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　　干细胞研究现实状况及发展前景 李群 纵观当今生物医学研究，干细胞研究无疑是最热门领域。1998年，来自威斯康辛大学Thomson JA等人在science杂志上报道首次成功建立了人胚胎干细胞系。因为人胚胎干细胞系能够分化成人体任何一个细胞（包含神经、心肌、造血、肝脏、胰腺等细胞）并应用于移植，为多个困扰人类疾病提供了全新疗法，所以，该研究立即引发科学界巨大轰动，开创了干细胞研究全球浪潮。，日本京全部大学教授山中伸弥（Shinya Yamanaka）等人在Cell杂志上报道经过转染四种转录因子（Oct4，Sox2，Klf4和C-Myc）将小鼠成纤维细胞重编程为诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells， HYPERLINK \o \t _blank iPS cells）。因为该方法处理了传统方法建立病人特异多能干细胞致命缺点（效率低，需要大量卵细胞；建立胚胎干细胞系需要破坏胚胎，引发道德伦理争议；现在尚无人核移植多能干细胞建系成功报道），所以，该研究立即在全球掀起iPS研究浪潮，使该领域称为热门中热门。，奥巴立即台后宣告废除对胚胎干细胞研究禁令，该项方法极大推进了美国干细胞研究。总而言之，干细胞研究是目前最热门、进展最快、最振奋人心领域。顺应国际形势，在政府大力支持和广大科研人员努力攻关下，中国干细胞研究发展快速。下面就各个领域展开综述。 现在科学界公认干细胞定义是：干细胞（stem cells）是这么一类细胞，它们能够自我更新(self-renew)，即经过细胞分裂产生两个子细胞中最少有一个仍是干细胞；同时它们在特定条件下能够分化成不一样类型功效细胞，和之相关一个衡量标准是能够形成有功效器官或整个个体。 20世纪初就有科学家提出“干细胞”这个概念，然而直到1963年，加拿大研究员Ernest A. McCulloch和James E. Till才首次经过试验证实干细胞存在。她们发觉小鼠骨髓细胞中存在能够重建整个造血系统细胞，即造血干细胞。经过近五十年研究，造血干细胞是现在研究最清楚干细胞，为干细胞其它领域研究提供了很多指导性意见。迄今为止，人类陆续在其它器官中发觉 HYPERLINK 成体干细胞(adult stem cells)，如小肠、皮肤等. 1 造血干细胞研究现实状况 1.1利用试验鼠iPS细胞高效制造造血干细胞技术 日本研究人员日前宣告，她们开发出了利用试验鼠诱导多功效干细胞（iPS细胞）高效制造造血干细胞技术。医生未来在诊疗 HYPERLINK 白血病时，有望利用这种技术制造大量造血干细胞，从而替换骨髓移植。 造血干细胞在骨髓中，能够分化为红细胞和白细胞。东京全部临床医学综合研究所和大阪大学研究人员利用iPS细胞先制作出了中胚层细胞。这种细胞能够发育为血管和肌肉等组织。随即研究人员向中胚层细胞植入LhX2基因，最终生成了大量造血干细胞。 研究人员接下来用放射线照射试验鼠，使其失去造血功效，再将用上述方法得到造血干细胞移植到一部分试验鼠体内。结果显示，和没有接收造血干细胞移植试验鼠相比，接收移植试验鼠寿命大幅延长，生存了4个月。 研究人员指出，以前利用iPS HYPERLINK 细胞培养造血干细胞时，难以单纯生成造血干细胞，还会混杂其它细胞，而这次开发出新技术使造血干细胞生成效率达成了原有方法四五倍。 现在在对白血病患者进行诊疗时，关键是移植和患者血液类型靠近正常人骨髓，以利用其中造血干细胞，帮助患者恢复。研究人员期望在确定安全性后，将这种新技术用于人类白血病诊疗。 