干细胞 PPT课件
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干细胞技术ppt课件
体细胞。在有些情况下，这两个概念是一样的。
祖细胞分别存在于生物的各种成体组织中，负
责组织损伤后的修复再生过程。在损伤发生后，祖
细胞可以被动员激活，大量增殖并迁移到受损部位，
分化成成熟的细胞，替换受损的组织。
在人体的多种组织器官中都已鉴定到相应的祖
细胞，例如：血液祖细胞、皮肤祖细胞、小肠祖细
胞、肺脏祖细胞等等。由于祖细胞具有帮助组织器 官修复再生的“神奇”功能，因此科学家们正尝试 培养祖细胞并将其移植到患者体内，用来治疗多种 退行性以一种特定的方式呈 现出来，才能发挥它们的作用
发展一种成功的干细胞疗法，最大的困难之一是，如何
让这些干细胞按照我们所需要的方式表现出来，困难之
二是，一旦干细胞移植进入体内，怎样才能让它们以一 种正确的方式与体内其它细胞整合与发挥功能。例如， 为了治疗许多神经系统的疾病，干细胞植入体内后，需 要成长为特定类型的神经元细胞。并且它们也需要知道
2. 迄今被广泛接受和疗效确定的干细胞疗法很少
已被严格的临床试验所证实的干细胞所能治疗的疾病类 型仍然非常有限。 疗效最确定和最广泛使用的干细胞疗法是：造血干细胞 移植用于治疗血液系统和免疫系统疾病，或者用于特定癌症 治疗所造成的血液系统损伤的修复治疗。 对于骨、软骨、皮肤和角膜疾病或损伤的再生和修复治 疗，可以使用来源于这些特定组织的干细胞。 这些干细胞疗法是被医学界公认为安全和有效的，也是 国家所允许的合法干细胞治疗，可以收费的。 还有就是近年来刚批准的免疫细胞治疗癌症的，主要是 DC-CIK免疫细胞，严格说还不能算是真正的干细胞。
对称分裂
非对称分裂 • 干细胞与祖细胞
细胞在彻底分化前，能转化成某种中间细胞， 这种中间细胞被称作祖细胞或前体细胞。 与干细胞不同，祖细胞的分化具有更多的明确 性，也就是说，只能分化为一些目标细胞。它们另 外一个最重要的区别是：干细胞可以无限增殖，而
干细胞精品PPT课件
退行性病变 自体免疫性疾病
21
多能干细胞的来源：
直接从处于胚泡阶段的人类胚胎
人胚
的内细胞团分离出来
从终止妊娠胎儿组织中分离出来
体细胞核转移（SCNT）技术重组获取
22
23
重要突破：皮肤细胞能被诱导成为多能干细胞 (2006,Cell)
2007年11月20 日，日美科学 家同天宣布：
Sox2 Klf4
Oct4
c-Myc
小鼠成纤维细胞
（即干细胞的可塑性）（后述）
8
（四）干细胞增殖与分化的微环境 1、分泌因子 2、受体介导的细胞间相互作用 3、胞间基质和整合素
9
三、干细胞的分类及相关知识 （一）按发育进程进行分类
胚胎干细胞 （embryonic stem cell, ESC)
胚胎生殖细胞（胚胎生殖干细胞） （embryonic germ cell, EGC)
成纤维细胞中转入关键基因，得到iPS 细胞
iPS Cells(诱导性多能干细胞）
24
诱导性多能干细胞被诱导分化成运动神经元：
25
3、（成体）多能干细胞 （multipotent stem cell）
指multipotent”描述 的“多潜能”与胚胎干细胞用的 “pluripotent ”描述的“多潜能”有质的差 异。成体多能干细胞具有分化出多种组织 细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体 的能力。
成体干细胞（成人干细胞） （adult stem cell)
10
1、胚胎干细胞（ESC） 指来自胚泡（blastocyst）（胚胎早
期4~5天）内细胞团（inner cell mars）的 一组二倍体细胞，分化具多能性。
从胚泡分离后可培养成ESC。
21
多能干细胞的来源：
直接从处于胚泡阶段的人类胚胎
人胚
的内细胞团分离出来
从终止妊娠胎儿组织中分离出来
体细胞核转移（SCNT）技术重组获取
22
23
重要突破：皮肤细胞能被诱导成为多能干细胞 (2006,Cell)
2007年11月20 日，日美科学 家同天宣布：
Sox2 Klf4
Oct4
c-Myc
小鼠成纤维细胞
（即干细胞的可塑性）（后述）
8
（四）干细胞增殖与分化的微环境 1、分泌因子 2、受体介导的细胞间相互作用 3、胞间基质和整合素
9
三、干细胞的分类及相关知识 （一）按发育进程进行分类
胚胎干细胞 （embryonic stem cell, ESC)
胚胎生殖细胞（胚胎生殖干细胞） （embryonic germ cell, EGC)
成纤维细胞中转入关键基因，得到iPS 细胞
iPS Cells(诱导性多能干细胞）
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诱导性多能干细胞被诱导分化成运动神经元：
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3、（成体）多能干细胞 （multipotent stem cell）
指multipotent”描述 的“多潜能”与胚胎干细胞用的 “pluripotent ”描述的“多潜能”有质的差 异。成体多能干细胞具有分化出多种组织 细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体 的能力。
成体干细胞（成人干细胞） （adult stem cell)
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1、胚胎干细胞（ESC） 指来自胚泡（blastocyst）（胚胎早
期4~5天）内细胞团（inner cell mars）的 一组二倍体细胞，分化具多能性。
从胚泡分离后可培养成ESC。
干细胞简介.ppt
2024/3/16
干细胞简介
三、干细胞的特点
❖ 干细胞广泛存在于动物各种组织中，甚至在一 些普遍被认为不可再生的组织里也存在，如脑；
❖ 干细胞分裂生成的子细胞中，有一个细胞的性 质必与母细胞相同，从而保持无限分裂的能力， 另一个细胞或亦与母细胞性质相同，或进行不 可逆转分化；
❖ 干细胞有巨大的分化潜能，其分化具有可塑性； ❖ 干细胞基因若发生突变，将给机体组织带来巨
❖ 新的生命的技术对旧有伦理标准产生挑战是正常的，现 有标准也应随社会的进步有所改进，但我们应该把握伦 理学的最基本原则，那就是：有利、尊重、公正和互助。
2024/3/16
干细胞简介
干细胞简介
2024/3/16
❖ 干细胞研究是一门新兴的生物高技术学科， 它与“人类基因组计划”共同被认作21世纪 生命科学领域的两大热点。因其具有不可 估量的医学价值，可促使科学家们重新认 识细胞生长、分生、生物发育机制等基本 生命规律，1999年末，美国Science(《科 学》)杂志将“干细胞研究新发现”列为年 度世界十大科学成果之首。
大损伤。
2024/3/16
干细胞简介
四、干细胞的可塑性
