干细胞生物学课件

《干细胞生物学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《干细胞生物学课件（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、干细胞生物学StemCellBiology干细胞生物学干细胞生物学干细胞生物学是近年来发干细胞生物学是近年来发展起来的新欣学科，是一种展起来的新欣学科，是一种新技术、新产业。对干细胞新技术、新产业。对干细胞的研究将促进生命科学的发的研究将促进生命科学的发展，促进生物医药的发展，展，促进生物医药的发展，促进生命科学的产业化。促进生命科学的产业化。干细胞生物学干干细细胞胞生生物物学学是是研研究究干干细细胞胞的的科科学学，是是研研究究干干细细胞胞的的各各种种生生命命现现象象、干干细细胞胞的的生生物物学学特特征征、干干细细胞胞的的发发生生、发发育育、分分化化等等活活动动规规律律的的学学科科，是是研研究

2、究干干细细胞胞应应用用的的学学科科,其其涉涉及及生生命命科科学学及及生生物物医医药药几几乎乎所所有有领领域域，除除了了在在细细胞胞治治疗疗、基基因因治治疗疗、组组织织器器官官移移植植以以外外,在在新新基基因因发发现现、基基因因功功能能分分析析、发发育育、新新药药开开发发、药药效效、药药物物毒毒性性评评价价等等领领域域产产生生重重要要的的影响。影响。干细胞生物学干细胞的概念及分类干细胞（干细胞（Stemcell）:指存在于胚胎直至成体的具有指存在于胚胎直至成体的具有增殖、增殖、自我更新（自我更新（self-renewal）以及以及分化潜能分化潜能的原始细胞。的原始细胞。干细胞生物学所有的干细胞都

3、具有两个最为显著的特征：一是不断增殖、自我更新一是不断增殖、自我更新;二二是是在在适适宜宜的的环环境境条条件件下下可可分分化化并并产产生生不同类型的细胞。不同类型的细胞。干细胞生物学分类(按分化潜能分类）全能干细胞（全能干细胞（totipotentstemcells）、）、多能干细胞（多能干细胞（pluripotentstemcell）单单 能能 干干 细细 胞胞 （ monopotent stemcell） 或或 称称 为为 专专 能能 干干 细细 胞胞（committedstemcell）。）。干细胞生物学全能干细胞全能干细胞是指能发育成为一个是指能发育成为一个完整个体的原始细胞。完整个体

4、的原始细胞。受精卵、人体受精卵、人体816细胞以前的细胞以前的胚胎每一个卵裂球都能发育成为一胚胎每一个卵裂球都能发育成为一个完整个体，是全能干细胞。个完整个体，是全能干细胞。干细胞生物学多能干细胞多能干细胞是指那些分化潜能很是指那些分化潜能很“宽宽”，可分化为多种类型细胞的原始细胞，可分化为多种类型细胞的原始细胞.如胚胎干细胞（如胚胎干细胞（embryonicstemcell，ES细胞）胚胎生殖细胞（细胞）胚胎生殖细胞（embryonicgermcell）、）、骨髓基质干细胞（骨髓基质干细胞（Bonemarrowstromalstemcell）。）。神经干细胞神经干细胞.干细胞生物学单能干细胞

5、单能干细胞（也称专能、偏能干细胞）（也称专能、偏能干细胞），只能向一种类型或密切相关的两种类，只能向一种类型或密切相关的两种类型细胞分化，如表皮组织基底层的干细型细胞分化，如表皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞或叫肌卫星细胞胞、肌肉中的成肌细胞或叫肌卫星细胞（satellitecell），），神经元干细胞只能分神经元干细胞只能分化为神经元，胶质干细胞只能分化为胶化为神经元，胶质干细胞只能分化为胶质细胞等。质细胞等。干细胞生物学按照生存阶段分类：按照生存阶段分类：胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞（成体干细胞（adultstemcell；somaticstemcells），），也称为组织干也称为

6、组织干细胞（细胞（tissuestemcells）。）。干细胞生物学胚胎干细胞，胚胎干细胞，是存在于早期胚胎是存在于早期胚胎组织中，具有高度增殖能力和多向组织中，具有高度增殖能力和多向分化潜能，能分化为三个胚层所有分化潜能，能分化为三个胚层所有细胞类型的原始细胞。细胞类型的原始细胞。成体干细胞成体干细胞指存在于各组织器官指存在于各组织器官的未分化细胞。在体内，它们具有的未分化细胞。在体内，它们具有终生自我更新（终生自我更新（self-renewal）能力能力和分化潜能。和分化潜能。干细胞生物学根据胚胎干细胞来源不同，分为：根据胚胎干细胞来源不同，分为：ES细胞细胞（embryonicstemc

