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　　第七章干细胞研究及其应用山东师范大学生命科学学院earlyOctober,ColoradocouplehasbabynamedAdam,whosumbilicalcordtemcellscouldcurehisterMollysFanconianemia.2000年十月发生在美国Colorado的一个故事第三页，共七十四页。Onecellremovedfromeight-cellembryopreimplantationgeneticdiagnos第四页，共七十四页。TwoseparedblastomeressubjectedFISHanalysihechromosomes第五页，共七十四页。GeneticabnormalitiesdetectedInc.sMultiVysionPGTtechnology.第六页，共七十四页。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。第七页，共七十四页。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杂志评为1999年度世界十大科学之2000年干细胞研究再次被杂志评为该年度世界十大科学成就之一。组织工程是以干细胞研究为根底开展起来，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。干细胞或分化为特定细胞。第九页，共七十四页。10第十页，共七十四页。Alternativemodelstemcelldevelopment.ym-metry.temcellgivesrisymmetricdivisionprog-enitormorerestrictedproliferationpotential,whichdifferentiatesresponsextri-nsiccuestemcellphenotypeignaling(thickcoloredarrowsymmetry.Stemcellsgiverisdaughtercellstemcellsdifferentiatealongdifferentpathwaysextrinsicfactorsexposed.ECM,extracellularmatrix.11第十一页，共七十四页。12第十二页，共七十四页。13第十三页，共七十四页。1981Martin首次由小鼠中别离得到鼠的胚胎干细胞。至今已别离得到的胚胎干细胞物种有：金黄地鼠〔19881996〕、恒河猴〔1995别离得到人的胚胎干细胞〔1998别离得到人的胚胎生殖细胞〔1998目前不断报道成年组织来源的的干细胞。14第十四页，共七十四页。按分化潜能大小来分类全能干细胞〔Totipotenttemcell它具有形成完整个体的分化潜能。如受精卵干细胞研究及其应用概况，胚胎干细胞。多能干细胞〔pluripotenttemcell〕，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专能干细胞〔multipotenttemcell〕，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。15第十五页，共七十四页。根据来源来分胚胎干细胞ESCEmbryonicStemCell胚胎性生殖细胞EGCEmbryonicGermCell成体组织来源的干细胞ASCAdult-derivedStemCell16第十六页，共七十四页。根据干细胞组织发生的名称进行分类胰腺干细胞17第十七页，共七十四页。18第十八页，共七十四页。1998年美国有两个小组分别培养出了人多能plurpotent干细胞：JamesWisconsi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。他们使用的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取nnercelmass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞外表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胞用于培养。JohnGearharJohnsHopkins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。他们的方法是：从受精－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞(prmordialger19第十九页，共七十四页。20第二十页，共七十四页。InduceddifferentiationhumanES-derivedcellsculture.21第二十一页，共七十四页。ES〔取自干细胞和发育生物学，22第二十二页，共七十四页。Plurpotentmurneembryoniedstaining23第二十三页，共七十四页。pluripotentmurineembryonicgermcell24第二十四页，共七十四页。culturediscontaininghundredsmurineembryonicgermcellsEachred-stainedpotrepresentsindividualcolonycomprisedthousandstemcells25第二十五页，共七十四页。ES细胞的全能性主要表达在以下几方面：形成畸胎瘤。将ES细胞注人同源动物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚层细胞；形成类胚体。培养ES细胞在非粘附底物中悬浮生长，或控制增殖细胞数目。能够使之生成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混杂的集合体、具有三个胚层组织直系分化。通过控制ES细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，ES细胞可直接分化成某特定种系细胞，例如将神经决定基因NeuroD2ES细胞，可使之分化为神经细胞；形成嵌合体。将ES细胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形成嵌合体〔chimeraES细胞可以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的发育。这是检验一个细胞系是否为ES细胞的标准。26第二十六页，共七十四页。ES细胞生物学特性细胞形态结构及核型细胞的高度分化潜能碱性磷酸酶的表达胚胎阶段特异性细胞外表抗原的表达27第二十七页，共七十四页。ES细胞形态结构及核型各种动物的ES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞体体积小，核大，有一个或几个核仁ES细胞与卵圆柱期〔eggcylinderstage〕胚胎外胚层和胎儿生殖峙的原始生殖细胞类似，而与ICM细胞有差异。细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖体和线粒体，核型正常，保存了整倍体性质。正常ES细胞染色体正常，如发生异常那么其很难发育分化形成动物个体。ES细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集在一起，形似鸟巢，细胞界 限不清，克隆周围有时可见单个 ES 细胞和分化的扁平状上皮细胞 ES细胞增殖迅速，每18—24 此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的细胞可 在需要时随时解冻，继续培养不失 其原有特性，并且来自一个克隆的 细胞具有同样的特征。 28 第二十八页，共七十四页。 ES 细胞的高度分化潜能 ES 细胞的全能性是其区别于成 纤维细胞等体细胞的显著特点 ES细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分 化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。 在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，悬浮培养中： “简单类胚体〞 ES细胞可进行诱导分化 用RA〔维生素A 酸或视黄酸〕作诱导90 ％以上的ES 细胞 分化为神经胶质细胞， 聚集培养的ES细胞诱导分化那么可分化为有节律性收缩 的心肌细胞。 将ES细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，其细胞 组成可代表3 个胚层细胞。 用ES细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重 构胚和动物个体。 29 第二十九页，共七十四页。 碱性磷酸酶的表达 许多资料说明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和 囊胚细胞均有碱性磷酸酶〔AKP 〕表达，小鼠 的EC 细胞和ES 细胞中均含有丰富的AKP 在已分化的EC细胞和ES 细胞中AKP 呈弱阳性 或阴性。猪、兔的桑椹胚和早期囊胚AKP 性。因此，AKP常用来作为鉴定EC 细胞或ESdLsct.com，