可塑性是指来自于一种组织的成体干细胞 产生另一种组织的能力。在不同的外界条 件下，干细胞可分裂成不同的组织。因此， 在利用干细胞进行组织器官移植时，必须 先对其在体外定向培养，而且移植前要人 为除去未分化的细胞。否则，如果直接将 干细胞植入生物体，或植入时仍留有干细 胞，在体内的特定条件下，干细胞极有可 能发生不定向的瘤状分化。
2024/3/16
干细胞简介
一、什么是干细胞 二、干细胞的分类 三、干细胞的特点 四、干细胞的可塑性(Plasticity) 五、获取干细胞的途径 六、干细胞的应用 七、干细胞所引发的伦理和社会问题
干细胞ppt课件
11
三，干细胞的分类
根据发育阶段：
胚胎干细胞(embryonic stem cell) ：具有分化 为机体任何一种组织器官潜能的细胞。 成体干细胞(somatic stem cell)：由胚胎干细 胞分化形成的，只能分化为相应组织器官内 的功能细胞。
12
一，胚胎干细胞定义
胚胎干细胞（embryonic stem cell，简称ES细胞）是 从着床前胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外分化抑 制培养分离的一种全能性细胞系，可以分化成任何一 种组织类型的细胞。
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胚胎干细胞具有全能性，能够分化成全身200多种细 胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。
14
二，胚胎干细胞的特征
形态特征 体积小、核大，有一个或多个核仁；胚胎干细胞 克隆紧密堆积，无明显的界限，形似鸟巢。 生化特征 碱性磷酸酶呈强阳性； 端粒酶活性高，具有长的端粒； 表达早期胚胎细胞的阶段特异性抗原。 遗传学特征 染色体数目和核型与来源细胞保持一致。 胚胎干细胞在体外不断增殖且维持遗传的稳定性（正 常的核型及端粒的长度）
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三、人胚胎干细胞建系
建系步骤：
1. 获取早期发育的胚胎 2. 分离囊胚的内细胞群 3. ES细胞体外培养，细胞非 分化增殖 4. ES细胞的鉴定 5. ES的传代和冻存
16
着床前胚胎发育
17
1998年， Dr. Thomson从体外受精的人类胚胎的囊胚期内细胞 群中直接分离多能干细胞进行培养，分离到五个细胞系。这些 细胞系被继续培养了五至六个月，传了32代仍可继续生长。 同年，Dr. Gearheart从终止妊娠的胎儿组织中得到原始的生 殖细胞，在体外培养九个月，这些细胞具有与Thomson分离的 人ES细胞同样的生物学特性。
干细胞概述ppt课件
8
9
干细胞是目前人类组织器官功能再生的唯一希望
10
Part 1 干细胞
干 细 胞 （ Stem-cell ） 即 为 起
源细胞，是指尚未发育成熟的细胞， 它具有多分化潜能和自我复制的功能 ，在特定条件下，可以分化成不同的 功能细胞，形成多种组织和器官。
干细胞形态
干细胞分类
✓ 按分化能力可分为全能干细胞 (totipotent stem cells)、多能干细 胞 (pluripotent stem cells)以及单能干细胞 (unipotent stem cells) ；
以往认为，中枢神经系统的神经元在出生前或出生后不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳动 物的脑组织仍可不断产生新的神经元，成人脑组织中同样存在NSC,主要是在侧脑室下层(SVZ)和海马齿状回两处。
目前多使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，即诱导NSC的细胞周期不断循环往复，从而阻止其分化过程。永 生化的NSC具有较好的生物学特性，它们能自我复制并在体外大量增殖，在移植人体内后仍具有多向分化潜能，同 时可被转染并稳定地表达外源基因。
25
神经干细胞
根据部位分类神经嵴干细胞(neural crest stemcell，NCSC)和中枢神经干细胞(CNS-SC)。
外周神经干细胞(PNS-SC)，既可发育为外周神经细胞、神经内分泌细胞和Schwann氏细胞，也能分化为色素细胞 (pigmented cell)和平滑肌细胞等。NSC一般是指存在于脑部的中枢神经干细胞(CNS-SC)，其子代细胞能分化成为 神经系统的大部分细胞。
两位科学家山中伸弥和汤姆斯共同获得诺贝尔医学奖
2
不能神话也不能妖魔化干细胞
心脑血管疾病、恶性肿瘤、病毒性疾病、遗传病仍是医学领域4大生 命科学难题，目前全球治疗效果有限，干细胞也不例外。
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干细胞是目前人类组织器官功能再生的唯一希望
10
Part 1 干细胞
干 细 胞 （ Stem-cell ） 即 为 起
源细胞，是指尚未发育成熟的细胞， 它具有多分化潜能和自我复制的功能 ，在特定条件下，可以分化成不同的 功能细胞，形成多种组织和器官。
干细胞形态
干细胞分类
✓ 按分化能力可分为全能干细胞 (totipotent stem cells)、多能干细 胞 (pluripotent stem cells)以及单能干细胞 (unipotent stem cells) ；
以往认为，中枢神经系统的神经元在出生前或出生后不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳动 物的脑组织仍可不断产生新的神经元，成人脑组织中同样存在NSC,主要是在侧脑室下层(SVZ)和海马齿状回两处。
目前多使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，即诱导NSC的细胞周期不断循环往复，从而阻止其分化过程。永 生化的NSC具有较好的生物学特性，它们能自我复制并在体外大量增殖，在移植人体内后仍具有多向分化潜能，同 时可被转染并稳定地表达外源基因。
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神经干细胞
根据部位分类神经嵴干细胞(neural crest stemcell，NCSC)和中枢神经干细胞(CNS-SC)。
外周神经干细胞(PNS-SC)，既可发育为外周神经细胞、神经内分泌细胞和Schwann氏细胞，也能分化为色素细胞 (pigmented cell)和平滑肌细胞等。NSC一般是指存在于脑部的中枢神经干细胞(CNS-SC)，其子代细胞能分化成为 神经系统的大部分细胞。
两位科学家山中伸弥和汤姆斯共同获得诺贝尔医学奖
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不能神话也不能妖魔化干细胞
心脑血管疾病、恶性肿瘤、病毒性疾病、遗传病仍是医学领域4大生 命科学难题，目前全球治疗效果有限，干细胞也不例外。
干细胞ppt课件
any cell of the extraembryonic membranes (e.g., placenta).