7、ells）,来自囊来自囊胚期的内细胞团。胚期的内细胞团。EC细胞细胞(embryoniccarcinomacells)，由由畸胎癌（畸胎癌（teratocarcinorma)中分离、筛选中分离、筛选出的具增殖，自我更新能力的细胞。出的具增殖，自我更新能力的细胞。EG细胞细胞（embryonicgermcells)，由原由原始生殖细胞（始生殖细胞（primordialgermcells)中分中分离获得。离获得。干细胞生物学干细胞生物学成体干细胞根据来源分为：成体干细胞根据来源分为：骨髓干细胞骨髓干细胞神经干细胞神经干细胞上皮干细胞上皮干细胞肝干细胞肝干细胞胰腺干细胞胰腺干细胞皮肤干细胞皮肤干细胞

8、脂肪干细胞脂肪干细胞干细胞生物学 成体干细胞具有可塑性成体干细胞具有可塑性（plasticity）或横向分化或横向分化的特性。的特性。这是指某种组织的成体干细胞可分这是指某种组织的成体干细胞可分化为另一种组织的特异细胞的能力。化为另一种组织的特异细胞的能力。例如骨髓基质干细胞可分化为心肌例如骨髓基质干细胞可分化为心肌细胞、脂肪细胞等细胞、脂肪细胞等干细胞生物学由干细胞到分化细胞发育的过程中，由干细胞到分化细胞发育的过程中，有两种过渡类型的细胞：有两种过渡类型的细胞：1、短暂增殖细胞、短暂增殖细胞(transitamplifyingcells)也称为过渡放大细胞。也称为过渡放大细胞。2、祖细胞（

9、、祖细胞（progenitorcells）或前体细或前体细胞（胞（precursorcells）。）。干细胞生物学过渡放大细胞（定向祖细胞）过渡放大细胞（定向祖细胞）是干细是干细胞和分化细胞间的一种细胞，类似于祖胞和分化细胞间的一种细胞，类似于祖细胞，其增殖能力比干细胞大得多细胞，其增殖能力比干细胞大得多。干细胞生物学 祖细胞（祖细胞（Progenitor）或前体细胞或前体细胞（precursorcells）是某细胞类型的前体细胞是某细胞类型的前体细胞/祖细胞，如神经元前体细胞祖细胞，如神经元前体细胞/祖细胞，神经胶质祖细胞，神经胶质前体细胞前体细胞/祖细胞，淋巴细胞前体细胞祖细胞，淋巴细胞前

10、体细胞/祖细胞祖细胞.。淋巴细胞前体细胞。淋巴细胞前体细胞/祖细胞只能分化为淋祖细胞只能分化为淋巴细胞相关的几种类型细胞，如巴细胞相关的几种类型细胞，如T淋巴细胞；淋巴细胞；B淋巴细胞，自然杀伤细胞等。淋巴细胞，自然杀伤细胞等。干细胞生物学 祖细胞或前体细胞由成体干细胞分裂、祖细胞或前体细胞由成体干细胞分裂、产生的未分化细胞，其分化谱系受到限产生的未分化细胞，其分化谱系受到限制，经再分化成为具有特定形态、结构，制，经再分化成为具有特定形态、结构，执行功能的终末分化细胞或成熟细胞。执行功能的终末分化细胞或成熟细胞。如神经前体细胞如神经前体细胞/祖细胞只能分化为神经祖细胞只能分化为神经细胞。细胞。

11、干细胞生物学祖细胞具有有限的增殖和分化能力，祖细胞具有有限的增殖和分化能力，与干细胞比较，祖细胞没有自我更新能与干细胞比较，祖细胞没有自我更新能力，其经过几次分裂后，产生的细胞均力，其经过几次分裂后，产生的细胞均为终末分化细胞（为终末分化细胞（terminaldifferentiatedcells)。干细胞生物学表表干细胞、过渡放大细胞（定向祖细胞）和分化细胞的区别干细胞、过渡放大细胞（定向祖细胞）和分化细胞的区别干细干细过渡放大细胞过渡放大细胞分化细胞分化细胞分化标记蛋白分化标记蛋白无无开始具备开始具备无无增殖能力增殖能力无限无限有限有限无无增殖速度增殖速度缓慢缓慢短期快速短期快速无无自我更

