干细胞-成体干细胞.教学文案

转折点
1997年初，英国科学家Wilmut等用体外培养、高度分化的
母羊乳腺细胞核移植入去核卵细胞，克隆出了 “Dolly”。
表明某些高度分化的体细胞核仍具ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一套完整的遗传信息，
能指导胚胎发育成为一个完整的新个体。
在特定的条件下，分化的体细胞仍具发育的全能性。
与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有许多优势：
将鼠骨髓细胞或神经细胞与胚胎干细胞共同培养后，
骨髓细胞和神经细胞会产生明显的逆向分化，获得胚 胎干细胞特征；
最近有研究人员将热休克的小气道上皮细胞与骨髓间质
干细胞共同培养，观察到间质干细胞与损伤的气道细胞融 合新生出气道上皮，而且融合率大于1%，推测在体内出现 急性器官衰竭和组织坏死时有可能通过细胞融合完成组织 修复.
干细胞-成体干细胞.
概述
一、定义 成体干细胞是指一群分布在成体组织 中尚未分化的、具有自我更新、并负 有构建和补充某种组织的各种类型细 胞潜能的干细胞,又称组织特异性干细 胞(Tissue-specific stem cell)。
传统观点
干细胞一旦分化成熟，就不再分裂增殖了； 成体干细胞的发育潜能是限能或少能的； 成体干细胞只能分化为特定组织器官若干类型细胞。
假说1
成熟的组织内的确存在由胚胎时残留下来的
多能干细胞。
Verfaillie等证实在成体许多组织中余存
着一种稀有数量的胚胎样原始干细胞，表达 胚胎干细胞的遗传标志，体外的培养条件也 基本类似于胚胎干细胞。
假说2
可塑性是细胞融合的结果。
20世纪初期，通过细胞融合产生杂合体而改变细胞
命运，例如将肌母细胞与纤维母细胞融合后，可在纤 维母细胞内观察到肌蛋白表达；
细胞或前体细胞状态的成体细胞；
❖正常生理条件下，倾向分化为所在特定组织的若干
种细胞；
❖外界条件诱导下，成体干细胞能超越该特定组织，
分化成其他的功能细胞，补充参与损伤组织的修复等。
➢体内发生
转分化的中 介环节。
➢Blau等将
干细胞借助 于循环穿梭 于组织的特 性成为“干 细胞高速公
路”。
多能性
迁
移
三
1、骨髓干细胞
骨髓由不同类型多种细胞成分组成的组织，除了分化的 血细胞和间质细胞等，还存在两类成体干细胞：
❖一类是造血干细胞（hematopoietic stem
cell,HSC）,能生成各种血细胞；
❖另一类是间质干细胞（mesenchymal stem cell，
MSC），能生成内皮细胞、脂肪细胞和成纤维细胞等。
NK cell
T cell B cell
macrophage
Hematopo
ietic stem
cell Common myeloid progenitor （髓系）
Gran/Mac progenitor
Erythro/Plt progenitor
neutrophil basophil
eosinophil RBC
❖体外培养的骨髓细胞，HSC细胞呈悬浮集落生长，
而MSC细胞则贴壁生长，通过换液很容易把两者分开。
❖间质干细胞
证明可分化为包括骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌
肉细胞等，也能分化成内皮细胞和内胚层的肝细胞。
当MSC细胞移植入小剂量射线照射的宿主，则造血系统
和胃肠道组织有所增多，表明MSC细胞在异常环境中，细 胞分化的可塑性增加。
1999年，Bjornson将从成年小鼠脑组织分离的神经干细
胞移植入经X射线照射过的小鼠骨髓部位，分化出血液细 胞，开创了成体干细胞跨越组织或胚层分化研究的先例。
3、肝干细胞
对肝干细胞存在与否的问题一直有争论。 对发育中的肝脏具有自我更新能力的细胞进行单克
隆培养和分析，证明其内的卵圆形细胞在体外能大量 增殖，细胞移植后可分化，表明肝卵圆形细胞是肝干 细胞，具有分化为肝细胞和胆管上皮细胞的双潜能性。
Platelet
2、神经干细胞
神经系统中一类能自我更新，并产生神经元和神经胶
质细胞的前体细胞。
主要存在于中枢神经系统的两个神经发生区域：脑的海
马区和次脑室区，以及包括脊髓等其他非神经性的区域。
通过个体发育不同阶段的神经干细胞移植至宿主不同部
位，发现神经干细胞移植分化为神经细胞的潜能具有发育 阶段的依赖性，说明成体中的神经干细胞分化潜能受到一 定的限制。
假说3
细胞由成熟状态去分化为较原始状态，随后再分化
为成熟的其他类型细胞，“克隆羊多利”明确显示细 胞的遗传信息可以被再程序化，体细胞可以去分化成 为多能干细胞.
低等脊椎动物的研究，显示损伤部位可以出现与胚
胎发育类似的未分化细胞进行修复，嵘螺的研究表明 其通过局部已分化终末细胞去分化完成修复功能.
• 分化就是受精卵发育成成体的过程中，细胞完成 结构功能定向改变的过程，实质是基因选择性表 达的结果。
❖成体干细胞不存在组织相容性的问题，治疗时可避
免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。
❖胚胎干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化
是“非定位性”的。目前，尚不能控制胚胎干细胞在 特定的部位分化成相应的细胞，容易导致畸胎瘤。
❖成体干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。
二 分化
目前，比较一致的看法是：
❖成体干细胞是一种尚未终末分化的、处于干细胞/祖
• 去分化就是脱分化，分化细胞失去其特有结构而 变成具有未分化细胞特征的过程。
• 在动物中, 去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。 在植物中, 去分化细胞成为薄壁细胞, 称为愈伤组 织(callus)。去分化往往随之又发生再分化 (redifferentiation)。
1、骨髓干细胞 2、神经干细胞 3、肝干细胞 4、骨骼肌干细胞
性
特征
➢增生活跃
组织（如黏 膜、骨髓）
➢不活跃组
广 泛
组织（如神
性 经脂肪、肺
部）。
可调控性
➢高度依赖于干细胞所处的三维空间结构和多维的分化信号。
➢微环境中的细胞因子、同种或异种细胞之间的接触、细胞外基质成
分等对成体细胞的分化方向与进程起到重要的调控作用。
成体干细胞分化的可塑性
目前对于可塑性的机制有几种假说:
❖造血干细胞
HSC移植至不同的体内微环境，可分化为3个胚层的各种
类型细胞，包括心肌、骨骼肌、血管内皮系统、肝细胞、 肺泡、食道、肠道、胃、胆管以及皮肤和神经细胞等。
HSC细胞在体外培养时，发现血细胞系之间，即淋巴细胞
系与髓性细胞系之间和系内也存在分化方向的转变。
Hematopoiesis 造血
Common lymphoid progenitor （淋巴系）