干细胞工程
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2．从原始生殖细胞获得 gearhart小组： 流产胎儿性腺嵴 分离 原始生殖细胞 培养
获得5个多能干细胞系培养 7个月不分 化。 思路：原始生殖细胞是未分化细胞。
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3．体细胞移植 分化细胞核(乳腺、皮肤细胞) 移植 去核 卵细胞→杂合细胞 刺激 发育成囊胚 分离
胚胎干细胞发育 成体(如多利羊)。
组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决 临床上急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成 为干细胞应用的主要方向。
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干细胞有几个主要特征
➢干细胞本身不是终末分化细胞
➢干细胞能无限增殖分裂
➢干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处 于静止状态
➢干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运—保 持干细胞或分化为特定细胞
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➢ 专能干细胞(multipotent stem cell):这类干细胞只能 向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上 皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞等
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２根据来源来分:
来源于胚胎--- 胚胎干细胞 ESC （Embryonic Stem Cell ） 胚胎生殖细胞 EGC （Embryonic Germ Cell ）
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实验：C57BL/6J♂成年小鼠 分离 造血 干细胞 移植 WBB6F/J-Kiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱW/KitW-V♀ 鼠(亚致死剂量同位素照射) 3天 在♀鼠 的神经胶质细胞中检测到Y染色体. 即♂鼠的造血干细胞移植到♀鼠中分化为 脑星形胶质细胞。
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2．干细胞去分化： 一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称 干细胞去分化。 实验： 成体鼠造血干细胞 注入 鼠卵泡的内细胞 团分化状态逆转 表达胎鼠的珠蛋白基因→ 参与胚胎造血系统的发育。
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人多能( pluripotent )干细胞：
➢James A. Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人 胚胎组织中培养出了干细胞株。 ➢方法：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞 表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚胎干细胞。用这种方 法，每个胚胎可取得15－20个细胞用于培养。 ➢John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组 也从人胚胎组织中建立了干细胞株。 ➢方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细 胞( primordial germ cell )。由此培养的细胞株，证实具有全 能干细胞的特征。
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胚胎干细胞
• 当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞 即为胚胎干细胞。
• 进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未 分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体 动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。
• ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸 胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生 物学研究历程。
干细胞工程
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什么是干细胞?
干细胞（stem cell）:是具有自我更新、高度增殖和多项分
化潜能的细胞群体，是动物有机体和各种组织器官的起源细 胞．
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骨髓干细胞
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神经干细胞
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干细胞研究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学科研究领域，1999年干细 胞研究被美国《科学》杂志评为1999年度世界十大科学之冠， 2000年干细胞研究再次被《科学》杂志评为该年度世界十大 科学成就之一。
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3. 干细胞的可塑性
(1)干细胞的横向分化： 在干细胞移植时，供体干细胞在受体中通 常分化为与其组织来源一致的细胞。但有 时供体干细胞会分化出与其组织来源不一 致的其它细胞，这种现象称干细胞横向分 化(trans-differentiation)。
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干细胞横向分化表明成体干细胞被移植入 受体中具有很强的可塑性。为干细胞治疗 提供了可能。 (2)实验： 小鼠肌肉干细胞→体外培养5天＋少量骨 髓间质细胞 植入 接受致死量辐射的小鼠 中 分化 各种血细胞系。
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干细胞的体外培养
由于干细胞数目少，应用时需先在体外 进行非分化性增殖，再进行诱导分化。 不同组织来源的干细胞的培养条件不尽 相同。
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1· 培养条件：
需要许多生长因子和间质细胞共培养。
如Brustle等在体外培养了鼠的ES细胞。
分离ES细胞 FGF2培养基 培养 EGF培养基 培养
FGF2+PDGF 生长增殖
来源于成体--- 成体组织来源的干细胞 ASC （Adult-derived Stem Cell ）
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３根据干细胞组织发生的名称进行分类:
➢胎胎干细胞 ➢造血干细胞 ➢骨髓间质干细胞 ➢肌肉干细胞 ➢成骨干细胞 ➢内胚层干细胞 ➢视网膜干细胞 ➢胰腺干细胞
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干细胞的转分化和去分化
1．干细胞的转分化： 一种组织类型的干细胞在适当条件下分 化为另一种组织类型的细胞的过程称干 细胞的转分化。
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人胚胎干细胞的获得
(一)获得途径： 1. 从早期胚胎获得 2. 2. 从原始生殖细胞获得 3. 3. 从移植细胞(克隆细胞)获 得
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1．从早期胚胎获得 美国Thompson研究小组是从囊胚期胚胎 的内细胞团中获得胚胎干细胞 ： 体外受精卵 发育 囊胚期 免疫切除法 去除 滋养层→内细胞团 培养 得5株干细胞系 传代 32代(8个月)保持未分化状态 。
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胚胎干细胞
1981年Evans和Kaufrnan及Martin首次由小鼠中分离得到鼠 的胚胎干细胞。
至今已分离得到的胚胎干细胞物种有： 金黄地鼠（1988）、貂（1993）、猪（1994，1997）、 鸡（1996）、恒河猴（1995）、绒猴（1996）
分离得到人的胚胎干细胞（1998）
分离得到人的胚胎生殖细胞（1998）
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干细胞的分类
１按分化潜能大小来分类: ➢全能干细胞(Totipotent stem cell ): 它具有形成完整个体的
分化潜能。如受精卵，胚胎干细胞
➢多能干细胞(pluripotent stem cell ):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，发育潜能受 到一定的限制。如骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它 可分化出至少十二种血细胞