ppt精选版Lawrence M. Hinman
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多潜能（ Pluripotent）干细胞—是具有自我更新 能力和高度增殖以及多向分化潜能，并可以定向 诱导分化为三个胚层中所有种类的去了发育成完整个体的能力，发育潜能 受到一定限制。
• 在体外培养扩增时,经遗传操作、选择和 冻存,均不失其全能性;在不同生长条件 下具有不同的功能状态。
ppt精选版Lawrence M. Hinman
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成体干细胞横向分化的普遍性
n 预测并阐明横向分化机制,就有可能利用 病人自身健康组织的干细胞诱导分化成 病损组织的功能来治疗疾病。
n 这样既可解决免疫排斥问题,又可避免胚 胎细胞来源不足和社会伦理问题。
发育生物学的新领域
第十九章 干细胞
近年来在干细胞理论和技术研究方面取得 了长足的进展。 1999 年12 月,美国《科学》杂志把干细胞生物 学和以干细胞临床应用为内容的干细胞生物 工程评为20 世纪世界科学进展的最重要领域 。 已经成为继人类基因组大规模测序之后最具 活力、最有影响和最有应用前景的生命科学 研究领域之一。
2004-2005 韩国研究者黄禹锡(Hwang Woo-suk)声称利用体细胞核 转移技术培育出几种人类胚胎干细胞系，后来被证实是伪造的
2006 英国科学家用脐带血干细胞分化出第一个人造肝细胞
ppt精选版Lawrence M. Hinman
6
干细胞的起源和进展
2007.1 科学家发现在羊水中存在一种新型干细胞，它可以在研究与治疗 中替代胚胎干细胞
2008.3 自体间充质干细胞成功治疗关节变性病
干细胞简介ppt课件
治疗肾病 治疗糖尿病 治疗小儿脑瘫 治疗自闭症 治疗肝硬化
干细胞治疗肾病
干细胞移植治疗肾病的原理： 因干细胞具有“无限”增殖，多向分化潜能，具有造血支持，免疫调控 和自我复制等特点。可作为理想的“种子”细胞用于病变引起的组织器官损伤 修复。近年来基础研究发现干细胞可分化成肾固有细胞，肾实质细胞等，所以 干细胞移植后对肾脏功能具有良好的修复和重建作用。
前景
影响角化细胞的活性和生长因素，刺激角化细胞迁移和 表皮水平 上皮化，刺激表皮细胞分化和矫正，强烈促进表皮修复 在干细胞相关研究这么多年的发展中，干细胞美容的真正应用还只在整形外 和愈合。 科，干细胞美容的相关研究更多是在实验室的研究阶段，还没有一项干细胞产品 真正推向了市场。
真皮水平 刺激成纤维细胞活性，增强细胞外基质收缩和构造，提供 皮肤养分促进皮肤伤口愈合和功能再生。 增强对环境侵袭、紫外线、污染物、刺激物、敏化剂、炎 性细胞的抵抗力，巩固、增强皮肤张肌，增强皮肤弹性， 刺激疤痕组织褪色，减少瘢痕形成，延缓皮肤衰老。
2018/11/4
干细胞治疗肾病的特性和优势 ● 具有强大的增殖能力和多向分化潜能，能够增殖分化并产生大量后代 ● 通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫 反应，从而发挥免疫重建的功能。
0.
● 具有来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有 干细胞特性。
● 低免疫原性。因细胞处于原始状态，不易被识别，所以不存在免疫排斥 的特性，没有血型匹配问题。 ● 长期传代不改变生物学特性。可分化成肾固有细胞，肌细胞，肝细胞，成 2018/11/4 骨细胞，软骨细胞等多种细胞的能力
皮肤整 体水平
但是！！！
翟中和院士表示，干细胞治疗疾病还处在初级基础阶段，干细胞在医疗方面到都 还不能做到有规律的使用。如果从人的胚胎里获取人体干细胞，还涉及到一个生命伦 理的问题。包括利用干细胞治疗白血病也是处在探索阶段，至于利用干细胞来达到美 容除皱，还为时过早。
干细胞治疗肾病
干细胞移植治疗肾病的原理： 因干细胞具有“无限”增殖，多向分化潜能，具有造血支持，免疫调控 和自我复制等特点。可作为理想的“种子”细胞用于病变引起的组织器官损伤 修复。近年来基础研究发现干细胞可分化成肾固有细胞，肾实质细胞等，所以 干细胞移植后对肾脏功能具有良好的修复和重建作用。
前景
影响角化细胞的活性和生长因素，刺激角化细胞迁移和 表皮水平 上皮化，刺激表皮细胞分化和矫正，强烈促进表皮修复 在干细胞相关研究这么多年的发展中，干细胞美容的真正应用还只在整形外 和愈合。 科，干细胞美容的相关研究更多是在实验室的研究阶段，还没有一项干细胞产品 真正推向了市场。
真皮水平 刺激成纤维细胞活性，增强细胞外基质收缩和构造，提供 皮肤养分促进皮肤伤口愈合和功能再生。 增强对环境侵袭、紫外线、污染物、刺激物、敏化剂、炎 性细胞的抵抗力，巩固、增强皮肤张肌，增强皮肤弹性， 刺激疤痕组织褪色，减少瘢痕形成，延缓皮肤衰老。
2018/11/4
干细胞治疗肾病的特性和优势 ● 具有强大的增殖能力和多向分化潜能，能够增殖分化并产生大量后代 ● 通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫 反应，从而发挥免疫重建的功能。
0.