12、新能力自我更新能力无限无限无无无无产生分化细胞能力产生分化细胞能力有有有限有限无无参与受损伤参与受损伤终身终身短暫短暫无无组织再生能力组织再生能力干细胞生物学第二节第二节干细胞的基本特性干细胞的基本特性干细胞生物学一、干细胞的基本特征一、干细胞的基本特征（一）干细胞的形态和生化特征（一）干细胞的形态和生化特征1形形态态特特征征：干干细细胞胞通通常常呈呈圆圆形形或或椭椭圆圆形形，体体积积较较小小，核核质质比比较较大大，胞胞内内细细胞胞器器稀稀少少，细细胞胞内内RNARNA含含量量低低。根根据据其其形形态态学学特特征征和和存存在在位位置置、分分子子标标记记可可以以辨辨认认不不同同的的干干细细胞胞，

13、目目前前有有的的干干细细胞胞位位置置已已经经确确定定。例例如如神神经经干干细细胞胞主主要要分分布布于于室室下下带带、海马、纹状体、嗅球等区域海马、纹状体、嗅球等区域。干细胞生物学2生生化化特特征征：不不同同的的干干细细胞胞具具有有不不同同的的生生化化标标志志，如如角角蛋蛋白白15是是确确定定毛毛囊囊中中表表皮皮干干细细胞胞的的标标志志分分子子，nestin为为神神经经干干细细胞胞的的标标志志分分子子.。利利用用标标志志分分子子确确定定干干细细胞胞位位置置、寻寻找找和和分分离离干干细细胞胞有有重重要要意意义义。干干细细胞胞都都具具有有较较高高的的端端粒粒酶酶活活性性，这这与与其其增增殖能力密切相

14、关。殖能力密切相关。干细胞生物学(二)干细胞的生物学特征1干细胞的干细胞的自我更新自我更新特征特征干细胞在体内终生都具有自我更新能力，干细胞在体内终生都具有自我更新能力，这与祖细胞（具有优先更新能力）不同。这与祖细胞（具有优先更新能力）不同。其自我更新能力是通过其自我更新能力是通过不对称分裂不对称分裂(asymmetrydivision)和对称分裂和对称分裂(symmetrydivision)这两种形式实现的。这两种形式实现的。干细胞生物学对称分裂对称分裂如果产生的两个子代细胞都是干如果产生的两个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞，称为对称分裂。细胞或都是分化细胞，称为对称分裂。不对称分裂不对称

15、分裂如果产生一个子代干细胞和一如果产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞则称为不对称分裂。个子代分化细胞则称为不对称分裂。干细胞生物学2细胞的增殖特征细胞的增殖特征1）干细胞增殖的缓慢性干细胞增殖的缓慢性一般情况下一般情况下,干细干细胞处于休眠或缓慢增殖状态胞处于休眠或缓慢增殖状态,当其接受刺激当其接受刺激,分分化时，首先要经过一个短暂的增殖期，产生过化时，首先要经过一个短暂的增殖期，产生过渡放大细胞渡放大细胞(transitamplifyingcell)或称为或称为“短暂扩充细胞短暂扩充细胞”,经若干次分裂后产生分化经若干次分裂后产生分化细胞。过渡放大细胞的作用是可以通过较少干细胞。过渡放大细

16、胞的作用是可以通过较少干细胞产生较多的分化细胞细胞产生较多的分化细胞,同时保护干细胞。同时保护干细胞。干细胞生物学2）干细干细胞增殖的自稳定性胞增殖的自稳定性自我维持自我维持(self-maintenance)或自稳定性是指或自稳定性是指干细胞可以在生物个体生命区间自我更新并维干细胞可以在生物个体生命区间自我更新并维持其自身数目相对恒定性，这也是干细胞的基持其自身数目相对恒定性，这也是干细胞的基本特征之一。本特征之一。干细胞生物学维持自我稳定性维持自我稳定性是通过多种形式来实现。是通过多种形式来实现。首先，当干细胞分裂时，无脊椎动物的干首先，当干细胞分裂时，无脊椎动物的干细胞常以不对称分裂来维