1.2 Nrf2?和Keap1基因含有调控干细胞功效作用 人体含有非凡自愈能力，机体内存在专用干细胞确保很多器官可不停地进行自我更新。当某一器官受到损伤时，器官内干细胞即被激活生成新细胞促进器官组织再生。然而在机体内这种干细胞活性却受到了严格地调控，因为过分干细胞活性也可能造成疾病发生比如癌症。目前科学家们纷纷将干细胞生物学研究转向揭示维持有效再生和合适干细胞功效之间平衡调控机制。值得注意是越来越多数据表明氧化应激在这一调控中发挥了关键作用。 近日罗切斯特大学研究人员在新研究中发觉了一个调控干细胞氧化应激基因开关，证实其含有调控干细胞功效作用。相关研究结果发表在最新一期《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上。 这一研究工作是由罗切斯特大学生物学家Heinrich Jasper、Christine Hochmuth、Benoit Biteau和罗切斯特大学医学中心遗传学家Dirk Bohmann共同完成。科学家们在果蝇肠干细胞中研究了Nrf2 和Keap1基因功效。过去研究表明Nrf2 和Keap1是细胞氧化应激反应中关键调控因子。在新研究中，研究人员惊讶地发觉不一样其它细胞类型，干细胞中Nrf2甚至在缺乏压力情况下仍可保持活性。这一研究发觉表明Nrf2有可能在干细胞功效调控中发挥了不一样平常作用。 在深入试验中，研究人员证实Nrf2含有抑制干细胞分裂作用。而当果蝇肠道受到损伤时，受损细胞分泌信号蛋白激活干细胞。负调控因子Keap1在此时抑制干细胞中Nrf2功效从而促进干细胞分裂，肠道组织再生。 另外，研究人员还发觉Nrf2对干细胞活性调控作用受到这些细胞中活性氧簇（ROS）水平影响。活性氧簇是一类自然存在于细胞中高活性反应分子，当其浓度显著增高时可损伤细胞结构。研究人员发觉只有当ROS水平增高时，肠道干细胞才会发生分裂。Nrf2可经过降低细胞中ROS水平从而抑制肠道干细胞增殖。当研究人员利用Keap1抑制Nrf2时，观察到ROS水平增高，干细胞分裂，并开启再生。从而表明这一基因开关在肠道干细胞活性调控中发挥了关键性压力感受器作用。相一致地，研究人员还证实当Nrf2功效受到破坏时，因为干细胞过分生成新细胞造成了果蝇肠道退化。 Jasper期望其它科学家们一同开展研究以确定在部分小脊椎动物和人类中是否存在相同干细胞调控机制。“假如情况确是如此，这些研究发觉或将推进开发出新诊疗方法。科学家们亦可最终了解到怎样经过控制干细胞功效安全地置换人类受损组织。”Jasper说。 现在罗切斯特大学研究人员正在致力于解析隐藏在Keap1和 Nrf2活性下相关过程。“比如Keap1是怎样取得来自损伤组织信号？”Jasper说道：“我们正致力去了解Keap1激活前后上游和下游发生事件。” 2 干细胞和肝细胞研究 2.1来自胎儿皮肤细胞iPSc和ESc可生成肝细胞 因为缺乏移植器官，现在，慢性肝病患者得不到足够诊疗。不过，来自于诱导多能干细胞（iPSc）肝细胞以后将是一个不错选择。柏林马克斯普朗克分子遗传学研究所科学家未来自iPSc和来自胚胎干细胞(ESc)肝细胞相比较，发觉二者基因表示上很类似。 然而，和真正肝细胞比较，仅有不到二分之一基因显示出不一样基因表示。所以，来自于iPSc肝细胞基因表示在应用于肝脏疾病诊疗前，仍然需要调整。 该研究发表在12月20日《干细胞和发展》上（Stem Cells and Development）。iPSc来自于不一样细胞类型，和其祖细胞有相同基因起源。来自于iPSc肝细胞可作为以后再生医学方面一个理想出发点，并可避免细胞免疫排斥问题。 