● 具有来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有 干细胞特性。
● 低免疫原性。因细胞处于原始状态，不易被识别，所以不存在免疫排斥 的特性，没有血型匹配问题。 ● 长期传代不改变生物学特性。可分化成肾固有细胞，肌细胞，肝细胞，成 2018/11/4 骨细胞，软骨细胞等多种细胞的能力
皮肤整 体水平
但是！！！
翟中和院士表示，干细胞治疗疾病还处在初级基础阶段，干细胞在医疗方面到都 还不能做到有规律的使用。如果从人的胚胎里获取人体干细胞，还涉及到一个生命伦 理的问题。包括利用干细胞治疗白血病也是处在探索阶段，至于利用干细胞来达到美 容除皱，还为时过早。
干细胞的进展和应用PPT课件
案例二：成体干细胞治疗心肌梗死的临床试验
总结词：应用前景
详细描述：成体干细胞治疗心肌梗死的应用 前景非常广阔。目前，研究者们正在探索如 何优化成体干细胞的移植方法，提高治疗效 果，降低副作用和风险。未来，成体干细胞 治疗心肌梗死有望成为一种有效的治疗方法
，为心肌梗死患者带来希望。
案例三：诱导多能干细胞治疗帕金森病的研究
干细胞的进展和应用ppt课 件
目录
• 干细胞简介 • 干细胞的进展 • 干细胞的应用 • 干细胞面临的挑战和前景 • 案例研究
01
干细胞简介
干细胞的定义
01
干细胞是一种具有自我复制和多 向分化能力的细胞，可以分化成 不同类型的细胞，用于修复和替 代受损细胞。
02
干细胞可以在胚胎发育过程中出 现，也可以在成年人体内某些组 织器官中存在。
详细描述：尽管胚胎干细胞治疗糖尿病的研究仍处在早期阶段，但这一领域的前景非常广阔。如果能够解决伦理和法律问题 ，胚胎干细胞治疗糖尿病有望成为一种有效的治疗方法，为糖尿病患者带来福音。
案例二：成体干细胞治疗心肌梗死的临床试验
总结词：临床试验
VS
详细描述：成体干细胞具有自我更新 和多向分化的能力，可以从多种组织 中获取。近年来，成体干细胞治疗心 肌梗死的研究取得了重要进展。研究 者们通过临床试验发现，成体干细胞 可以促进心肌再生和血管生成，改善 心肌功能，降低心肌梗死的死亡率。
定向诱导分化是指将胚胎干细胞诱导成特定的细胞类型，用 于替代疗法或疾病研究。目前已经成功诱导分化出了心肌细 胞、胰岛细胞、神经细胞等。这些定向诱导分化的细胞在治 疗疾病和药物研究中具有广阔的应用前景。
成体干细胞的研究进展
成体干细胞是存在于成年组织中的未分化细胞，具有自我 更新和多向分化的能力。近年来，成体干细胞的研究也取 得了重要进展，包括发现新的成体干细胞类型、研究成体 干细胞的分化机制等。
各类干细胞应用特点研究比较PPT课件
成体干细胞
总结词
存在于成体组织中，具有有限的分化能力。
总结词
来源广泛，易于获取。
详细描述
成体干细胞是存在于成年动物组织中的干细胞，具有一定 的自我更新和分化能力，能够修复和替换受损的组织，用 于治疗心肌梗死、脑卒中等疾病。
详细描述
成体干细胞的来源广泛，可以从骨髓、脂肪、皮肤等组织 中获取，相对容易获取，且伦理和法律限制较少。
干细胞治疗
干细胞治疗是一种具有巨大潜力的治疗方法，能够修复受损组织、治疗多种疾病。目前， 干细胞治疗已在许多临床试验中取得显著成果，但仍需进一步研究以提高疗效和安全性。
干细胞药物研发
随着干细胞技术的不断发展，越来越多的干细胞药物进入临床试验阶段。这些药物在抗击 癌症、神经退行性疾病等方面展现出巨大潜力，但仍需解决药物制备、储存和运输等问题 。
随着科技的不断进步， 需要不断探索新的干细 胞分离、培养和分化技 术，以提高干细胞的产 量和质量，降低成本， 为临床应用提供更好的 支持。
目前，干细胞技术主要 应用于治疗某些特定疾 病，但其在美容、保健 等领域也有广阔的应用 前景。未来，可以进一 步拓展干细胞技术的应 用领域，满足更多人群 的需求。
干细胞再生医学
干细胞再生医学是利用干细胞的分化能力来修复或替换受损组织的治疗方法。目前，该领 域在心脏、肝脏和肾脏等器官修复方面取得了一定的进展，但仍需进一步研究以提高治疗 效果和降低副作用。
对未来研究的建议与展望
加强基础研究
创新技术发展
拓展应用领域
加强法规监管
为了更好地利用干细胞 技术，需要加强干细胞 生物学、分子机制等方 面的研究，深入了解干 细胞的生长、分化和调 控机制。
干细胞是具有自我复制和多向分化能力的原始细胞，可以在一定条件下分化成为不同类型的细胞。根据其发育阶 段和分化潜能，干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。胚胎干细胞具有全能性，可以分化成为任何类型 的细胞；而成体干细胞则具有多能性，可以分化成为特定类型的细胞。
干细胞治疗PPT课件
16
.东北师范大学
供体细胞核与受体细胞质相互作用
核移植后,延长核质相互作用时间可促 进核重塑及发育程序的重编程。
G0与G1早期细胞此时DNA合成未开始， 细胞活动缓慢，移入卵母细胞后需用 较长时间从抑制状态恢复，这恰好利 于卵母细胞质对移植核的再编程过程。
17
.东北师范大学
干细胞治疗
18
.