17、持自身数目的恒定。细胞常以不对称分裂来维持自身数目的恒定。哺乳动物的干细胞常常以对称分裂和不对称哺乳动物的干细胞常常以对称分裂和不对称分列这两种形式进行，但对于群体而言仍然分列这两种形式进行，但对于群体而言仍然是不对称分裂。通过这两种分裂方式协调，是不对称分裂。通过这两种分裂方式协调，保证干细胞数目相对衡定，同时更适应组织保证干细胞数目相对衡定，同时更适应组织再生的需要。再生的需要。干细胞生物学稳定的不对称分裂稳定的不对称分裂（invariantasymmetry）细胞群体不对称分裂（细胞群体不对称分裂（populationalasymmetrydivision）。干细胞生物学3干细胞的分化特

18、征1 1）干细胞的分化潜能）干细胞的分化潜能 干细胞的分化具有多干细胞的分化具有多潜能性，但不同的干细胞具有的分化潜能不同。潜能性，但不同的干细胞具有的分化潜能不同。 2 2）干细胞的转分化和去分化）干细胞的转分化和去分化 一种组织类型一种组织类型的干细胞在适当条件下可以分化为另一种组织的干细胞在适当条件下可以分化为另一种组织类型的细胞，称为干细胞的转分化类型的细胞，称为干细胞的转分化( (transdifferentiation)transdifferentiation)或横向分化。或横向分化。干细胞生物学干细胞存在位置干细胞存在位置骨髓骨髓间质干干细胞胞 造血干细胞造血干细胞神经干细胞神经

19、干细胞皮肤皮肤干干细胞胞脂肪脂肪干干细胞胞 骨骼肌干骨骼肌干细胞胞：胰腺干细胞：胰腺干细胞：肝干细胞：肝干细胞：干细胞生物学干细胞生物学 二、干细胞生存的微环境二、干细胞生存的微环境 干细胞在机体组织中的居所称为干干细胞在机体组织中的居所称为干细胞巢细胞巢( (stem cell niche)stem cell niche)。在干细胞巢在干细胞巢中所有控制干细胞增殖与分化的外部信中所有控制干细胞增殖与分化的外部信号构成了干细胞生存的微环境。干细胞号构成了干细胞生存的微环境。干细胞是处于静息、休眠状态，还是处于分化是处于静息、休眠状态，还是处于分化状态，如处于分化状态，又分化为何种状态，如处于分

20、化状态，又分化为何种类型的细胞，这主要由干细胞本身状态类型的细胞，这主要由干细胞本身状态和所处的微环境所决定。和所处的微环境所决定。干细胞生物学在在干干细细胞胞的的微微环环境境中中，对对干干细细胞胞影影响响最最大的主要包括以下三个方面：大的主要包括以下三个方面：（一）分泌因子（一）分泌因子（二）细胞间相互作用（二）细胞间相互作用（三）胞外基质（三）胞外基质干细胞生物学三、干细胞的命运一般生理情况下处于静止的一般生理情况下处于静止的G0期期分裂的干细胞有分裂的干细胞有5种发育途径：种发育途径：自我更新、自我更新、分化、分化、程序性死亡、程序性死亡、迁移和进入休眠期，迁移和进入休眠期，少数干细胞可

21、以转分化少数干细胞可以转分化。干细胞生物学四、研究的主要内容（一）干细胞的分离与鉴定（一）干细胞的分离与鉴定( (二二) ) 干细胞的生命现象干细胞的生命现象1.1.干细胞的增殖、自我更新，抑制分化干细胞的增殖、自我更新，抑制分化 2.2.干干细胞定向分化胞定向分化 3.3.干干细胞的衰老胞的衰老 4.4. 干细胞的凋亡干细胞的凋亡 5 5干细胞的基本资料干细胞的基本资料 干细胞生物学（三）干细胞定向分化；（三）干细胞定向分化； （四）（四）干细胞的临床应用干细胞的临床应用 ；（五）干细胞在组织工程中的应用；（五）干细胞在组织工程中的应用；（六）干细胞与治疗性克隆（六）干细胞与治疗性克隆（七）

