。9干细胞研究发展简史10 干细胞的概念干细胞的概念 干细胞的分类干细胞的分类 胚胎干细胞的伦理问题胚胎干细胞的伦理问题 横空出世的横空出世的iPSiPS细胞细胞 干细胞治疗干细胞治疗改变生活的生物技术改变生活的生物技术11干细胞种类干细胞种类一、按发育阶段分：一、按发育阶段分： 胚胎干细胞（胚胎干细胞（Embryonic S
5、tem Cell ) 成体成体干细胞干细胞 (Adult Stem Cell ) 二、按分化潜能分：二、按分化潜能分： 全全能干细胞能干细胞 (Totipotential Stem Cell) 多能干细胞多能干细胞 ( Pluripotential Stem Cell) 专专能干细胞能干细胞 ( Limited Potential Stem Cell) 1112干细胞种类干细胞种类一、按发育阶段分：一、按发育阶段分： 胚胎干细胞（胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell ) 成体成体干细胞干细胞 (Adult Stem Cell ) 二、按分化潜能分：二、按分化潜能分： 全全能干细胞
6、能干细胞 (Totipotential Stem Cell) 多能干细胞多能干细胞 ( Pluripotential Stem Cell) 专专能干细胞能干细胞 ( Limited Potential Stem Cell) 1213 来源于来源于囊胚期的囊胚期的内细内细 胞团胞团，是一，是一种高度未种高度未 分化细胞，具有分化细胞，具有发育发育 的多的多能能性性，能分化出，能分化出 成体动物的所有组织成体动物的所有组织 和器官，包括生殖细和器官，包括生殖细 胞，参与胎儿所有组胞，参与胎儿所有组 织器官发育织器官发育过程。过程。 （视频（视频2 2）囊胚囊胚胚胎干细胞胚胎干细胞（ES细胞）细胞）
7、体外小鼠ES细胞系的建立Sir Martin Evans University of Cambridge 2007 Nobel prizeGail Martin UCSF 1981年，两组科学家在体外建立了小鼠的ES细胞系。 Gail Martin首先提出了ES细胞的概念。14 关键点：饲养细胞层提供了抗分化因子，如LIF,BMP15体外人ES细胞系的建立James Thomson University of Wisconsin, Madison 1998年，James Thomson 利用自愿捐献的，在治疗不 育症过程中多余的胚胎在体 外建立了人的ES细胞系。 建立的策略与小鼠ES细胞 系相
8、同。16Science (1998) 282: 1145-114717维甲酸维甲酸胰岛素，甲状腺激素胰岛素，甲状腺激素维甲酸维甲酸脂肪细胞神经细胞巨噬细胞平滑肌细胞胶质细胞和少突胶质细胞白介素白介素巨噬细胞集落刺巨噬细胞集落刺 激因子激因子联丁酰基联丁酰基cAMP, 维甲酸维甲酸成纤细胞成纤细胞 生长因子生长因子成纤细胞生长因子，成纤细胞生长因子， 表皮生长因子表皮生长因子成纤细胞生长因子，成纤细胞生长因子， 血小板源生长因子血小板源生长因子干细胞的分化干细胞的分化 在不同因子的处理下，胚胎干细胞可以分化为除胎盘以外 所有组织的细胞，包括脂肪细胞，神经细胞，巨噬细胞， 平滑肌细胞，星形胶质细胞
9、和少突细胞。(视频3)18干细胞种类干细胞种类一、按发育阶段分：一、按发育阶段分： 胚胎干细胞（胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell ) 成体成体干细胞干细胞 (Adult Stem Cell ) 二、按分化潜能分：二、按分化潜能分： 全全能干细胞能干细胞 (Totipotential Stem Cell) 多能干细胞多能干细胞 ( Pluripotential Stem Cell) 专专能干细胞能干细胞 ( Limited Potential Stem Cell) 1819 成体干细胞是存在于成体动物的已分化组织中的未分化细胞，可以自我更新，同时在一定的条件下也可以分化，产生各
10、种特异的细胞类型 成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡19成体成体干细胞干细胞成体干细胞的种类：造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、脂肪干细胞。20成体干细胞成体干细胞(视频4)21干细胞种类干细胞种类一、按发育阶段分：一、按发育阶段分： 胚胎干细胞（胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell ) 成体成体干细胞干细胞 (Adult Stem Cell ) 二、按分化潜能分：二、按分化潜能分： 全全能干细胞能干细胞 (To
