胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用

1、胚胎干細(xì)胞,干細(xì)胞工程,細(xì)胞是機(jī)體組成的基本單位,一、什么是干細(xì)胞？,干細(xì)胞（Stem cell）即起源細(xì)胞。在細(xì)胞的分化過程中，細(xì)胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂的能力，最終衰老死亡。機(jī)體在發(fā)展適應(yīng)過程中為了彌補(bǔ)這一不足，保留了一部分未分化的原始細(xì)胞?！　　∫虼?，干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。,1.形態(tài)特征和生化特征 形態(tài)特征—圓形或橢圓形，核質(zhì)比大； 生化特征—較高的端粒酶活性。2.增殖特征 增殖的緩慢性

2、 增殖的自穩(wěn)性（區(qū)別與腫瘤細(xì)胞的本質(zhì)特征）,干細(xì)胞的主要特征：,全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞單能干細(xì)胞,按分化潛能,按發(fā)育狀態(tài),胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞,干細(xì)胞的分類,人類干細(xì)胞的來源,成人細(xì)胞或臍血(骨髓和血)/胎兒組織(專能/多能)。人工流產(chǎn)后的人類胎兒生殖組織(全能)。通過體外授精產(chǎn)生的人類胚胎，治療不育癥的夫婦不再需要(全能)。用捐贈者的配子通過體外授精創(chuàng)造的人類胚胎(全能)。女性供卵要非常慎重。通過體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)(克隆技

3、術(shù))產(chǎn)生的人類胚胎(全能)。以上都必須獲得當(dāng)事人的知情同意。,成體干細(xì)胞,成年動物的許多組織和器官，比如表皮和造血系統(tǒng)，具有修復(fù)和再生的能力。成體干細(xì)胞在其中起著關(guān)鍵的作用。在特定條件下，成體干細(xì)胞或者產(chǎn)生新的干細(xì)胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能細(xì)胞，從而使組織和器官保持生長和衰退的動態(tài)平衡。,造血干細(xì)胞是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來源，它主要存在于骨髓、外周血、臍帶血中。造 血干細(xì)胞的移植是治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)

4、性轉(zhuǎn)移性腫瘤疾病的最有效方法。與骨髓移植和外周血干細(xì)胞移植相比，臍血干細(xì)胞移植的長處在于無來源的限制，對HLA配型要求不高，不易受病毒或腫瘤的污染。,造血干細(xì)胞,骨髓；1/400 外周血；1/100000 臍帶血；1/10000 胎兒造血系統(tǒng)； 胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞。,造血干細(xì)胞的來源,1.移植前處理 超大劑量的放療、化療盡量消滅腫瘤細(xì)胞，同時抑制患 者的免疫系統(tǒng)，使供體者的造血干細(xì)胞可以順利植入。2.采

5、集供體者的造血干細(xì)胞（骨髓、外周血、臍帶血）， 并與受體進(jìn)行HLA配型；3.將造血干細(xì)胞輸入到受體者體內(nèi)，造血干細(xì)胞會自動定 居到脊髓。,造血干細(xì)胞的移植,三.胚胎干細(xì)胞,1.概念:簡稱ES或EK細(xì)胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞.2.特點(diǎn):1)形態(tài):體積小.細(xì)胞核大,核仁明顯.2)功能:具有發(fā)育的全能性.可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞.體外培養(yǎng)可增殖不分化.3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖

6、而不發(fā)生分化。對它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。,胚胎干細(xì)胞,ES細(xì)胞是一種高度未分化細(xì)胞。它具有發(fā)育的全能性，能分化出成體動物的所有組織和器官，包括生殖細(xì)胞。研究和利用ES細(xì)胞是當(dāng)前生物工程領(lǐng)域的核心問題之一。在未來幾年，ES細(xì)胞移植和其它先進(jìn)生物技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用很可能在移植醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引發(fā)革命性進(jìn)步。,胚胎干細(xì)胞,衍生自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始外胚層的細(xì)胞；永生化(immortal)；能維持穩(wěn)定的正常的二倍體染色體結(jié)構(gòu)；有穩(wěn)定的