22、干细胞与发育的关系；（七）干细胞与发育的关系； （八）干细胞与基因功能的研究（八）干细胞与基因功能的研究 干细胞生物学五、世界各国对于干细胞研究的政策。干细胞生物学英国：英国：2000年年12月月9日通过允许克隆人类早期胚日通过允许克隆人类早期胚胎并从中分离胚胎干细胞进行医学研究的胎并从中分离胚胎干细胞进行医学研究的决议，并率先建造决议，并率先建造“人类干细胞库人类干细胞库”用以用以制造、修复因衰老、受伤和疾病而受到损制造、修复因衰老、受伤和疾病而受到损坏的人体组织器官。坏的人体组织器官。干细胞生物学 美国：美国：美国总统布什于美国总统布什于2001年年8月月4日宣布政府批日宣布政府批准用政府

23、经费进行人体胚胎干细胞的研究，准用政府经费进行人体胚胎干细胞的研究，但是只能用于资助他但是只能用于资助他8月讲话前已经存在的月讲话前已经存在的胚胎干细胞研究。胚胎干细胞研究。干细胞生物学德国：德国联邦议院于德国联邦议院于2001年年1月月30日通过日通过法案，允许德国科学家在严格限制法案，允许德国科学家在严格限制的条件下利用进口的胚胎干细胞进的条件下利用进口的胚胎干细胞进行研究行研究干细胞生物学加拿大：加拿大卫生研究院于加拿大卫生研究院于2001年年3月月4日日公布对人类公布对人类ES细胞研究实行细胞研究实行“有限有限资助资助”的指导原则，包括对利用医的指导原则，包括对利用医疗机构疗机构“剩余

24、剩余”的人类胚胎进行干的人类胚胎进行干细胞的研究将提供资助，但是禁止细胞的研究将提供资助，但是禁止政府资助在实验室里进行纯粹用于政府资助在实验室里进行纯粹用于研究人类胚胎或者人类胚胎克隆的研究人类胚胎或者人类胚胎克隆的研究。研究。干细胞生物学日本：日日本本在在2000年年度度启启动动的的“千千年年世世纪纪工工程程”中中，把把干干细细胞胞工工程程作作为为四四大大重重点点之之一一，并并把把干干细细胞胞技技术术的的出出现现视视为为生生命命科科学学和和生生物物技技术术领领域域超超过欧美的决好机遇。过欧美的决好机遇。干细胞生物学中国： 我国在干细胞研究方面已经取得了和世界我国在干细胞研究方面已经取得了和

25、世界同步的发展。北京大学、中国协和医科大学、同步的发展。北京大学、中国协和医科大学、军事医学科学院、上二医和四川大学等高等军事医学科学院、上二医和四川大学等高等院校和科研单位相继成立了专门的干细胞研院校和科研单位相继成立了专门的干细胞研究机构。究机构。2000年年10月，国家干细胞基因工程月，国家干细胞基因工程产业化基地正式在天津华苑产业园区落成，产业化基地正式在天津华苑产业园区落成，将建设成为我国最大的干细胞库、干细胞移将建设成为我国最大的干细胞库、干细胞移植中心以及相关科研用基地及产业化基地植中心以及相关科研用基地及产业化基地。干细胞生物学六、干细胞研究的意义（一）（一）为临床多种疑难病的

26、治疗带来希望；为临床多种疑难病的治疗带来希望；（二）为组织工程提供了取之不尽用之不竭的原（二）为组织工程提供了取之不尽用之不竭的原材料；材料；（三）为探讨哺乳类早期胚胎发育的机制提供模（三）为探讨哺乳类早期胚胎发育的机制提供模型；型；（四）为转基因动物提供更为便捷的方案；（四）为转基因动物提供更为便捷的方案；（五）在发现新基因、基因功能分析，特别是发（五）在发现新基因、基因功能分析，特别是发育相关基因功能研究方面提供良好模型；育相关基因功能研究方面提供良好模型；（六）新药开发、药效、药物毒性评价等领域产（六）新药开发、药效、药物毒性评价等领域产生重要的影响。生重要的影响。干细胞生物学第三节 干

27、细胞的应用前景及与 医学的关系干细胞生物学一、临床治疗 干细胞的最大用途是用于临床细胞移干细胞的最大用途是用于临床细胞移植治疗各种疾病和构建人工组织或器官植治疗各种疾病和构建人工组织或器官干细胞生物学干细胞能治疗几乎所有的疾病干细胞能治疗几乎所有的疾病 从理论上讲干细胞可以治疗几乎所有从理论上讲干细胞可以治疗几乎所有的疾病。因此，以后如果个人的某种脏的疾病。因此，以后如果个人的某种脏器生了病，只要把相关的干细胞注入这器生了病，只要把相关的干细胞注入这个脏器就会自动个脏器就会自动“补补”好。美国生物学好。美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为：家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为：“用不了用不了50