11、tipotential Stem Cell) 多能干细胞多能干细胞 ( Pluripotential Stem Cell) 专专能干细胞能干细胞 ( Limited Potential Stem Cell) 21 全全能干细胞能干细胞 具有具有形成完整个体的分化潜能，受形成完整个体的分化潜能，受 精卵分裂精卵分裂3 3次次以内的细胞是全能的。以内的细胞是全能的。 多能干细胞多能干细胞 可以可以分化除了胎盘以外的绝大多数分化除了胎盘以外的绝大多数 的器官的器官，如，如ESES细胞。细胞。 专专能干细胞能干细胞 已经已经失去了多能性，只具备了分化失去了多能性，只具备了分化 成具有专门功能的细胞的成
12、具有专门功能的细胞的能力。如能力。如 造血干细胞，神经干细胞等。造血干细胞，神经干细胞等。22胚胎干细胞神经干细胞按分化潜能分按分化潜能分类类23 干细胞的概念干细胞的概念 干细胞的分类干细胞的分类 胚胎干细胞的伦理问题胚胎干细胞的伦理问题 横空出世的横空出世的iPSiPS细胞细胞 干细胞治疗干细胞治疗改变生活的生物技术改变生活的生物技术人类胚胎干细胞引发的伦理问题 胚胎干细胞具有多能的 分化潜能，因此在临床 和科研上的用途最大。 但是，人类胚胎干细胞 系的建立和研究会损伤 或者毁坏胚胎。 在某些人看来，胚胎也 是生命，因此这种做法 侵犯了人权。2425什么时候开始算“人”？ 胚胎发育14天后
13、，神经系统出 现，意识可能出现，因此可被 视作人。该定义受到多国科学 家的支持。 中国的“人胚胎干细胞研究伦 理指导原则”说明：胚胎体外 培养时限不得超过14天。 胚胎干细胞诱导成的胚胎，在 培养14天之前不算人。胚胎发育14天时 出现原条日本、澳大利亚、加拿大等允许使用体外受精丢 弃的受精卵获取胚胎干细胞； 中国、韩国、印度、以色列、新加坡允许治疗性 克隆； 英国最宽松，不但允许治疗性克隆，还允许在严 格管理和监控下的生殖性克隆； 美国：变化（布什“禁止”；奥巴马“允许”）26各国对胚胎干细胞研究的管理各国对胚胎干细胞研究的管理规定规定 2001年，美国总 统小布什发布政 令，限制联邦经 费
14、用于胚胎干细 胞的研究。2009 年，奥巴马上台 后解除禁令。27美国对于美国对于干细胞研究的态度变化干细胞研究的态度变化28 从胚胎中分离提取干细胞 采用James Thomson的方法，但胚胎来源受到限制 核移植技术制备干细胞 采用与克隆羊“多利”相似策略，将体细胞核移 植到卵细胞中，来制备胚胎干细胞。该方法存在 技术难关，在2013年之前一直没有突破。该方法 还需要提供卵细胞。 技术难度和伦理问题导致发展新的胚胎干细胞制备技 术非常必要！28常规的胚胎干细胞制备方法常规的胚胎干细胞制备方法滚到谷底的球还能回到山顶吗？1942 C.H. Waddington29谷底的球是分化后的体细胞，山
15、顶的球是胚胎干细胞。 把滚到谷底的球推回山顶，就可以获得胚胎干细胞！30 干细胞的概念干细胞的概念 干细胞的分类干细胞的分类 胚胎干细胞的伦理问题胚胎干细胞的伦理问题 横空出世的横空出世的iPSiPS细胞细胞 干细胞治疗干细胞治疗改变生活的生物技术改变生活的生物技术31滚到谷底的球可以回到山顶！ 2006年8月25日，京都大学的山中伸弥在Cell上发表论文， 宣布可以将小鼠的皮肤细胞，诱导为具有多种分化潜能的 干细胞。 这种细胞被成为诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPS cells)。山中伸弥Cell (2006) 126: 663676.32
16、从外科医生到胚胎干细胞学家山中伸弥和导师Thomas Innerarity 在Gladstone研究所 国立神户大学医学部失败的骨科实习生 大阪市立大学博士 Gladstone研究所博士后：从失败的胆固醇代谢研究转 到干细胞研究 大阪市立大学助理教授：PAD综合症33开启不可能的任务 奈良先端科学技术研究生院副教授： 将分化的成体细胞变回多能的干细胞。 Gurdon实验和Dolly的提示 失败的Fbx15DollyGurdon的体细胞克隆实验34完成不可能的任务 京都大学副教授 Fbx15的“废物”利用 24个因子的转化，完成不可能的任务Cell (2006) 126: 663676.35神奇的4因子 经过筛减，只需要4个转录因子基因，可以
