干细胞与组织工程

胚胎干细胞诱导分化
造血细胞
上皮细胞
心肌、横纹肌细胞
胚胎干细胞分化为特定器官
Stem Cell and Gene Therapy
?基因治疗的两条途径： ? 体外途径：从病人体内获取细胞，体
外培养并进行基因转移后，重新输入 患者体内；
? 体内途径：直接将基因或改造后的病 毒（插入目的基因）导入人体患病组 织中；
?转基因干细胞可维持、增强或抑制其增殖分 化（产生新组织）的能力；
?转基因干细胞可使插入基因在其重建的组织 中持续表达
The Gene Therapy of
Hematopoietic Stem Cell
造血干细胞基因治疗
? 需要将外源基因整合到染色体上，因此常用逆转录 病毒；
? 造血干细胞转腺苷脱氨酶基因（ ada ），6年后在外 周血淋巴细胞尚可检测到表达；
间复合体； ?可降解材料在组织培育成熟后逐渐消失；
Progresses of the Research of Tissue Engineering (1)
?人工皮肤“Apligraf”已经在美国面市；
?2000年8月日本筑波大学把鼠肝干细胞体外培 养后移植到肝功能衰竭的鼠肝中，40天后干 细胞发育成新的肝组织，分泌出鼠肝特异清 蛋白。
Three Factors of Gene Therapy
?治疗基因或其它核苷酸； ?可携带治疗基因进入靶细胞的载体； ?将治疗基因-载体导入靶组织的装置（导
管、注射器等）；
Pathways of inducing gene into ES
?显微注射； ?逆转录病毒介导； ?电脉冲介导； ?基因重组（定点整合，基因打靶）； ?基因敲除（定点敲除）
The Kinds of Vector for Gene Therapy
Virus Vectors
?腺相关病毒 ?逆转录病毒 ?疱疹病毒； ?甲病毒；
弱免疫源性； 高效稳定转染非增殖 细胞； 较长期表达外源基因； 较低的致感染力；
缺点： 安全性不够理想； 操作难度较大；
Non-virus Vectors
The Key of Gene Therapy
?选择安全、无毒、容易穿过细胞膜的基 因载体是将治疗基因导入细胞内的关键。
?理想载体的条件：
? 易获得高滴度的纯品； ? 能稳定、高效地转染体内非增殖状态的细胞； ? 可以长期、稳定地表达外源基因而不会引起细胞毒
性、感染或免疫应答； ? 能特异地识别靶组织，在其中表达外源基因；
Progresses of the Research of Tissue Engineering (4)
?2002年7月美国的弗里德兰德等将实验鼠骨 髓的“内皮祖细胞”注入鼠眼，后者会附着 在视网膜内的星形细胞上，与原有血管相结 合形成新血管。
? 2002年9月美国波士顿弗西斯研究中心从小 猪体内提取牙齿干细胞，用酶催化后，放入 可降解牙模中，再植入小鼠腹部。在 30周内， 这些细胞长成包含珐琅质和牙质的牙冠。
Progresses of the Research of Tissue Engineering (3)
?2002年3月美国麻省理工学院罗伯特 ?兰格等 利用人胚干细胞培育出可能形成血管的组织， 将它们注入免疫抑制的鼠中，未受排斥， 14 天后形成毛细血管网。
?2002年6月澳大利亚的莫纳什大学研究人员在 世界上首次利用人干细胞培育出完整的功能 齐全的胸腺。
重组载体如何进入细胞？
?Virus ：自主特异侵入； ?Naked DNA ：微注射或基因枪； ?Cationic polymer vector ：与细胞膜融
合;
缺点：
易被降解；
特异性不强；
The Advantages of Transgenic Stem Cell Therapy
转基因干细胞治疗的优点
?裸DNA（Naked DNA）； ?脂质体载体（Liposome vector）； ?阳离子多聚物载体（Cationic polymer
vector）；
Safety, Easy to manipulate
How could the reconstructed vectors pass into cell?
针对患者组织或器官缺损的情况，利用 干细胞工程技术，诱导细胞定向分化，为其 提供空间支持材料，在体内外培育出所需的 人体组织。
今后可能进一步培育出人造器官。
Three Steps on the Research of Tissue Engineering
?制备干细胞，诱导定向分化； ?建立由细胞和可降解材料构成的三维空
干细胞与组织工程
梁洁 2006.10.14
Stem Cell and Tissue Engineering
干细胞与组织工程
?组织、器官损伤或功能障碍Baidu Nhomakorabea人类疾病和死 亡的最主要原因。
?现有组织、器官缺损的治疗途径及缺陷： ? 自体组织移植； ? 异体组织移植； ? 人工合成组织代用品；
Tissue Engineering
? 标记造血干细胞移植治疗急性白血病儿童， 8年后 尚可在外周血中检测到标记的血细胞；
? 造血干细胞基因治疗的临床效果大多不理想；
Neural Stem Cell (NSC)
神经干细胞（1）
?1992年，Reynolds 等首先从胎鼠和成鼠的 纹状体分离得到神经干细胞，形成球形细胞 团；可分化为神经系统的三种主要细胞：神 经元细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞；
?2002年2月日本京都大学再生医学科学研究所 用鼠胚胎干细胞培育出胰岛细胞。
Progresses of the Research of Tissue Engineering (2)
?2002年2月美国马萨诸塞州的先进细胞技术公 司从母牛耳朵取皮肤细胞的细胞核，与去核 卵电激融合，形成早期胚胎。取出其中的胚 胎干细胞，放在肾形可降解“支架”上生长， 获得外形和功能都似 牛肾的微型器官 ，可泌 尿，存活数月，不被排斥。
Progresses of the Research of Tissue Engineering (5)
?2002年10月韩国与美国的科学家把干细胞置 于可被吸收的生化塑料小架子上，再放到受 中风严重破坏的老鼠脑部。 一个月之内，干 细胞形成了新的脑部组织 ，还刺激原有的脑 细胞生长。受损的部位已经大部分恢复。