28、50年，人类将能够培育人体的所年，人类将能够培育人体的所有器官。有器官。”干细胞生物学干细胞潜在的临床应用干细胞的类型治疗的疾病种类ES,骨髓干细胞神经干细胞、肌肉干细胞。ES、骨髓基质干细胞、脂肪干细胞、相应组织干细胞ES、骨髓基质干细胞、胰腺干细胞、皮肤干细胞ES、骨髓基质干细胞、神经干细胞ES、骨髓基质干细胞、肝干细胞ES、骨髓基质干细胞各种组织干细胞癌症病人放疗、化疗后血液系统重建、癌症损伤组织的修复、免疫系统恢复。骨、软骨损伤、牙损伤、软骨发育不全（脆骨症）骨关节炎、肺功能不全、心血管疾病。糖尿病、肾脏病。神经系统疾病、血液系统疾病肝炎及其他肝脏疾病基因治疗遗传病干细胞生物学1、癌症

29、的研究癌症的研究2 2、心血管病的研究、心血管病的研究3 3、糖尿病、消化系统疾病及肾、糖尿病、消化系统疾病及肾脏疾病的研究脏疾病的研究4 4、神经系统疾病的研究、神经系统疾病的研究5 5、感染性疾病的研究、感染性疾病的研究 6 6、基因治疗基因治疗 干细胞生物学二、干细胞是研究疾病的良好模二、干细胞是研究疾病的良好模型型干细胞生物学三、干细胞与组织工程三、干细胞与组织工程1、胚胎干细胞、胚胎干细胞2、组织干细胞、组织干细胞（成体干细胞）（成体干细胞）干细胞生物学四、作为新药开发的工具细胞四、作为新药开发的工具细胞干细胞生物学 常用的筛选药物模型是：动动物物模模型型，但但动动物物用用量量大大，

30、药药物物样样品品需要量多，这大大提高了研制的成本。需要量多，这大大提高了研制的成本。用用基基因因进进行行筛筛选选，这这可可大大大大节节约约测测试试样样品品药药物物的的用用量量，但但大大部部分分疾疾病病并并不不是是发发生生于于基基因因层层次次，而而是是发发生生于于细细胞胞、亚亚细胞水平。这限制了应用范围细胞水平。这限制了应用范围。干细胞生物学 干细胞为药物筛选提供了极好的模型。干细胞为药物筛选提供了极好的模型。 首先，干细胞可无限增殖，获得大量的细胞，首先，干细胞可无限增殖，获得大量的细胞，并能分化为具功能的各种特化细胞，为新药并能分化为具功能的各种特化细胞，为新药药效、毒性、药理、药物代谢、药

31、物动力学、药效、毒性、药理、药物代谢、药物动力学、耐药性等提供了细胞水平的研究手段，提供耐药性等提供了细胞水平的研究手段，提供了药物安全性检测的实验手段。了药物安全性检测的实验手段。 其次，干细胞具有分化的潜能，诱导分化其次，干细胞具有分化的潜能，诱导分化为需要的细胞，用于筛选相应系统的药物为需要的细胞，用于筛选相应系统的药物。干细胞生物学五、制备克隆动物和转基因动物的绝好材料干细胞生物学六、基础理论的研究1 1、研究哺乳动物早期胚胎发育的良、研究哺乳动物早期胚胎发育的良好模型。好模型。2 2、发现新基因及基因功能的研究。、发现新基因及基因功能的研究。干细胞生物学第四节干细胞的产业化很多疾病都

32、可以用细胞移植或组织很多疾病都可以用细胞移植或组织移植治疗。移植治疗。干细胞生物学 以美国在心血管病、老年性痴呆等希以美国在心血管病、老年性痴呆等希望用干细胞治疗的情况为例：望用干细胞治疗的情况为例：干细胞生物学美国有关疾病患者情况疾病类型患病人数（百万）心血管疾病老年性痴呆帊金森氏病脊髓损伤糖尿病骨质疏松癌症自身免疫性疾病重度烧伤出生缺陷合计5841502516108230030015/年1284干细胞生物学第五节 干细胞研究存在的问题一、促干细胞的增殖、抑制分化一、促干细胞的增殖、抑制分化二、定向诱导分化问题二、定向诱导分化问题三、异体干细胞移植排斥反应问题三、异体干细胞移植排斥反应问题四