经过早期和后期阶段比较，马克思普朗克学院贾斯坦称，这是唯一确定细胞类型间实际差异方法，在合成肝细胞中仍然存在缺点。研究表明基于ESc和iPSc肝细胞基因表示有80%相同性。而来自胎儿肝脏分离细胞基因表示匹配率只有53%。 来自于iPSc和ESc类肝细胞激活了很多特殊肝脏蛋白质，比如白蛋白，α-胎儿蛋白及细胞角蛋白18。然而干细胞的研究应用现状及发展前景doc，合成肝细胞能够存放肝糖，并产生脲和真正肝细胞发挥相同功效。另外，她们能够吸收和破坏异分子。和此相反，在诱导多能干细胞和真正肝细胞中，围绕酶群细胞色素P450基因显示不一样基因表示水平。这些酶在药品和外来物质中进行新陈代谢。 这不仅帮助我们愈加好地了解肝脏疾病病因，也有利于对病人更有效药品开发。 2.2利用肝病患者皮肤细胞成功培育出肝脏细胞 8月25日，英国剑桥大学公布公报说，该校研究人员成功利用肝病患者皮肤细胞培育出肝脏细胞，这么得到肝脏细胞和病人肝脏中细胞高度相同，将有利于对特定肝病患者进行研究并开展诊疗。 公报说，研究人员从7名有遗传性肝脏疾病患者身上提取了皮肤细胞，先将其改变为诱导多功效干细胞，然后培育成肝脏细胞。诱导多功效干细胞技术是日美科学家一项重大研究结果，它能够对皮肤细胞进行改造，使其含有和干细胞相同功效。 此次研究显示，利用这种方法得到肝脏细胞在生理特征上和病人肝脏中细胞高度相同，所以可用于试验多种药品，验之有效后再对病人进行诊疗。 3 神经干细胞研究现实状况 3.1特殊化合物能促进神经干细胞定向分化 神经干细胞分化调控分子机制和影响神经干细胞命运外在原因研究对于神经发育、组织再生、神经系统退行性疾病和脑肿瘤发生发展和诊疗全部有很关键意义。即使现在对神经干细胞增殖分化调控研究很多，不过迄今为止，相关小分子化合物调控神经元增殖和定向分化报道很少。 AICAR是一个AMP类似物，广泛用作细胞水平激活AMPK工具化合物。现在对其研究关键集中在代谢调整方面，而其绝大多数作用全部是经过激活单磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK）而发挥。AMPK 作为细胞中“燃料开关”在动物抵御和适应环境应激过程中起着关键作用。 该研究首次发觉小分子化合物AICAR对于生化神经干细胞C17.2及起源于不一样发展时期及不一样部位起源神经干细胞（P0-NSCs及E14-NSCs）全部有显著诱导分化作用。经过对神经元、胶质细胞等标志性蛋白判定，明确了AICAR能定向诱导神经干细胞分化为星形胶质细胞。有意思是AMPK另一个传统激活剂二甲双胍却没有这个促分化作用。而过表示功效缺失性AMPK等方法也不能逆转AICAR促胶质细胞定向分化作用。研究中，还首次发觉了AICAR能激活和神经干细胞向胶质细胞分化亲密相关JAK-STAT信号通路，Metformin则无法激活该通路，JAK 特异性抑制剂可完全逆转AICAR促分化作用。这些结果表明，AICAR定向诱导神经干细胞分化为胶质细胞作用可能并不依靠于其传统胞内靶点AMPK信号通路，而有可能是经过激活JAK-STAT3信号通路而起作用。 以上结果已在《生物化学杂志》（J. Biol. Chem.）杂志上发表，为定向诱导神经干细胞分化小分子诱导剂发觉及神经胶质细胞分化机制研究提供了线利用神经干细胞修复脑损伤 中国科研人员在神经干细胞研究领域取得关键进展，由复旦大学脑科学研究院杨振纲副教授领衔课题组经过大鼠试验，发觉了神经干细胞在 HYPERLINK 神经再生中独特行为方法。这一结果提醒，神经干细胞移植需要进行干预，才能起到有效诊疗脑部疾病作用，从而为神经干细胞用于脑损伤修复指明了新道路。 这一研究结果4月23日发表在国际著名学术期刊《神经科学杂志》上，并被选为亮点文章关键介绍。 