干细胞治疗的特点
括营养、生长及抗凋亡因子等。 促进细胞间传导能力，包括电刺激、
电传导、细胞连接、传导通路重建、 离子通道开放与介质释放等。
20
.
干细胞移植的安全性问题
除结果观察外，移植后一般不易证实在 靶器官中能否产生足够的效应细胞。
异源污染：是否能避免动物性污染。 致癌性：干细胞体外培养扩增能否形成
突变积累，干细胞有形成畸胎瘤的倾向。 移植稳定性：移植后的免疫排斥问题。
瞬间性钙震荡是精子入卵后引起激 活及胚胎发育的基础。震荡频率、 振幅及持续时间都将影响胚胎发育。
凡能引起钙震荡的方法都能激活卵 母细胞及核移植胚胎。
11
.东北师范大学
受精瞬间触发的卵细胞钙震荡 (calcium wave)
12
.东北师范大学
重组胚孤雌激活的常用方法
电激活:高压直流脉冲形成瞬间微孔， 钙离子进入，卵母细胞激活，多次脉 动可提高激活率。
40
.
脐带间充质干细胞移植治疗结果
8例患者均移植成功，中途无脱落。 治疗有效：对肌强直、震颤等症状改
善显著。与移植前相比专业评分有所 降低，差异比较明显。 治疗无效：对运动迟缓、体位不稳等 症状未见改善，主要可能是观察期较 短的原因。
41
.
间充质干细胞治疗帕金森病的可能机制
.东北师范大学
供体细胞核与受体细胞质相互作用
核移植后,延长核质相互作用时间可促 进核重塑及发育程序的重编程。
G0与G1早期细胞此时DNA合成未开始， 细胞活动缓慢，移入卵母细胞后需用 较长时间从抑制状态恢复，这恰好利 于卵母细胞质对移植核的再编程过程。
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.东北师范大学
干细胞治疗
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干细胞治疗的特点
括营养、生长及抗凋亡因子等。 促进细胞间传导能力，包括电刺激、
电传导、细胞连接、传导通路重建、 离子通道开放与介质释放等。
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干细胞移植的安全性问题
除结果观察外，移植后一般不易证实在 靶器官中能否产生足够的效应细胞。
异源污染：是否能避免动物性污染。 致癌性：干细胞体外培养扩增能否形成
突变积累，干细胞有形成畸胎瘤的倾向。 移植稳定性：移植后的免疫排斥问题。
瞬间性钙震荡是精子入卵后引起激 活及胚胎发育的基础。震荡频率、 振幅及持续时间都将影响胚胎发育。
凡能引起钙震荡的方法都能激活卵 母细胞及核移植胚胎。
11
.东北师范大学
受精瞬间触发的卵细胞钙震荡 (calcium wave)
12
.东北师范大学
重组胚孤雌激活的常用方法
电激活:高压直流脉冲形成瞬间微孔， 钙离子进入，卵母细胞激活，多次脉 动可提高激活率。
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脐带间充质干细胞移植治疗结果
8例患者均移植成功，中途无脱落。 治疗有效：对肌强直、震颤等症状改
善显著。与移植前相比专业评分有所 降低，差异比较明显。 治疗无效：对运动迟缓、体位不稳等 症状未见改善，主要可能是观察期较 短的原因。
41
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间充质干细胞治疗帕金森病的可能机制
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1997 白血病起源于造血干细胞的发现证实了肿瘤干细胞的存在
1998 Thomson等建立第一个人胚胎干细胞系 1996 克隆羊Dolly诞生
2000s 很多报道表明成体干细胞具有可塑性 2001 美国Advanced Cell Technology公司的科学家首次采用克隆技
术培育出人类早期胚胎（6个分裂球） 2004-2005 韩国研究者黄禹锡(Hwang Woo-suk)声称利用体细胞核
② 胚胎生殖细胞（Embryonic germ cells，EG）：来自胎 儿性腺的原生殖细胞；
③ 胚胎肿瘤细胞（Embryonic Carcinoma Cells, EC）：来 自畸胎瘤，但为非整倍体细胞。
19
胚胎生殖细胞（Embryonic germ cells，EG） 指来自于5-10周龄的胚胎性腺区的早期生殖细胞。
在发育后期，性腺区发育成睾丸或卵巢，原始生殖细 胞（primordial germ cell，PGC）产生精子或卵子。
胚胎肿瘤细胞（Embryonic Carcinoma Cells, EC） 是来源于恶性畸胎瘤的一种多潜能干细胞。畸胎瘤
是由机体内幼稚生殖细胞发生变异而形成的肿瘤。恶 性畸胎瘤内既含有各种各样分化成熟的组织，还含有 一些未分化的、能不断增殖的干细胞，因其形态和发 育潜能都类似胚胎细胞，而且是恶性的，故称其为胚 胎肿瘤细胞。
来自自体的干细胞治疗不会产生免疫反应
肿瘤形成率相对较低
遗传改造较难（由于细胞数量少，而且难于 培养），可采用细胞融合进行基因治疗。 异体移植需考虑配型
已用于临床治疗（如治疗白血病和淋巴瘤）16
根据分化潜能分类
1.全能干细胞（Totipotent stem cell） 2.多潜能干细胞（Pluripotent stem cell） 3.多能干细胞（Multipotent stem cells） 4.单能干细胞（Unipotent stem cell）
5
干细胞的起源和进展
1896 E.B Wilson首次用这个名词描述寄生虫生殖系的祖细胞 1963 Till和McCulloch发现小鼠骨髓中存在能够自我更新的细胞 1968 骨髓移植治疗重症联合免疫缺陷综合症(SCID)获得成功 1978 在人类的脐带血中发现存在造血干细胞
