干细胞生物学.ppt

干细胞生物学 Stem Cell Biology
干细胞生物学是近年来发
展起来的新欣学科，是一种 新技术、新产业。对干细胞 的研究将促进生命科学的发 展，促进生物医药的发展，
促进生命科学的产业化。
干细胞生物学是研究干细胞的科学， 是研究干细胞的各种生命现象、干细胞 的生物学特征、干细胞的发生、发育、 分化等活动规律的学科，是研究干细胞 应用的学科,其涉及生命科学及生物医 药几乎所有领域，除了在细胞治疗、基 因治疗、组织器官移植以外,在新基因 发现、基因功能分析、发育、新药开发、 药效、药物毒性评价等领域产生重要的 影响。
表 干细胞、过渡放大细胞（定向祖细胞）和分化细胞的区别
分化标记蛋白 增殖能力 增殖速度 自我更新能力 产生分化细胞能力 参与受损伤 组织再生能力
干细 过渡放大细胞
无
开始具备
无限
有限
缓慢
短期快速
无限
无
有
有限
终身
短暫
分化细胞 无 无 无 无 无 无
第二节 干细胞的基本特性
一、干细胞的基本特征
• （一）干细胞的形态和生化特征 • 1．形态特征：干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积
• 由干细胞到分化细胞发育的过程中， 有两种过渡类型的细胞：
• 1、短暂增殖细胞(transit aLeabharlann Baiduplifying cells) • 也称为过渡放大细胞。 • 2、祖细胞（progenitor cells）或前体细
胞（precursor cells）。
• 过渡放大细胞（定向祖细胞）是干细 胞和分化细胞间的一种细胞，类似于祖 细胞，其增殖能力比干细胞大得多。
祖细胞（Progenitor）或前体细胞 （precursor cells）是某细胞类型的前体细胞/祖 细胞，如神经元前体细胞/祖细胞，神经胶质前 体细胞/祖细胞，淋巴细胞前体细胞/祖细胞….。 淋巴细胞前体细胞/祖细胞只能分化为淋巴细胞 相关的几种类型细胞，如T淋巴细胞；B淋巴细
胞，自然杀伤细胞等。
• 根据胚胎干细胞来源不同，分为：
• ES细胞（embryonic stem cells）,来自囊 胚期的内细胞团。
• EC细胞(embryonic carcinoma cells)，由 畸胎癌（teratocarcinorma)中分离、筛 选出的具增殖，自我更新能力的细胞。
• EG细胞（embryonic germ cells)，由原 始生殖细胞（primordial germ cells)中分 离获得。
祖细胞或前体细胞由成体干细胞分裂、 产生的未分化细胞，其分化谱系受到限 制，经再分化成为具有特定形态、结构， 执行功能的终末分化细胞或成熟细胞。 如神经前体细胞/祖细胞只能分化为神经 细胞。
• 祖细胞具有有限的增殖和分化能力， 与干细胞比较，祖细胞没有自我更新能 力，其经过几次分裂后，产生的细胞均 为终末分化细胞（terminal differentiated cells)。
• 单能干细胞（也称专能、偏能干细 胞），只能向一种类型或密切相关的两 种类型细胞分化，如表皮组织基底层的 干细胞、肌肉中的成肌细胞或叫肌卫星 细胞（satellite cell），神经元干细胞只 能分化为神经元，胶质干细胞只能分化 为胶质细胞等。
按照生存阶段分类：
胚胎干细胞 • 成体干细胞（adult stem cell ；
• 成体干细胞根据来源分为： • 骨髓干细胞 • 神经干细胞 • 上皮干细胞 • 肝干细胞 • 胰腺干细胞 • 皮肤干细胞 • 脂肪干细胞
• 成体干细胞具有可塑性 （plasticity）或横向分化的特性。 这是指某种组织的成体干细胞可分 化为另一种组织的特异细胞的能力。 例如骨髓基质干细胞可分化为心肌 细胞、脂肪细胞等
• 全能干细胞（totipotent stem cells）、 • 多能干细胞（pluripotent stem cell） • 单能干细胞（monopotent stem cell）
或称为专能干细胞（committed stem cell）。
• 全能干细胞是指能发育成为一个 完整个体的原始细胞。
干细胞的概念及分类
• 干细胞（Stem cell） : • 指存在于胚胎直至成体的具有增殖、
自我更新（self-renewal）以及分化潜能 的原始细胞。
• 所有的干细胞都具有两个最为显著的特 征：
• 一是不断增殖、自我更新;
• 二是在适宜的环境条件下可分化并产生 不同类型的细胞。
分类(按分化潜能分类）
• 受精卵、人体8～16细胞以前的 胚胎每一个卵裂球都能发育成为一 个完整个体，是全能干细胞。
• 多能干细胞是指那些分化潜能很 “宽”，可分化为多种类型细胞的原始 细胞.
• 如胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES 细胞）胚胎生殖细胞（embryonic germ cell）、骨髓基质干细胞（Bone marrow stromal stem cell）。神经干细胞.
(二) 干细胞的生物学特征
• 1．干细胞的自我更新特征 • 干细胞在体内终生都具有自我更新能力，
这与祖细胞（具有优先更新能力）不同。 其自我更新能力是通过不对称分裂 (asymmetry division)和对称分裂(symmetry division)这两种形式实现的。
somatic stem cells），也称为组织干 细胞（tissue stem cells）。
• 胚胎干细胞，是存在于早期胚胎 组织中，具有高度增殖能力和多向 分化潜能，能分化为三个胚层所有 细胞类型的原始细胞。
• 成体干细胞指存在于各组织器官 的未分化细胞。在体内，它们具有 终生自我更新（self-renewal）能力 和分化潜能。
较小，核质比较大，胞内细胞器稀少，细胞内RNA 含量低 。根据其形态学特征和存在位置、分子标 记可以辨认不同的干细胞，目前有的干细胞位置 已经确定。例如神经干细胞主要分布于室下带、 海马、纹状体、嗅球等区域。
• 2．生化特征：不同的干细胞具有不同的 生化标志，如角蛋白15是确定毛囊中表 皮干细胞的标志分子，nestin为神经干细 胞的标志分子.。利用标志分子确定干细 胞位置、寻找和分离干细胞有重要意义。 干细胞都具有较高的端粒酶活性，这与 其增殖能力密切相关。