科学研究已经证实，人脑内终生全部有神经干细胞，在脑内能够不停产生新神经元，不过遗憾是，受损伤人脑并不能所以成功自我修复。主流见解认为，这是因为脑内神经干细胞数量太少，所以，全世界众多科研人员大多聚焦于想方设法地扩增神经干细胞数量。 复旦大学脑科学研究院科研人员利用脑 HYPERLINK 中风大鼠模型，发觉极易受损伤脑区是脑部纹状体，纹状体内90％以上神经元全部是投射神经元，它们“个头”中等，满身上下长满了“刺”，而研究发觉大鼠脑部本身神经干细胞产生新生神经元“个头”很小，身上几乎没有“刺”，不能满足修复纹状体要求。 研究领衔者、复旦大学脑科学研究院神经干细胞和神经发育研究组组长杨振纲副教授指出：不管是胚胎时期还是成年后，脑部神经干细胞全部只能产生一定种类神经元。大脑内有近1000亿个神经元，其中分为近1万种不一样类型，神经干细胞在胚胎发育时就已经分工明确，在成人脑内找不到一个能分化出全部类型神经元“全能干细胞”。 在这一研究基础上，未来科学家将有望利用多种遗传学干预手段，去诱导人脑部神经干细胞分化出特定功效神经元，诊疗阿尔茨海默病、帕金森病等多个神经退行性疾病。据悉，相关探索已经在复旦大学脑科学研究院神经干细胞和神经发育研究组展开，并取得了教育部和国家自然科学基金委课题资助。 3.3脑癌源于脑下室区神经干细胞 美国密歇根大学一个研究小组发觉，脑癌和大脑神经干细胞中肿瘤抑制基因 HYPERLINK \t _blank p53缺点相关。此项发觉将有利于找到愈加好预防和诊疗脑癌方法。该研究结果刊发在9年6月2日出版《癌细胞》杂志上。 研究文章称，研究人员首次发觉，恶性胶质瘤可能源于在在脑下室区（SVZ）神经干细胞；在试验小鼠身上，神经干细胞巢内干细胞会制造很多含有专门用途神经细胞并释放出去。而肿瘤抑制基因p53突变使得神经干细胞和它制造神经细胞一样出现转移，从而诱发脑瘤。 恶性胶质瘤，也称为多形性胶质母细胞瘤，是一个很难以诊疗癌症。现在几乎全部诊疗方法，包含手术、放疗和化疗，全部不太有效，其死亡率在20多年来一直未有改观。科学家最近发觉，一些基因和细胞作用路径在恶性胶质瘤中被改变，其中最关键改变就包含p53基因突变。但科学家一直不知道是什么类型细胞p53缺点促成脑细胞发生癌变。 密歇根大学医学院副教授朱原（音译）博士率领研究小组采取中枢神经系统含有p53变异小鼠进行了一系列试验。她们发觉，这些小鼠中大多数得了恶性脑肿瘤，肿瘤细胞中全部出现了p53变异。该发觉将有利于对恶性胶质瘤进行立即有效早期筛查，表明变异p53可作为一个有用标识，在多种阶段跟踪神经胶质瘤细胞。而在发病早期检测到疾病，无疑会提升诊疗成功几率。这个发觉也会有利于改善诊疗手段，降低此种癌症患者死亡率。假如人类恶性胶质瘤同小鼠一样源于脑下室区神经干细胞，就必需在早期诊疗和诊疗阶段更多地关注干细胞巢，如同对待肿瘤一样对待它，进行有针对性直接诊疗，以消除癌症源并预防它死灰复燃。 研究结果表明，老鼠大脑神经干细胞含有较高积累遗传病变潜力，并成为癌细胞攻击标靶。从某种程度上讲，癌症细胞在早期阶段和正常干细胞并没有太大差异，但它非正常地结合了神经干细胞（自我更新）和专业子代（转移）关键特征。在能够对其进行约束以诊疗疾病之前，必需要对其有更广泛深入了解。朱原小组发觉这些有p53突变细胞含有高度适应性，假如诊疗阻止了它们活动路径，它们则会学着找到另一个方法来成长，这解释了为何恶性胶质瘤会产生抗药性。 朱原小组计划继续进行小鼠试验，看看p53功效是否能够在肿瘤细胞中恢复。她们也要检验抑制脑下室区神经干细胞是否会是一个潜在诊疗手段。 