33、、干细胞的成瘤性问题四、干细胞的成瘤性问题干细胞生物学五、社会伦理道德问题干细胞生物学建议（一）政府及非政府机构应该支持和鼓励人类（一）政府及非政府机构应该支持和鼓励人类胚胎干细胞研究，但所有人类胚胎干细胞研究胚胎干细胞研究，但所有人类胚胎干细胞研究所用的胚胎不得超过所用的胚胎不得超过14天。天。（二二）不不允允许许将将用用干干细细胞胞研研究究的的胚胚胎胎放放入入人人或或动物的子宫内，其研究只能在实验室中进行。动物的子宫内，其研究只能在实验室中进行。（三三）对对于于胚胚胎胎来来源源，应应主主要要使使用用人人工工流流产产后后的的胎胎儿儿或或体体外外授授精精多多余余的的胚胚胎胎，要要让让捐捐赠赠者

34、者知知情同意。情同意。（四四）禁禁止止一一切切形形式式的的买买卖卖配配子子(卵卵子子或或精精子子)和胚胎的行为，防止由此引起的社会不公正。和胚胎的行为，防止由此引起的社会不公正。干细胞生物学我国卫生部对胚胎干细胞及克隆技术的研究的态度：（一一）我我国国不不赞赞成成、不不支支持持、不不允允许许、不接受任何生殖性克隆试验；不接受任何生殖性克隆试验；（二二）我我国国赞成成以以预防防、治治疗疾疾病病为目目的的的的人人类胚胚胎胎干干细胞胞研研究究，并并使使其其在在有有效效监控的条件下有序控的条件下有序发展；展； （三三）我我国国应加加强强相相关关立立法法、促促进克克隆隆技技术安全安全应用和健康用和健康发

35、展。展。 干细胞生物学胚胎干细胞干细胞生物学ES细胞体外诱导的几种分化细胞：造血细胞内皮细胞神经细胞胰腺细胞心肌和其它肌肉细胞脂肪细胞软骨细胞骨细胞肝细胞干细胞生物学成体干细胞干细胞生物学干干细胞移植胞移植的适应症的适应症恶性疾病恶性疾病非恶性疾病非恶性疾病恶性血液病造血系统疾病急性非淋巴细胞白血病、急性淋巴细胞白血病、慢性粒细胞白血病、毛细胞白血病、少见类型白血病、MOS、多发骨髓病、HD等。再生障碍性贫血、PNH、骨髓纤维化遗传性疾病先天性免疫缺陷病、先天性造血异常症、其它。恶性非血液病自身免疫性疾病乳腺癌、肺癌、卵巢癌、其他实体瘤。SLE、多发性炭化、硬皮病等干细胞生物学造血干细胞造血干

36、细胞是血细胞的种子,体内所有血细胞，包括红细胞、白细胞、血小板等，都由它分化发育而来。造血干细胞又具有自我复制能力,即产生新的造血干细胞以自我补充,从而生生不息。干细胞生物学干细胞生物学造血干细胞是体内各种血细胞的唯造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中、肌肉组织中发现了血、脐带血中、肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。造血干细具有造血潜能的干细胞。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。恶性肿瘤疾病的最有效方法。干

37、细胞生物学1造血干细胞的来源在胚胎发育的过程中，造血干细胞是以卵黄囊全能间叶细胞分化而来的最原始造血细胞。胚胎发育至35个月时肝脏和脾脏中含有大量的HSC。脐血中脐血中亦含丰富的造血干细胞、较原始，免疫原性弱。成人时造血干细胞主要分布在骨髓骨髓中，外周血外周血中有少量造血干细胞。干细胞生物学2、造血干细胞移植造血干细胞移植（造血干细胞移植（HSCT）泛指将各种来源泛指将各种来源的正常造血干细胞在患者接受超剂量化（放）的正常造血干细胞在患者接受超剂量化（放）疗后，通过静脉输注移植入受体内，以替代原疗后，通过静脉输注移植入受体内，以替代原有的病理性造血干细胞，从而使患者正常的造有的病理性造血干细胞