1981 Evans和Kaufman建立小鼠胚胎干细胞系
细胞核转移技术制备猴胚胎干细胞成功
2007.10 Mario Capecchi, Martin Evans和Oliver Smithies分获诺 贝尔生理和医学奖，奖励他们在胚胎干细胞和小鼠基因“敲除”方面的 贡献
2007.11 日本科学家宣布成功把人体皮肤细胞（纤维原细胞）改 造成类似胚胎干细胞的多潜能干细胞—诱导性多潜能干细胞
有病毒感染的风险（来自饲养细胞和血清） ，需建立不依赖饲养细胞、不依赖血清生长 的胚胎细胞系
化潜能多样，主要为多能（ multipotent） 干细胞 虽然数目有限，个体特异性的成体干细胞较 容易获得。需要外科方法的的介入来分离组 织 (入骨髓穿刺、鼻粘膜活检等）。细胞分 离的技术要求不高 该方面的问题较少，主要是提取成体干细胞 要获得捐助者的知情同意，分离的细胞是否 可以进行买卖等 在体外培养很难生长，在体外环境中不能自 我更新
受损的小鼠肝脏内，在 肝胆管周围存在FoxL1 表达阳性（水蓝色）的 肝干细胞，它们被肝纤 维细胞（品蓝）所包裹 ，构成了干细胞生存和 发挥功能的微环境。
26
干细胞自我更新与分化的调控
内源性调控
Wnt 信号通路 TGF-β 转化生长因子-β bFGF 碱性成纤维细胞生长因子
细胞内多级水平的分子调控
BMP 骨形成蛋白 S1P 鞘氨醇-1-磷酸
外源性调控（干细胞微环境）PBDDGNFF
血小板来源的生长因子 脑源性神经营养因子
细胞因子
细胞间的相互作用
细胞外基质
环境的理化性质
27
内容
第一节 干细胞生物学 第二节 干细胞工程原理与技术
28
第二节 干细胞工程原理与技术
干细胞的来源 干细胞的分离和培养 干细胞定向诱导分化 干细胞检测方法
转移技术培育出几种人类胚胎干细胞系，后来被证实是伪造的 2006 英国科学家用脐带血干细胞分化出第一个人造肝细胞
6
干细胞的起源和进展
2007.1 科学家发现在羊水中存在一种新型干细胞，它可以在研究与治疗 中替代胚胎干细胞
2007.6 3个研究小组同时报道发现小鼠正常的皮肤细胞可以重新 编程成为干细胞；同时科学家Shoukhrat Mitalipov首次报道通过体
22
人工方法获得多潜能干细胞：
① 体细胞核移殖技术（Somatic cell nuclear transfer ，SCNT)
② 人工诱导的多潜能干细胞（Induced pluripotent stem cell, iPS）
23
多能（Multipotent）干细胞—是指能分化成与其来源 相近的特定组织或器官的干细胞（例如造血干细胞可 以分化为红血细胞、白血细胞和血小板，肝干细胞能 够分化为成熟的肝细胞、胆管上皮细胞，神经干细胞 能够分化为神经元、神经胶质细胞等）。
；二是不对称分裂，一个子代细胞保持干细胞特性，另 一个成为祖细胞，最终分化成终末细胞。
8
干细胞的生长分裂方式
9
干细胞的分类
根据发生学来源分类
胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ESCs） 是指由胚胎内细胞团（inner cell mass,ICM）经体外抑 制培养，在传代过程中筛选出的具有多能性的细胞。
分化潜能
来源和分离方 法
多潜能（Pluripotent）干细胞–可诱导分化成 为三个胚层中所有种类的细胞
体外受精剩余的胚胎或用体外核转移技术 (SCNT)获得胚胎，但SCNT成功率极低，费 用昂贵。技术要求高
伦理
体外培养与保 存
免疫原性 肿瘤形成 细胞遗传修饰
疾病传播风险 治疗
主要的问题在于①分离胚胎干细胞会破坏胚 胎，②利用体外核转移技术对人类克隆存在 争论
29
干细胞工程
细胞治疗（cytotherapy）是应用具有特定功能的细胞群 或细胞克隆治疗肿瘤、感染、自身免疫性疾病、基因缺陷 等疾病的一种涉及生物免疫学和基因学的治疗手段。
第一代细胞治疗：全血输注； 第二代细胞治疗：骨髓和外周血干细胞移植； 第三代细胞治疗：在分离纯化少量干细胞基础上，通过细胞工程
24
Blood Cell Differentiation from Hematopoietic Stem Cells (HSCs). 25
单能（Unipotent）干细胞—只能产生一种细胞类型 ；但是，具有自我更新属性，将其与非干细胞区分开 。如肝干细胞、胰腺干细胞、肠上皮干细胞、角膜缘 干细胞等。
在体外细胞培养时能够自我更新，可以在体 外进行长期培养，并可以冻融。但体外培养 需要维持其稳定性（不分化），长时间培养 可能出现遗传的不稳定性
个体特异性的 hESCs (体外核转移技术) 在 细胞治疗中免疫性低
肿瘤形成率高，干细胞治疗的遗传不稳定性
容易进行遗传改造，细胞可以进行体外挑选 ，但也可以产生不需要的突变
外胚层发育成神经系统、皮肤、指甲、鼻、口、肛门、眼球晶状体
和视网膜。
中胚层发育成身体的排泄系统，循环系统和运动系统。
内胚层发育成内消化道，呼吸道等。
12
13
• 胚胎干细胞又称全能干细胞
• 它是从胚胎细胞团中分离出来、能在体 外培养的一种高度未分化细胞,是一种具 有全能性或多向性分化潜能的细胞。
技术，在体外扩增和定向诱导分化，或对其进行基因改造后，将 产生大量的目的细胞回输体内进行治疗。
干细胞工程—是利用干细胞的增殖特性，多向分化潜能及 其增殖分化的高度有序性，通过体外培养干细胞、诱导干 细胞定向分化，或用转基因技术处理干细胞以改变其特性 ，以达到利用干细胞为人类服务的目的。
• 其特点是能大量繁殖并保持未分化状态;
• 在一定条件下能向内、中、外3 个胚层 组织和细胞分化;
• 易于进行基因改造操作,注入囊胚后能广 泛参与宿主胚胎各组织器官的生长发育, 形成嵌合体;
• 在体外培养扩增时,经遗传操作、选择和 冻存,均不失其全能性;在不同生长条件 下具有不同的功能状态。
