《细胞工程原理及技术》竞赛全套-6[1]干细胞工程
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地塞米松，磷酸甘油
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－骨细胞
基因转染
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－胰岛素分泌细胞
2020/8/8
胚胎干细胞的鉴别
胚胎干细胞具有以下特点： (1) 细胞内碱性磷酸酶活性高 (2) 端粒酶活性高 (3) 不被Hoechst33342 和Rhodamine123染色 (4) 细胞膜表面有特殊的标记：SSEA-3, SSEA-4,
干细胞培养过程
2020/8/8
培养条件：
(1) 特殊的培养液：用DMEM培养液，其中胎牛 血清的浓度和质量很重要，还要加非必须氨 基酸；β-巯基乙醇。
(2) 以人或胚鼠的成纤维细胞为饲养细胞。 (3) 必须加入LIF，抑制细胞分化。
2020/8/8
2020/8/8
干细胞的分化
2020/8/8
干细胞工程
2020/8/8
胚胎干细胞
细胞是机体组成的基本单位
细胞
细胞群
组织
机体
2020/8/8
一、什么是干细胞？
干细胞（Stem cell）即起源细胞。在细胞的分化过 程中，细胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂的能 力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这 一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。
单能干细胞： 只能向一种或两种密切相关
（multipotent stem cell）
的细胞类型分化。如上皮组 织基底层的干细胞，肌肉中
的成肌细胞。
2020/8/8
wk.baidu.com
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。研究和利用 ES细胞是当前生物工程领域的核心问题 之一。在未来几年，ES细胞移植和其它 先进生物技术的联合应用很可能在移植医 学领域引发革命性进步。
• 全能干细胞 • 多能干细胞 • 单能干细胞
按发育状态
•胚胎干细胞 •成体干细胞
2020/8/8
全能干细胞： 具有形成完整个体的分化潜
（Totipotent stem cell）
能。如胚胎干细胞（ES细胞 ）
多能干细胞： 具有分化出多种细胞组织的
（pluripotent stem cell）
潜能。如造血干细胞、神经 干细胞。
2020/8/8
人类干细胞的来源
• 成人细胞或脐血(骨髓和血)/胎儿组织(专能/多能)。 • 人工流产后的人类胎儿生殖组织(全能)。 • 通过体外授精产生的人类胚胎，治疗不育症的夫妇不
再需要(全能)。 • 用捐赠者的配子通过体外授精创造的人类胚胎(全能)。
女性供卵要非常慎重。 • 通过体细胞核转移技术(克隆技术)产生的人类胚胎(全
RA
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－神经细胞
DMSO
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－肌肉细胞
TGF-B1, VEGF, bFGF
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－血管和内皮细胞
RA+胰岛素+T3
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－脂肪细胞
BMP-2, BMP-4
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－软骨细胞
• 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
• 具有碱性磷酸酶和端粒酶活性； • 表达SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等； • 表达OCT-4蛋白； • 无X染色体失活。
2020/8/8
胚胎干细胞的分离
酶消化后培养 免疫方法去除滋养层细胞 流式细胞仪分离法
2020/8/8
胚胎干细胞的性质
1. 衍生自囊胚的内细胞团或原始外胚层的细胞； 2. 永生化(immortal)； 3. 能维持稳定的正常的二倍体染色体结构； 4. 有稳定的发育潜能，能被诱导增殖或分化； 5. 能参与胎儿所有组织的发育过程；
2020/8/8
胚胎干细胞的形态和生化特征
▪ 形态特征
胞 2 0 0 0 年 ， R e u b in o ff 等 建 立 了 两 株 人 胚 胎 干 细 胞 。
2020/8/8
胚胎干细胞的分类
EC细胞:embryonal carcinoma cells ES细胞:embryonic stem cells EG细胞:embryonic germ cells
1 9 8 1 年 ，E v a n s 和 M a r tin 分 别 成 功 的 分 离 和 体 外 培 养了小鼠的胚胎干细胞
1 9 9 5 年 ， T h o m s o n 等 人 分 离 建 立 了 第 一 株 灵 长 类 动 物的胚胎干细胞。
1 9 9 8 年 ， T h o m s o n 等 建 立 了 第 一 株 人 类 胚 胎 干 细 胞 1 9 9 8 年 ， S h a m b lo tt 等 建 立 了 第 一 株 人 类 生 殖 干 细
因此，干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细 胞。
2020/8/8
干细胞的主要特征：
• 1.形态特征和生化特征 • 形态特征—圆形或椭圆形，核质比大； • 生化特征—较高的端粒酶活性。 • 2.增殖特征 • 增殖的缓慢性 • 增殖的自稳性（区别与肿瘤细胞的本质特征）
2020/8/8
干细胞的分类
按分化潜能
能)。 • 以上都必须获得当事人的知情同意。
2020/8/8
胚胎干细胞系的建立过程
分离囊胚的内细胞群 分离胚胎生殖腺脊细胞
与成纤维细胞共培养，ES细胞非分化增殖
------胚胎干细胞的鉴定------定向诱导分化-------成体干细胞-----功 能细胞
2020/8/8
胚胎干细胞的培养
2020/8/8
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
2020/8/8
胚胎干细胞的诱导分化：
胎牛血清，骨髓基质细胞共培养
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－造血细胞
2020/8/8
成体干细胞
成年动物的许多组织和器官，比 如表皮和造血系统，具有修复和再生 的能力。成体干细胞在其中起着关键 的作用。在特定条件下，成体干细胞 或者产生新的干细胞，或者按一定的 程序分化，形成新的功能细胞，从而 使组织和器官保持生长和衰退的动态 平衡。
