醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第十二章 第二節(jié) （理論32學(xué)時(shí)班級(jí)用）

1、第十二章 細(xì)胞與個(gè)體發(fā)育,第二節(jié) 干細(xì)胞,第二節(jié) 干細(xì)胞,,干細(xì)胞（stem cell）：一類(lèi)具有自我復(fù)制和多向分化潛能的細(xì)胞，是各種分化細(xì)胞或特化細(xì)胞的初始來(lái)源。,胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ES cell）：出現(xiàn)于早期胚胎的干細(xì)胞，多數(shù)來(lái)自囊胚（胚泡）的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。成體干細(xì)胞（adult stem cell）：具組織特異性的干細(xì)胞，如造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞等。,對(duì)稱(chēng)分裂（symmetr

2、y division）：產(chǎn)生兩個(gè)同型的細(xì)胞，均為干細(xì)胞或分化細(xì)胞。不對(duì)稱(chēng)分裂（asymmetry division）：產(chǎn)生兩個(gè)異型的細(xì)胞，一個(gè)是干細(xì)胞，另一個(gè)是分化細(xì)胞。,一、干細(xì)胞的基本特征,,（一）干細(xì)胞的自我復(fù)制,,對(duì)稱(chēng)分裂,不對(duì)稱(chēng)分裂,機(jī)體對(duì)干細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)具有一定靈活性，以適應(yīng)生理變化需要，維持干細(xì)胞與分化細(xì)胞數(shù)量上的平衡。通常認(rèn)為，在正常狀況下，干細(xì)胞多以不對(duì)稱(chēng)方式分裂。,（二）干細(xì)胞的分化,全能干細(xì)胞（totip

3、otent cell）多能干細(xì)胞（pluripotent cell）專(zhuān)能干細(xì)胞（unipotent cell）,胚泡內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的ES細(xì)胞,成體干細(xì)胞,（三）干細(xì)胞增殖分化的調(diào)控機(jī)制,微區(qū)（niche）：干細(xì)胞所處的微環(huán)境，包括周?chē)?xì)胞、胞外基質(zhì)及可溶性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子等。,1. 胞內(nèi)因素的調(diào)控,2. 胞外因素的調(diào)控,Oct-4Nanog端粒酶,黏附分子、多種分泌因子及周?chē)?xì)胞的直接參與。,二、胚胎干細(xì)胞,,ES 細(xì)胞－

4、－胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell）EG 細(xì)胞－－胚胎生殖細(xì)胞（embryonic germ cell），胚胎生殖嵴中的原始生殖細(xì)胞。EC 細(xì)胞－－畸胎癌細(xì)胞（embryonal carcinoma cell），兼具多分化潛能與腫瘤細(xì)胞特性。,（一）ES 細(xì)胞,,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（inner cell mass）,,1. ES 細(xì)胞的生物學(xué)特性,來(lái)源于胚泡的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)；在不分化條件下能無(wú)限自我復(fù)制；能保持穩(wěn)定的二倍體

5、正常核型；能分化為包括內(nèi)、中、外胚層的所有細(xì)胞類(lèi)型；當(dāng)被注入發(fā)育狀態(tài)的囊胚中，可整合至任一組織。,（1）嵌合體實(shí)驗(yàn) ES 細(xì)胞與另一胚泡的ICM細(xì)胞黏附在一起被移植入母體子宮內(nèi)，可被調(diào)整并參與原先胚胎的正常發(fā)育，最終成為組織結(jié)構(gòu)正常的嵌合體（chimera）個(gè)體。,2. ES 細(xì)胞分化潛能的評(píng)價(jià),（2）畸胎瘤實(shí)驗(yàn) 將ES 細(xì)胞異位移植至皮下，由于無(wú)滋養(yǎng)層細(xì)胞的調(diào)控，其發(fā)育表現(xiàn)為無(wú)序的細(xì)

