细胞工程第7章干细胞与组织工程

胚胎干细胞的重点研究方向
1 自我更新的机理，定向分化的机理 2 胚胎干细胞建系（尤为人胚胎干细胞） 3 治疗性克隆 4 胚胎干细胞定向发育成三维器官 5 胚胎干细胞移植的安全性问题
7.2 成体干细胞
• 1.成体干细胞是指存在于已经分化组织中的 未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且 能够特化形成该类型组织的细胞。
ips细胞的诞生仿佛给沉寂一时的国际干细胞研究打 入了一剂强心剂。
Junying YU,… James A. Thomson. Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells. Science, 2007, 318(5858): 1917-1920
（3）ES细胞用于器官克隆与移植存在的困难 • A. 多胚层器官的形成过程复杂； • B. 离体器官的体外保存与功能维持困难。
人胚胎干细胞研究伦理指导原则
• 第四条禁止进行生殖性克隆人的任何研究。 • 第六条进行人胚胎干细胞研究，必须遵守以下行
为规范： （三）不得将人的生殖细胞与其他物 种的生殖细胞结合。 • 第七条禁止买卖人类配子、受精卵、胚胎或胎儿 组织。
(3).造血干细胞移植的作用
• 造血干细胞移植是现代生命科学的重大突破。造 血干细胞移植可治疗恶性血液病，部分恶性肿瘤， 部分遗传性疾病等 75 种致死性疾病。包括急性 白血病、慢性白血病、骨髓增生异常综合征、造 血干细胞疾病、骨髓增殖性疾病、淋巴增殖性疾 病、巨噬细胞疾病、遗传性代谢性疾病、组织细 胞疾病、遗传性红细胞疾病、遗传性免疫系统疾 病、遗传性血小板疾病、浆细胞疾病、地中海贫 血、非血液系统恶性肿瘤、急性放射病等。
(4).造血干细胞移植类型
• 造血干细胞移植包括骨髓移植（BMT）， 胎肝造血细胞移植，外周血干细胞（PBSC） 移植及脐带血造血细胞移植。
如何解决伦理矛盾
不破坏胚胎的情况下获取胚胎干细胞 成体干细胞横向分化 睾丸细胞：胚胎干细胞的新来源 iPS
体细胞诱导多能干细胞
2007年11月20日，美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森 的研究小组在《科学》杂志发表体细胞转变成“诱导 性多能干细胞”（iPS细胞）的成果，而日本京都大 学教授山中伸弥领导的研究小组也于同日在《细胞》 杂志发表类似的研究结果。
治疗性克隆
嵌合体动物chimera animal
• 将A动物的胚胎干细胞嵌入B动物的胚胎中 创立嵌合体动物，获得移植用机体器官 。
• 嵌合体意义：可解决哺乳动物远缘杂交的 困难，应用于动物育种。
• 嵌合体动物对发育生物学和遗传学等的研 究有重要作用。
2. ES细胞研究面临的难题
（1）.增殖与分化的矛盾 （2）.潜在致癌机制 （3）.器官形成困难重重 （4）.伦理冲突
4、胚胎干细胞的保持
• 1．常规保持：即通过不断更换培养液， 以传代培养方式维持ES的快速繁殖和抑制 分化状态。 2．冷冻保持：通过超低温冷冻保存， 使细胞的代谢活动完全停止，而长期保存
总结：胚胎干细胞的建系过程
• 分离囊胚的内细胞群或分离胚胎生殖脊细胞→ • 与饲养层细胞共培养，细胞非分化增殖→ • 胚胎干细胞的鉴定与保存→ • 定向诱导分化→ • 前体细胞→ • 功能细胞
干细胞诱导分化的常用方法
（1）加入诱导细胞分化的因子或化学物质， 如VGEF、bFGF 、DMSO和RA等
（2）将ES细胞与特定的细胞共培养 （3）将某种分化诱导因子的基因转入ES细胞内
7.1.6 ES细胞的应用前景 及面临的难题
• 1、 ES细胞的应用前景 研究哺乳动物个体发生发育规律 研究细胞分化 研究基因功能 生产转基因动物 疾病治疗与治疗性克隆 研究细胞癌变机理及新药物的筛选 制备嵌合体动物
4.造血干细胞
• (1). 造血干细胞（hematopoietic stem cell ，HSC）是指骨髓中的干细胞，具有 自我更新能力并能分化为各种血细胞前体 细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红 细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化 成各种其他细胞。
• (2).造血干细胞有两个重要特征：其一，高 度的自我更新或自我复制能力；其二，可 分化成所有类型的血细胞。
（1）. ES细胞存在增殖与分化的矛盾
• 筛选适宜的培养基，平衡体外培养下ES细 胞的快速增殖和分化之间的矛盾，筛选ES 细胞系的最佳创建条件。
（2）.ES细胞的潜在致癌机制
• ES细胞高度未分化，具有形成脐胎瘤的可 能，因此必须设计自杀基因，使得ES细胞 在治疗过程中万一向肿瘤方向分化时，启 动自杀程序，使ES细胞凋亡。
诱导性多能干细胞iPS cells
• iPS cells是被重新编程从而进入一个类似胚胎干细 胞状态的体细胞。
• “ｉPS细胞”具有和胚胎干细胞类似的功能，却 绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸 多障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。
世界第一只体细胞克隆动物多利羊的培育者、英国 苏格兰爱丁堡大学教授伊恩·威尔莫特宣布放弃人 类胚胎干细胞克隆研究，转而进行“ｉＰＳ细胞” 研究，他认为这种细胞比胚胎干细胞更具潜在优势。
• 2.成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。 成年个体组织中的成体干细胞在正常情况 下大多处于休眠状态，在病理状态或在外 因诱导下可以表现出不同程度的再生和更 新能力。
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成体干细胞横向分化
3.成体干细胞的优点分析
• 获取相对容易 • 源于患者自身的成体干细胞在应用时不存
在组织相容性的问题，避免了移植排斥反 应和使用免疫抑制剂 • 理论上，成体干细胞致瘤风险很低，而且 所受伦理学争议较少 • 成体干细胞还具有多向分化潜能
（6）OCT基因活性鉴定
• OCT基因:ES细胞中特异性表达，常作为标 志基因。利用OCT抗血清和间接免疫荧光 法可检测ES细胞。也可作为鉴定ES细胞分 化与否的依据。
• 此外，ES细胞发育全能性的标志：ES细胞 表面表达时相专一性胚胎抗原（Stage specific embryonicant，SSEA），