醫(yī)學細胞生物學 第十二章 第二節(jié) （理論32學時班級用）

1、第十二章 細胞與個體發(fā)育,第二節(jié) 干細胞,第二節(jié) 干細胞,,干細胞（stem cell）：一類具有自我復制和多向分化潛能的細胞，是各種分化細胞或特化細胞的初始來源。,胚胎干細胞（embryonic stem cell，ES cell）：出現(xiàn)于早期胚胎的干細胞，多數(shù)來自囊胚（胚泡）的內(nèi)細胞團。成體干細胞（adult stem cell）：具組織特異性的干細胞，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞、胰腺干細胞等。,對稱分裂（symmetr

2、y division）：產(chǎn)生兩個同型的細胞，均為干細胞或分化細胞。不對稱分裂（asymmetry division）：產(chǎn)生兩個異型的細胞，一個是干細胞，另一個是分化細胞。,一、干細胞的基本特征,,（一）干細胞的自我復制,,對稱分裂,不對稱分裂,機體對干細胞增殖的調(diào)節(jié)具有一定靈活性，以適應(yīng)生理變化需要，維持干細胞與分化細胞數(shù)量上的平衡。通常認為，在正常狀況下，干細胞多以不對稱方式分裂。,（二）干細胞的分化,全能干細胞（totip

3、otent cell）多能干細胞（pluripotent cell）專能干細胞（unipotent cell）,胚泡內(nèi)細胞團的ES細胞,成體干細胞,（三）干細胞增殖分化的調(diào)控機制,微區(qū)（niche）：干細胞所處的微環(huán)境，包括周圍細胞、胞外基質(zhì)及可溶性信號轉(zhuǎn)導分子等。,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、多種分泌因子及周圍細胞的直接參與。,二、胚胎干細胞,,ES 細胞－

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

5、正常核型；能分化為包括內(nèi)、中、外胚層的所有細胞類型；當被注入發(fā)育狀態(tài)的囊胚中，可整合至任一組織。,（1）嵌合體實驗 ES 細胞與另一胚泡的ICM細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）個體。,2. ES 細胞分化潛能的評價,（2）畸胎瘤實驗 將ES 細胞異位移植至皮下，由于無滋養(yǎng)層細胞的調(diào)控，其發(fā)育表現(xiàn)為無序的細

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)等多胚層來源的多種類型的分化細胞。 此法亦可證明ES 細胞的多潛能分化特征。,（3）類胚體實驗 ES 細胞在無飼養(yǎng)層與分化抑制因子條件下培養(yǎng)時，形成類胚體（embryoid body, EB）。其中間細胞團保持干細胞生長特點，周邊細胞逐漸分化為不同類型的細胞。,改變細胞生長條件，如添加各種生長因子、改變其黏附狀態(tài)誘導細胞間相

7、互作用等；導入特定的分化相關(guān)基因，誘導細胞產(chǎn)生定向分化；可分化為脂肪細胞、星形膠質(zhì)細胞、心肌細胞、軟骨細胞、造血細胞、樹突樣細胞、內(nèi)皮細胞、胰島細胞等。目前面臨的主要困難：定向分化。,3. ES 細胞的體外分化,3. ES 細胞的應(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，均有望通過誘導ES 細胞定向分化為相應(yīng)細胞類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)育過程中

8、的相應(yīng)機制；模擬組織和細胞的體內(nèi)效應(yīng)，以篩選藥物或測試藥物毒性；對ES 細胞進行基因操作后再用于治療。,來自胚胎生殖嵴中的原始生殖細胞；與ES 細胞具類似特性，如具有多分化潛能、特殊干細胞標記等；增殖能力稍弱，不能無限制生長；不能產(chǎn)生畸胎瘤。,（二）EG 細胞,,成體干細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。兩個基本特征：自我復制

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

10、干細胞） 臍帶血,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1990,E. Donnall Thomas,存在于腦組織?？煞只癁樯窠?jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞等。特征標記：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記 。,2. 神經(jīng)干細胞,,來源于結(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胞，如脂肪細胞、上皮細胞、肝細胞等。含有多種特異性表面抗原：CD71、CD44、CD90、CD117、CD147等，不含造血干細胞表面抗原 CD45、CD34等。,3. 間充質(zhì)干細胞（mesenchymal cell, MSC）,,思考題：ES 細胞的生物學特性。,,思考題,名詞解釋： 胚胎干細胞（ES cell）多能干細胞（pluripotent cell） 成體干細胞的可塑性