6、胞分化，成為畸胎瘤。內(nèi)部含神經(jīng)管、腺管、上皮組織、軟骨、肌肉和毛發(fā)等多胚層來(lái)源的多種類(lèi)型的分化細(xì)胞。 此法亦可證明ES 細(xì)胞的多潛能分化特征。,（3）類(lèi)胚體實(shí)驗(yàn) ES 細(xì)胞在無(wú)飼養(yǎng)層與分化抑制因子條件下培養(yǎng)時(shí)，形成類(lèi)胚體（embryoid body, EB）。其中間細(xì)胞團(tuán)保持干細(xì)胞生長(zhǎng)特點(diǎn)，周邊細(xì)胞逐漸分化為不同類(lèi)型的細(xì)胞。,改變細(xì)胞生長(zhǎng)條件，如添加各種生長(zhǎng)因子、改變其黏附狀態(tài)誘導(dǎo)細(xì)胞間相

7、互作用等；導(dǎo)入特定的分化相關(guān)基因，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生定向分化；可分化為脂肪細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、心肌細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、造血細(xì)胞、樹(shù)突樣細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、胰島細(xì)胞等。目前面臨的主要困難：定向分化。,3. ES 細(xì)胞的體外分化,3. ES 細(xì)胞的應(yīng)用潛能,（1）移植治療 如帕金森綜合癥、糖尿病、創(chuàng)傷性脊髓損傷等病癥，均有望通過(guò)誘導(dǎo)ES 細(xì)胞定向分化為相應(yīng)細(xì)胞類(lèi)型再移植入病人體內(nèi)治療。,（2）其他應(yīng)用用于研究胚胎發(fā)育過(guò)程中

8、的相應(yīng)機(jī)制；模擬組織和細(xì)胞的體內(nèi)效應(yīng)，以篩選藥物或測(cè)試藥物毒性；對(duì)ES 細(xì)胞進(jìn)行基因操作后再用于治療。,來(lái)自胚胎生殖嵴中的原始生殖細(xì)胞；與ES 細(xì)胞具類(lèi)似特性，如具有多分化潛能、特殊干細(xì)胞標(biāo)記等；增殖能力稍弱，不能無(wú)限制生長(zhǎng)；不能產(chǎn)生畸胎瘤。,（二）EG 細(xì)胞,,成體干細(xì)胞存在于多種組織與器官，包括骨髓、外周血、腦、脊髓、牙髓、血管、骨骼肌、表皮、消化管、角膜、視網(wǎng)膜、肝臟、胰腺等。兩個(gè)基本特征：自我復(fù)制

9、 能夠分化為具有特殊功能的成熟細(xì)胞。數(shù)目稀少。在相應(yīng)誘導(dǎo)條件下，成體干細(xì)胞可跨組織甚至跨胚層分化 ---- 可塑性（plasticity）。,三、成體干細(xì)胞,,1. 造血干細(xì)胞 （hematopoietic stem cell, HSC）,,表面標(biāo)記：CD34+/ Thyl+/ lin- 來(lái)源: 骨髓移植 外周血（從中篩選出CD34+白細(xì)胞，含5-20%的造血

10、干細(xì)胞） 臍帶血,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1990,E. Donnall Thomas,存在于腦組織。可分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等。特征標(biāo)記：巢蛋白nestin（屬中間絲骨架蛋白） 膠質(zhì)纖維酸性蛋白GFAP 等 目前仍缺乏被普遍接受的單一特異性標(biāo)記 。,2. 神經(jīng)干細(xì)胞,,來(lái)源于結(jié)締組織。能在

11、體外增殖，也可在不同條件下分化為多種間充細(xì)胞，如脂肪細(xì)胞、上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞等。含有多種特異性表面抗原：CD71、CD44、CD90、CD117、CD147等，不含造血干細(xì)胞表面抗原 CD45、CD34等。,3. 間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal cell, MSC）,,思考題：ES 細(xì)胞的生物學(xué)特性。,,思考題,名詞解釋?zhuān)?胚胎干細(xì)胞（ES cell）多能干細(xì)胞（pluripotent cell） 成體干細(xì)胞的可塑性