诱导多能性干细胞-张严ppt课件

神经干细胞 造血干细胞 间充质干细胞 内皮干细胞 ……
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iPS
通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导 入动物或人的体细胞, 使体细胞直接重构成为胚胎干细 胞（embryonic stem cell, ESC）细胞样的多潜能细胞。
iPS细胞不仅在细胞形态、 生长特性、 干细胞标志物表 达等方面与ES细胞非常相似, 而且在DNA甲基化方式、 基因表达谱、 染色质状态、 形成嵌合体动物等方面也 与ES细胞几乎完全相同。
哈佛大学另一家实验室则发现利用病毒将3种在细胞发育过 程中起重要作用的转录因子引入小鼠胰腺外分泌细胞，可 以直接使其转变成与干细胞极为相似的细胞，并且可以分 泌胰岛素、有效降低血糖。这表明利用诱导重新编程技术 可以直接获得某一特定组织细胞，而不必先经过诱导多能 干细胞这一步。
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2009年，中国科学家于2008年11月利用iPS细胞培育出 小鼠——“小小”
这些研究成果被美国《科学》杂志列为2008年十大科技突 破中的第1位。
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2008年，哈佛大学George Daley实验室利用诱导细胞重新编 程技术把采自10种不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为 iPS，这些细胞将会在建立疾病模型、药物筛选等方面发挥 重要作用。
美国科学家还发现，iPS可在适当诱导条件下定向分化，如 变成血细胞，再用于治疗疾病。
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2007年末，Thompson实验室和山中伸弥实验室几乎同时报 道，利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎 与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。
所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒引入 Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4 4种因子组合，而Thompson实 验室则采用了以慢病毒载体引入OCT4、SOX2加NANOG和 LIN28这种因子组合。
谱上的相似程度 •核型鉴定 •拟胚体实验验证分化潜能 •畸胎瘤实验验证分化潜能
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人诱导性多能干细胞鉴定 -形态鉴别和AP染色
On feeder (100×) AP staining(40×) Matrigel (200×)
扁平，较高核质比 AP染色呈阳性
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qPCR检测内源多能性基因与转基因表达水平
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获取IPS细胞的基本原理
ES细胞和IPS细胞具有相同的基因。ES细胞中的与细胞 多能性有关的基因能够表达，如：oct4，Sox2等。而已 分化的体细胞中的这些基因不能表达。通过导入与多 能性有关的外源基因来激活体细胞中的多能性基因， 从而使体细胞从分化状态重编程为多能性干细胞。
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iPS发展历程
2006年日本京都大学山中伸弥Shinya Yamanaka领导的实验 室在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS的研究。
他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这4种转录因子引入小鼠 胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发生转化，产生的 iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细 胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与 胚胎干细胞极为相似。
诱导多能性干细胞
2013.09.02
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主要内容 什么是诱导多能性干细胞？ 获取诱导多能性干细胞的基本原理 诱导多能性干细胞的诱导培养与鉴定 诱导多能性干细胞技术的研究进展 诱导多能性干细胞的优缺点 诱导多能性干细胞的发展历程与应用前景
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干细胞
具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定 组织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。
非常复杂 ➢ (5)伦理学争论
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成体干细胞
成体干细胞是指存在于一种 已经分化组织中的未分化细 胞，这种细胞能够自我更新 并且能够特化形成组成该类 型组织的细胞。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。
包括：胚胎干细胞 成体干细胞：上皮干细胞 造血干细胞 神经干细胞 肌肉干细胞
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人体胚胎干(hES)细胞
胚胎干细胞（ES细胞）来源于哺 乳动物胚胎发育早期的胚泡期的内 细胞团，是最原始的干细胞
优点：有潜力在体内发育成任何 细胞类型
缺点： ➢ (l)供体卵母细胞的来源困难, ES细
胞建系效率低 ➢ (2)免疫排斥反应 ➢ (3)ES细胞具有成瘤性 ➢ (4)体外保持ES细胞全能性的条件
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国际学术权威杂志Science杂志刊登了北京大学生命科学学 院邓宏魁教授和赵扬博士带领的研究团队在生命科学领域 的一项革命性的研究成果——用小分子化合物诱导体细胞 重编程为多潜能干细胞。该成果开辟了一条全新的实现体 细胞重编程的途径，给未来应用再生医学治疗重大疾病带 来了新的可能。
在这项研究中，邓宏魁团队仅使用四个小分子化合物的组 合对体细胞进行处理就可以成功地逆转其“发育时钟”， 实现体细胞的“重编程”。使用这项技术，他们成功地将 已经特化的小鼠成体细胞诱导成为了可以重新分化发育为 各种组织器官类型的“多潜能性”细胞，并将其命名为 “化学诱导的多潜能干细胞（CiPS细胞）”。
中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医 学院曾凡一研究员领导的研究组合作完成的工作表明， 利用iPS细胞能够得到成活的具有繁殖能力的小鼠，从 而在世界上第一次证明了iPS细胞与胚胎干细胞具有相 似的多能性。科学家表示，这一研究成果表明iPS干细 胞或许同胚胎干细胞一样可以作为治疗各来自百度文库疾病的潜 在来源。
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人诱导性多能干细胞的建立-技术流程
流程图
Cell Stem Cell,2009
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人诱导性多能干细胞的建立-克隆挑取
可挑克隆-有光滑边缘，胚胎干细胞样
一次性玻璃巴 氏吸管，需制 备圆口（切割 ，剥离）和断 口（吸取）两 种
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人诱导性多能干细胞鉴定
•形态鉴别与AP染色 •Realtime PCR 检测多能性基因的表达水平。 •免疫荧光鉴定胚胎标志物的表达 •多能性基因（Nanog, Oct4）启动子甲基化水平比较 •基因芯片鉴定诱导性多能干细胞与胚胎干细胞在基因表达