38、，从而使患者正常的造血及免疫功能得以重建。血及免疫功能得以重建。干细胞生物学3造血干细胞移植的分类根据造血干细胞的来源和供者造血干细胞移植（HSCT）可分为：骨髓移植：自体骨髓移植、异基因骨髓移植。外周血干细胞移植：自体外周血干细胞移植、异基因外周干细胞移植。脐血干细胞移植、胚胎干细胞移植、混合干细胞移植。干细胞生物学4外周血造血干细胞移植历史外周血造血干细胞移植（PBSCT）是造血干细胞移植的一种，又分为自体PBSCT和异基因PBSCT。早在60年代初期，人们在为化疗后的细胞减少患者输注人体的细胞时，偶然发现在输注慢性髓性白血病（CML）患者外周血后出现一过性ph染色体阳性细胞，从而提示外周

39、血中含有造血干细胞。1975年Richman发现化疗后恶性实体肿瘤患者化疗后，外周血中造血细胞集落形成细胞呈一过性增加。1977年Goldman等对CML患者采集未经动员的外周血造血干细胞并冷冻保存，在患者急变后行的外周血造血干细胞移植，开创了外周血造血干细胞移植的先河。1980年Rich为一例严重联合免疫缺陷患者进行异基因外周血造血干细胞移植。80年代后期，随着血细胞分离技术的改进，造血细胞因子（如G-CSF、GM-CSF)的临床应用，造血干细胞的迅速发展，PBSCT得以迅速发展。干细胞生物学5外周血造血干/祖细胞的检测方法CD34CD34+ +细胞测定细胞测定 CD34是80年代中期发现的

40、一种细胞表面分子，在未成熟的造血细胞及所有具有造血潜能的集落形成细胞上表达。CD34+细胞在正常人骨髓MNC中约占1-4，未经动员的外周血MNC中约为0.2，动员后的外周血MNC中可达1。临床应用结果证明，输入一定量的CD34+ 细胞，可长期重建造血。同时输入的CD34+细胞数同移植后造血植活速度呈正相关。 干细胞生物学6骨髓移植与造血干细胞移植 血干细胞移植的原理与骨髓移植完全相同，只是造血细胞的采集方式不同。造血干细胞绝大部分存在于骨髓中，骨髓移植是需要通过骨髓穿刺从骨髓腔中抽取骨髓，然后分离造血干细胞输入患者体内； 干细胞移植则是采用促使造血干细胞从骨髓中释放到血液中，通过血细胞分离机，

41、从外周血中采集造血细胞。施行骨髓移植术，志愿捐献者需要上局部麻醉，并在髂骨上多次钻洞抽取骨髓混合液数百毫升；干细胞移植术只需从志愿者的静脉中采血，并通过机器富集，将血液回输人体，只需50毫升的干细胞，由于进出的总量平衡，采集后供者不会产生循环系统的紊乱，对人体很安全。干细胞生物学7HSCT的适应症早期的早期的HSCT的主要适应症是各种原因的造的主要适应症是各种原因的造血系统疾病，目前已广泛应用于多种恶性疾病血系统疾病，目前已广泛应用于多种恶性疾病和非恶性疾病的治疗，同时在基因治疗中将发和非恶性疾病的治疗，同时在基因治疗中将发挥更大的作用。挥更大的作用。干细胞生物学8造血干细胞移植的前景造血干细

42、胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。脐血干细胞移植已用于临床，随着脐血干细胞移植技术的不断完善，它可能会代替目前APBSCT的地位，为全世界更多的血液病及恶性肿瘤的患者带来福音干细胞生物学骨髓干细胞干细胞生物学神经干细胞关于神经干细胞研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议尚未平息，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。返回干细胞生物学干细胞生物学治疗性克隆是利用克隆技术、干细胞技术和移植技术而进行的一种新技术干细胞生物学干细胞生物学干细胞生物学干细胞生物学造血干造血干细胞移植胞移植造血干细胞移植的原理与骨髓移植完全相同。造血干细胞移植是采用促使造血干细胞从骨髓中释放到外周血液中的方法，通过血细胞分离机采集，从外周血中采集造血干细胞约50毫升，其余的血液回输体内，由于进出平衡，方法又简单，对供者很安全。可用于治疗：再生障碍性贫血、各种白血病和某些遗传性血液病、骨髓病返回干细胞生物学体外制造人体器官干细胞的医学应用还包括体外制造人体器官，然而这比体内移植干细胞要复杂得多。干细胞和动物工程的结合将有可能解决这一问题。比如通过形成嵌合体，在严格的控制下，使动物的某些器官来源于人体干细胞。这些来自人体干细胞的器官可应用于临床移植治疗。返回干细胞生物学干细胞生物学