4 干细胞和糖尿病诊疗研究 4.1成年细胞可重编程为分泌胰岛素细胞 贝塔细胞正常分泌胰岛素是诊疗 HYPERLINK 糖尿病关键。假如能将大量完全分化成年细胞以受控方法转变成能分泌胰岛素贝塔细胞话， HYPERLINK 糖尿病诊疗前景将会改变。即使以前文件中有多个以这种方法生成贝塔细胞例子，但这个过程迄今为止是无法控制。 美国科研人员最新研究发觉，患 HYPERLINK 糖尿病活小鼠外分泌胰腺细胞可被重新编程(重编程即细胞再程序化,使分化后细胞重新分化技术)，成为能够产生胰岛素内分泌细胞，和贝塔细胞相同，从一个分化状态进入另一个分化状态，中间并不需转变成干细胞。这种策略是基于早先相关胰腺发育中所包含转录因子研究结果：三种因子（Ngn3, Pdx1 和 Mafa）组合是该过程中关键成份。 5干细胞和抗衰老研究 5.1干细胞使和衰老相关肌无力速度放缓 在小鼠中一则新研究汇报指出，用干细胞来增加年轻肌肉可减缓和年纪老化相关肌无力进程。 这些发觉可能会造成再生性肌肉疗法出现，这种疗法可能会对罹患肌营养不良症病人或是那些虚弱老年人有帮助。 文章作者提出，假如科学家们能够发觉可刺激肌肉中干细胞小分子或分子组合（这可能会比将干细胞移植到人体内要更轻易些），那么这些分子可被用于促进肌肉修复或降低肌肉丧失。 在成年期，损伤后或疾病后肌肉再生关键是靠卫星细胞，这是一个会分裂并参与修复、重新恢复活力和控制骨骼肌组织干细胞，它可经过发育成为肌肉细胞而令肌肉生长。 Bradley Olwin及其同事在这里利用了干细胞能力并预防了在幼小小鼠中某一单一肌肉和年纪老化相关消瘦。 在该研究中，研究人员将少数干细胞移植到肌肉受伤幼小小鼠体内。 该研究小组在两年后对这些小鼠进行检验时发觉，这种手术永久性地改变了移植细胞，使得它们能够抵御肌肉中老化过程。 明确地说，这些移植细胞能够控制它们所在肌肉并和肌肉融合以形成新肌肉纤维。 尽管大家对这一过程机制还不了解，但这些发觉提醒，经过模拟这些移植干细胞功效，科学家们可能能够预防肌肉功效和重量丧失，而这些通常是在人类老化时出现情况。 5.2色素干细胞损伤致使黑发变白 日本东京医科齿科大学和金泽大学一个研究小组近日公布消息，她们证实因为保持黑发色素干细胞基因损伤不停加重，人才会伴随年纪增加头发不停变白。该项研究有利于推进抗老化和再生医疗药品研究。美国《细胞》杂志发表了这一消息。 据介绍，色素干细胞存在于毛根和皮肤之间，正是因为其制造色素细胞，人头发才会保持黑色。假如这种干细胞降低或枯竭，人头发就会变成白色，而其为何枯竭却一直不为人知。大家已知生物伴随年纪增加，基因损伤就会不停加重，那么色素干细胞是不是也因为损伤加重而枯竭呢？为了证实这个设想，日本研究人员用可造成基因损伤放射线照射试验大鼠，使其出现和老化相同状态，然后再检验大鼠色素干细胞情况。结果发觉大鼠色素干细胞已经失去了分化再生能力，因为缺乏其制造色素细胞，大鼠毛色也变为了白色，从而证实了毛发变白机理。 研究人员称，这项研究结果除了有利于大家揭开其它方面老化之谜，还有利于推进抗白发药剂和抗老化和再生医疗方面药品研制。 伴随 HYPERLINK \t _blank 基因工程、 HYPERLINK \t _blank 胚胎工程、 HYPERLINK \t _blank 细胞工程等多种 HYPERLINK \t _blank 生物技术快速发展，根据一定目标，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能，利用干细胞构建多种细胞、组织、器官作为移植器官起源，这将成为干细胞应用关键方向。

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