14
成体干细胞横向分化的普遍性
2008.1 不需要破坏胚胎即可制备人类胚胎干细胞系（Advanced Cell Technology）
2008.1 美国科学家利用人的成纤维细胞核进行体细胞核转移技术获得了 人类的胚泡（囊胚）
2008.3 自体间充质干细胞成功治疗关节变性病
2008.10 德国科学家成功把人类睾丸细胞改造成多潜能干细胞，美国科
发育生物学的新领域
第十九章 干细胞
1
近年来在干细胞理论和技术研究方面取得 了长足的进展。 1999 年12 月,美国《科学》杂志把干细胞生物 学和以干细胞临床应用为内容的干细胞生物 工程评为20 世纪世界科学进展的最重要领域 。 已经成为继人类基因组大规模测序之后最具 活力、最有影响和最有应用前景的生命科学 研究领域之一。
20
Human pluripotent embryonic stem (ES) and embryonic germ (EG) cells
21
ES cell =胚胎干细胞 EG cell = 胚胎生殖细胞 EC cell = 胚胎肿瘤细胞 SSEA = 阶段特异性胚胎抗原
TRA = 抑制肿瘤抗原-1 LIF = 白血病抑制因子 bFGF = 碱性成纤维细胞生长因子 EB = 胚体
18
多潜能（ Pluripotent）干细胞—是具有自我更新 能力和高度增殖以及多向分化潜能，并可以定向 诱导分化为三个胚层中所有种类的细胞，它可以 用来形成复杂的组织和器官。但与全能干细胞相 比，它失去了发育成完整个体的能力，发育潜能 受到一定限制。
1998 Thomson等建立第一个人胚胎干细胞系 1996 克隆羊Dolly诞生
2000s 很多报道表明成体干细胞具有可塑性 2001 美国Advanced Cell Technology公司的科学家首次采用克隆技
术培育出人类早期胚胎（6个分裂球） 2004-2005 韩国研究者黄禹锡(Hwang Woo-suk)声称利用体细胞核
② 胚胎生殖细胞（Embryonic germ cells，EG）：来自胎 儿性腺的原生殖细胞；
③ 胚胎肿瘤细胞（Embryonic Carcinoma Cells, EC）：来 自畸胎瘤，但为非整倍体细胞。
19
胚胎生殖细胞（Embryonic germ cells，EG） 指来自于5-10周龄的胚胎性腺区的早期生殖细胞。
在发育后期，性腺区发育成睾丸或卵巢，原始生殖细 胞（primordial germ cell，PGC）产生精子或卵子。
胚胎肿瘤细胞（Embryonic Carcinoma Cells, EC） 是来源于恶性畸胎瘤的一种多潜能干细胞。畸胎瘤
是由机体内幼稚生殖细胞发生变异而形成的肿瘤。恶 性畸胎瘤内既含有各种各样分化成熟的组织，还含有 一些未分化的、能不断增殖的干细胞，因其形态和发 育潜能都类似胚胎细胞，而且是恶性的，故称其为胚 胎肿瘤细胞。
来自自体的干细胞治疗不会产生免疫反应
肿瘤形成率相对较低
遗传改造较难（由于细胞数量少，而且难于 培养），可采用细胞融合进行基因治疗。 异体移植需考虑配型
已用于临床治疗（如治疗白血病和淋巴瘤）16
根据分化潜能分类
1.全能干细胞（Totipotent stem cell） 2.多潜能干细胞（Pluripotent stem cell） 3.多能干细胞（Multipotent stem cells） 4.单能干细胞（Unipotent stem cell）
5
干细胞的起源和进展
1896 E.B Wilson首次用这个名词描述寄生虫生殖系的祖细胞 1963 Till和McCulloch发现小鼠骨髓中存在能够自我更新的细胞 1968 骨髓移植治疗重症联合免疫缺陷综合症(SCID)获得成功 1978 在人类的脐带血中发现存在造血干细胞
1981 Evans和Kaufman建立小鼠胚胎干细胞系
细胞核转移技术制备猴胚胎干细胞成功
2007.10 Mario Capecchi, Martin Evans和Oliver Smithies分获诺 贝尔生理和医学奖，奖励他们在胚胎干细胞和小鼠基因“敲除”方面的 贡献
2007.11 日本科学家宣布成功把人体皮肤细胞（纤维原细胞）改 造成类似胚胎干细胞的多潜能干细胞—诱导性多潜能干细胞
有病毒感染的风险（来自饲养细胞和血清） ，需建立不依赖饲养细胞、不依赖血清生长 的胚胎细胞系
化潜能多样，主要为多能（ multipotent） 干细胞 虽然数目有限，个体特异性的成体干细胞较 容易获得。需要外科方法的的介入来分离组 织 (入骨髓穿刺、鼻粘膜活检等）。细胞分 离的技术要求不高 该方面的问题较少，主要是提取成体干细胞 要获得捐助者的知情同意，分离的细胞是否 可以进行买卖等 在体外培养很难生长，在体外环境中不能自 我更新
受损的小鼠肝脏内，在 肝胆管周围存在FoxL1 表达阳性（水蓝色）的 肝干细胞，它们被肝纤 维细胞（品蓝）所包裹 ，构成了干细胞生存和 发挥功能的微环境。
26
干细胞自我更新与分化的调控
内源性调控
Wnt 信号通路 TGF-β 转化生长因子-β bFGF 碱性成纤维细胞生长因子
细胞内多级水平的分子调控
BMP 骨形成蛋白 S1P 鞘氨醇-1-磷酸
外源性调控（干细胞微环境）PBDDGNFF
血小板来源的生长因子 脑源性神经营养因子
细胞因子
细胞间的相互作用
细胞外基质
环境的理化性质
27
内容
第一节 干细胞生物学 第二节 干细胞工程原理与技术
28
第二节 干细胞工程原理与技术
干细胞的来源 干细胞的分离和培养 干细胞定向诱导分化 干细胞检测方法
转移技术培育出几种人类胚胎干细胞系，后来被证实是伪造的 2006 英国科学家用脐带血干细胞分化出第一个人造肝细胞
6
干细胞的起源和进展