2．从原始生殖细胞获得 gearhart小组： 流产胎儿性腺嵴 分离 原始生殖细胞 培养
获得5个多能干细胞系培养 7个月不分 化。 思路：原始生殖细胞是未分化细胞。
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3．体细胞移植 分化细胞核(乳腺、皮肤细胞) 移植 去核 卵细胞→杂合细胞 刺激 发育成囊胚 分离
胚胎干细胞发育 成体(如多利羊)。
组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决 临床上急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成 为干细胞应用的主要方向。
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干细胞有几个主要特征
➢干细胞本身不是终末分化细胞
➢干细胞能无限增殖分裂
➢干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处 于静止状态
➢干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运—保 持干细胞或分化为特定细胞
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➢ 专能干细胞(multipotent stem cell):这类干细胞只能 向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上 皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞等
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２根据来源来分:
来源于胚胎--- 胚胎干细胞 ESC （Embryonic Stem Cell ） 胚胎生殖细胞 EGC （Embryonic Germ Cell ）
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实验：C57BL/6J♂成年小鼠 分离 造血 干细胞 移植 WBB6F/J-Kiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱW/KitW-V♀ 鼠(亚致死剂量同位素照射) 3天 在♀鼠 的神经胶质细胞中检测到Y染色体. 即♂鼠的造血干细胞移植到♀鼠中分化为 脑星形胶质细胞。
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2．干细胞去分化： 一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称 干细胞去分化。 实验： 成体鼠造血干细胞 注入 鼠卵泡的内细胞 团分化状态逆转 表达胎鼠的珠蛋白基因→ 参与胚胎造血系统的发育。
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人多能( pluripotent )干细胞：
➢James A. Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人 胚胎组织中培养出了干细胞株。 ➢方法：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞 表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚胎干细胞。用这种方 法，每个胚胎可取得15－20个细胞用于培养。 ➢John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组 也从人胚胎组织中建立了干细胞株。 ➢方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细 胞( primordial germ cell )。由此培养的细胞株，证实具有全 能干细胞的特征。
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胚胎干细胞
• 当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞 即为胚胎干细胞。
• 进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未 分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体 动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。
• ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸 胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生 物学研究历程。
干细胞工程
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什么是干细胞?
干细胞（stem cell）:是具有自我更新、高度增殖和多项分
化潜能的细胞群体，是动物有机体和各种组织器官的起源细 胞．
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骨髓干细胞
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神经干细胞
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干细胞研究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学科研究领域，1999年干细 胞研究被美国《科学》杂志评为1999年度世界十大科学之冠， 2000年干细胞研究再次被《科学》杂志评为该年度世界十大 科学成就之一。
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3. 干细胞的可塑性
(1)干细胞的横向分化： 在干细胞移植时，供体干细胞在受体中通 常分化为与其组织来源一致的细胞。但有 时供体干细胞会分化出与其组织来源不一 致的其它细胞，这种现象称干细胞横向分 化(trans-differentiation)。
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干细胞横向分化表明成体干细胞被移植入 受体中具有很强的可塑性。为干细胞治疗 提供了可能。 (2)实验： 小鼠肌肉干细胞→体外培养5天＋少量骨 髓间质细胞 植入 接受致死量辐射的小鼠 中 分化 各种血细胞系。
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干细胞的体外培养
由于干细胞数目少，应用时需先在体外 进行非分化性增殖，再进行诱导分化。 不同组织来源的干细胞的培养条件不尽 相同。
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1· 培养条件：
需要许多生长因子和间质细胞共培养。
如Brustle等在体外培养了鼠的ES细胞。
分离ES细胞 FGF2培养基 培养 EGF培养基 培养
FGF2+PDGF 生长增殖
来源于成体--- 成体组织来源的干细胞 ASC （Adult-derived Stem Cell ）
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３根据干细胞组织发生的名称进行分类:
➢胎胎干细胞 ➢造血干细胞 ➢骨髓间质干细胞 ➢肌肉干细胞 ➢成骨干细胞 ➢内胚层干细胞 ➢视网膜干细胞 ➢胰腺干细胞
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干细胞的转分化和去分化
1．干细胞的转分化： 一种组织类型的干细胞在适当条件下分 化为另一种组织类型的细胞的过程称干 细胞的转分化。
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人胚胎干细胞的获得
(一)获得途径： 1. 从早期胚胎获得 2. 2. 从原始生殖细胞获得 3. 3. 从移植细胞(克隆细胞)获 得
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1．从早期胚胎获得 美国Thompson研究小组是从囊胚期胚胎 的内细胞团中获得胚胎干细胞 ： 体外受精卵 发育 囊胚期 免疫切除法 去除 滋养层→内细胞团 培养 得5株干细胞系 传代 32代(8个月)保持未分化状态 。
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胚胎干细胞
1981年Evans和Kaufrnan及Martin首次由小鼠中分离得到鼠 的胚胎干细胞。
至今已分离得到的胚胎干细胞物种有： 金黄地鼠（1988）、貂（1993）、猪（1994，1997）、 鸡（1996）、恒河猴（1995）、绒猴（1996）
分离得到人的胚胎干细胞（1998）
分离得到人的胚胎生殖细胞（1998）
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干细胞的分类
１按分化潜能大小来分类: ➢全能干细胞(Totipotent stem cell ): 它具有形成完整个体的
分化潜能。如受精卵，胚胎干细胞
➢多能干细胞(pluripotent stem cell ):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，发育潜能受 到一定的限制。如骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它 可分化出至少十二种血细胞