2020/8/8
胚胎干细胞
胚胎干细胞研究的进展情况
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－骨细胞
基因转染
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－胰岛素分泌细胞
2020/8/8
胚胎干细胞的鉴别
胚胎干细胞具有以下特点： (1) 细胞内碱性磷酸酶活性高 (2) 端粒酶活性高 (3) 不被Hoechst33342 和Rhodamine123染色 (4) 细胞膜表面有特殊的标记：SSEA-3, SSEA-4,
干细胞培养过程
2020/8/8
培养条件：
(1) 特殊的培养液：用DMEM培养液，其中胎牛 血清的浓度和质量很重要，还要加非必须氨 基酸；β-巯基乙醇。
(2) 以人或胚鼠的成纤维细胞为饲养细胞。 (3) 必须加入LIF，抑制细胞分化。
2020/8/8
2020/8/8
干细胞的分化
2020/8/8
干细胞工程
2020/8/8
胚胎干细胞
细胞是机体组成的基本单位
细胞
细胞群
组织
机体
2020/8/8
一、什么是干细胞？
干细胞（Stem cell）即起源细胞。在细胞的分化过 程中，细胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂的能 力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这 一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。
单能干细胞： 只能向一种或两种密切相关
（multipotent stem cell）
的细胞类型分化。如上皮组 织基底层的干细胞，肌肉中
的成肌细胞。
2020/8/8
wk.baidu.com
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。研究和利用 ES细胞是当前生物工程领域的核心问题 之一。在未来几年，ES细胞移植和其它 先进生物技术的联合应用很可能在移植医 学领域引发革命性进步。
• 全能干细胞 • 多能干细胞 • 单能干细胞
按发育状态
•胚胎干细胞 •成体干细胞
2020/8/8
全能干细胞： 具有形成完整个体的分化潜
（Totipotent stem cell）
能。如胚胎干细胞（ES细胞 ）
多能干细胞： 具有分化出多种细胞组织的
（pluripotent stem cell）
潜能。如造血干细胞、神经 干细胞。
2020/8/8
人类干细胞的来源
• 成人细胞或脐血(骨髓和血)/胎儿组织(专能/多能)。 • 人工流产后的人类胎儿生殖组织(全能)。 • 通过体外授精产生的人类胚胎，治疗不育症的夫妇不
再需要(全能)。 • 用捐赠者的配子通过体外授精创造的人类胚胎(全能)。
女性供卵要非常慎重。 • 通过体细胞核转移技术(克隆技术)产生的人类胚胎(全
RA
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－神经细胞
DMSO
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－肌肉细胞
TGF-B1, VEGF, bFGF
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－血管和内皮细胞
RA+胰岛素+T3
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－脂肪细胞
BMP-2, BMP-4
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－软骨细胞
• 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
• 具有碱性磷酸酶和端粒酶活性； • 表达SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等； • 表达OCT-4蛋白； • 无X染色体失活。
2020/8/8
胚胎干细胞的分离
酶消化后培养 免疫方法去除滋养层细胞 流式细胞仪分离法
2020/8/8
胚胎干细胞的性质
1. 衍生自囊胚的内细胞团或原始外胚层的细胞； 2. 永生化(immortal)； 3. 能维持稳定的正常的二倍体染色体结构； 4. 有稳定的发育潜能，能被诱导增殖或分化； 5. 能参与胎儿所有组织的发育过程；
2020/8/8
胚胎干细胞的形态和生化特征
▪ 形态特征
胞 2 0 0 0 年 ， R e u b in o ff 等 建 立 了 两 株 人 胚 胎 干 细 胞 。
2020/8/8
胚胎干细胞的分类
EC细胞:embryonal carcinoma cells ES细胞:embryonic stem cells EG细胞:embryonic germ cells
1 9 8 1 年 ，E v a n s 和 M a r tin 分 别 成 功 的 分 离 和 体 外 培 养了小鼠的胚胎干细胞
1 9 9 5 年 ， T h o m s o n 等 人 分 离 建 立 了 第 一 株 灵 长 类 动 物的胚胎干细胞。
1 9 9 8 年 ， T h o m s o n 等 建 立 了 第 一 株 人 类 胚 胎 干 细 胞 1 9 9 8 年 ， S h a m b lo tt 等 建 立 了 第 一 株 人 类 生 殖 干 细
因此，干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细 胞。
2020/8/8
干细胞的主要特征：
• 1.形态特征和生化特征 • 形态特征—圆形或椭圆形，核质比大； • 生化特征—较高的端粒酶活性。 • 2.增殖特征 • 增殖的缓慢性 • 增殖的自稳性（区别与肿瘤细胞的本质特征）
2020/8/8
干细胞的分类
按分化潜能
能)。 • 以上都必须获得当事人的知情同意。
2020/8/8
胚胎干细胞系的建立过程
分离囊胚的内细胞群 分离胚胎生殖腺脊细胞
与成纤维细胞共培养，ES细胞非分化增殖
------胚胎干细胞的鉴定------定向诱导分化-------成体干细胞-----功 能细胞
2020/8/8
胚胎干细胞的培养
2020/8/8
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
2020/8/8
胚胎干细胞的诱导分化：
胎牛血清，骨髓基质细胞共培养
胚胎干细胞－－－－－－－－－－－－－－－造血细胞
2020/8/8
成体干细胞
成年动物的许多组织和器官，比 如表皮和造血系统，具有修复和再生 的能力。成体干细胞在其中起着关键 的作用。在特定条件下，成体干细胞 或者产生新的干细胞，或者按一定的 程序分化，形成新的功能细胞，从而 使组织和器官保持生长和衰退的动态 平衡。
2020/8/8
胚胎干细胞
胚胎干细胞研究的进展情况