2007.1 科学家发现在羊水中存在一种新型干细胞，它可以在研究与治疗 中替代胚胎干细胞
2007.6 3个研究小组同时报道发现小鼠正常的皮肤细胞可以重新 编程成为干细胞；同时科学家Shoukhrat Mitalipov首次报道通过体
22
人工方法获得多潜能干细胞：
① 体细胞核移殖技术（Somatic cell nuclear transfer ，SCNT)
② 人工诱导的多潜能干细胞（Induced pluripotent stem cell, iPS）
23
多能（Multipotent）干细胞—是指能分化成与其来源 相近的特定组织或器官的干细胞（例如造血干细胞可 以分化为红血细胞、白血细胞和血小板，肝干细胞能 够分化为成熟的肝细胞、胆管上皮细胞，神经干细胞 能够分化为神经元、神经胶质细胞等）。
；二是不对称分裂，一个子代细胞保持干细胞特性，另 一个成为祖细胞，最终分化成终末细胞。
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干细胞的生长分裂方式
9
干细胞的分类
根据发生学来源分类
胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ESCs） 是指由胚胎内细胞团（inner cell mass,ICM）经体外抑 制培养，在传代过程中筛选出的具有多能性的细胞。
分化潜能
来源和分离方 法
多潜能（Pluripotent）干细胞–可诱导分化成 为三个胚层中所有种类的细胞
体外受精剩余的胚胎或用体外核转移技术 (SCNT)获得胚胎，但SCNT成功率极低，费 用昂贵。技术要求高
伦理
体外培养与保 存
免疫原性 肿瘤形成 细胞遗传修饰
疾病传播风险 治疗
主要的问题在于①分离胚胎干细胞会破坏胚 胎，②利用体外核转移技术对人类克隆存在 争论
29
干细胞工程
细胞治疗（cytotherapy）是应用具有特定功能的细胞群 或细胞克隆治疗肿瘤、感染、自身免疫性疾病、基因缺陷 等疾病的一种涉及生物免疫学和基因学的治疗手段。
第一代细胞治疗：全血输注； 第二代细胞治疗：骨髓和外周血干细胞移植； 第三代细胞治疗：在分离纯化少量干细胞基础上，通过细胞工程
24
Blood Cell Differentiation from Hematopoietic Stem Cells (HSCs). 25
单能（Unipotent）干细胞—只能产生一种细胞类型 ；但是，具有自我更新属性，将其与非干细胞区分开 。如肝干细胞、胰腺干细胞、肠上皮干细胞、角膜缘 干细胞等。
在体外细胞培养时能够自我更新，可以在体 外进行长期培养，并可以冻融。但体外培养 需要维持其稳定性（不分化），长时间培养 可能出现遗传的不稳定性
个体特异性的 hESCs (体外核转移技术) 在 细胞治疗中免疫性低
肿瘤形成率高，干细胞治疗的遗传不稳定性
容易进行遗传改造，细胞可以进行体外挑选 ，但也可以产生不需要的突变
外胚层发育成神经系统、皮肤、指甲、鼻、口、肛门、眼球晶状体
和视网膜。
中胚层发育成身体的排泄系统，循环系统和运动系统。
内胚层发育成内消化道，呼吸道等。
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13
• 胚胎干细胞又称全能干细胞
• 它是从胚胎细胞团中分离出来、能在体 外培养的一种高度未分化细胞,是一种具 有全能性或多向性分化潜能的细胞。
技术，在体外扩增和定向诱导分化，或对其进行基因改造后，将 产生大量的目的细胞回输体内进行治疗。
干细胞工程—是利用干细胞的增殖特性，多向分化潜能及 其增殖分化的高度有序性，通过体外培养干细胞、诱导干 细胞定向分化，或用转基因技术处理干细胞以改变其特性 ，以达到利用干细胞为人类服务的目的。
• 其特点是能大量繁殖并保持未分化状态;
• 在一定条件下能向内、中、外3 个胚层 组织和细胞分化;
• 易于进行基因改造操作,注入囊胚后能广 泛参与宿主胚胎各组织器官的生长发育, 形成嵌合体;
• 在体外培养扩增时,经遗传操作、选择和 冻存,均不失其全能性;在不同生长条件 下具有不同的功能状态。
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成体干细胞横向分化的普遍性
2008.1 不需要破坏胚胎即可制备人类胚胎干细胞系（Advanced Cell Technology）
2008.1 美国科学家利用人的成纤维细胞核进行体细胞核转移技术获得了 人类的胚泡（囊胚）
2008.3 自体间充质干细胞成功治疗关节变性病
2008.10 德国科学家成功把人类睾丸细胞改造成多潜能干细胞，美国科
发育生物学的新领域
第十九章 干细胞
1
近年来在干细胞理论和技术研究方面取得 了长足的进展。 1999 年12 月,美国《科学》杂志把干细胞生物 学和以干细胞临床应用为内容的干细胞生物 工程评为20 世纪世界科学进展的最重要领域 。 已经成为继人类基因组大规模测序之后最具 活力、最有影响和最有应用前景的生命科学 研究领域之一。
20
Human pluripotent embryonic stem (ES) and embryonic germ (EG) cells
21
ES cell =胚胎干细胞 EG cell = 胚胎生殖细胞 EC cell = 胚胎肿瘤细胞 SSEA = 阶段特异性胚胎抗原
TRA = 抑制肿瘤抗原-1 LIF = 白血病抑制因子 bFGF = 碱性成纤维细胞生长因子 EB = 胚体
18
多潜能（ Pluripotent）干细胞—是具有自我更新 能力和高度增殖以及多向分化潜能，并可以定向 诱导分化为三个胚层中所有种类的细胞，它可以 用来形成复杂的组织和器官。但与全能干细胞相 比，它失去了发育成完整个体的能力，发育潜能 受到一定限制。