7、發(fā)育潛能，能被誘導(dǎo)增殖或分化；能參與胎兒所有組織的發(fā)育過程；,胚胎干細(xì)胞的性質(zhì),形態(tài)特征體積小、核大，有一個或多個核仁；胚胎干細(xì)胞克隆緊密堆積，無明顯的界限，形似鳥巢生化特征具有堿性磷酸酶和端粒酶活性；表達(dá)SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等；表達(dá)OCT-4蛋白；無X染色體失活。,胚胎干細(xì)胞的形態(tài)和生化特征,胚胎干細(xì)胞的分離,酶消化后培養(yǎng)免疫方法去除滋養(yǎng)層細(xì)胞流式細(xì)胞儀分離法,胚胎干細(xì)胞系的建立過程,胚胎干

8、細(xì)胞的培養(yǎng),胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化： 　　胎牛血清，骨髓基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?造血細(xì)胞 　　　RA胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?神經(jīng)細(xì)胞 　　　　　　DMSO胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?肌肉細(xì)胞 　　　　TGF-B1, VEGF, bF

9、GF胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?血管和內(nèi)皮細(xì)胞 　　　　　RA+胰島素+T3胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?脂肪細(xì)胞 　　　　　BMP-2, BMP-4胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?軟骨細(xì)胞 　　　　地塞米松，磷酸甘油胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?骨細(xì)胞

10、 　　　　　基因轉(zhuǎn)染胚胎干細(xì)胞－－－－－－－－－－－－－－－?胰島素分泌細(xì)胞,,來源于干細(xì)胞的組織可能用于治療的疾病,細(xì)胞類型 治療的疾病神經(jīng)細(xì)胞 中風(fēng)、帕金森氏病、老年癡呆癥、 脊髓損傷、多發(fā)性硬化病心肌細(xì)胞

11、 心臟病發(fā)作、充血性心臟病產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞 糖尿病軟骨細(xì)胞 骨性關(guān)節(jié)炎血細(xì)胞 癌癥、免疫缺乏癥、遺傳學(xué)血液 病、白血病肝細(xì)胞肝炎、肝硬化皮膚細(xì)胞燒傷骨細(xì)胞骨質(zhì)疏松癥視網(wǎng)(眼)細(xì)胞黃斑癥骨骼肌細(xì)胞

12、 肌肉萎縮癥,誰從干細(xì)胞研究中受益？下面的疾病一半以上沒有有效的治療辦法 疾病 數(shù)字肌肉萎縮癥(單基因疾病) 發(fā)病率0.3/1000亨廷頓舞蹈病(單基因疾病)

13、 發(fā)病率0.6/1000帕金森氏病 1/500老年癡呆病 65歲以上1/20糖尿病

14、 3/100心臟病 55歲以上1/3肝病 1/12癌癥

15、 74歲以上1/4骨質(zhì)疏松癥 60歲以上1/3,,解決胚胎來源有限的途徑： 未成熟卵的體外成熟,,1998年美國有兩個小組分別培養(yǎng)出了人多能( pluripotent )干細(xì)胞：Ja

16、mes A. Thomson在 Wisconsin大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)一個研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細(xì)胞株。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取 inner cell mass細(xì)胞，建立細(xì)胞株。經(jīng)測試這些細(xì)胞株的細(xì)胞表面 marker 和酶活性，證實(shí)它們就是胚胎干細(xì)胞。用這種方法，每個胚胎可取得15－20個細(xì)胞用于培養(yǎng)。John D. Gearhart在 Johns Hopkins大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)另一個研究小組也從人胚胎組織

17、中建立了干細(xì)胞株。他們的方法是：從受精后5－9周人工流產(chǎn)的胚胎中提取生殖母細(xì)胞( primordial germ cell )。由此培養(yǎng)的細(xì)胞株，證實(shí)具有巨能干細(xì)胞的特征。,怎樣得到 pluripotent stem cell?,生命倫理學(xué)原則的應(yīng)用：人類胚胎干細(xì)胞研究問題,支持和反對治療性克隆的論證人類胚胎的道德地位,胚胎是“人”嗎？？,胚胎是人(person)？胚胎是生命？什么是人？具有特定人類基因組、具有意識能力或潛在的意識能

18、力、處于社會關(guān)系中的實(shí)體(出生為準(zhǔn))。胚胎是人類生物學(xué)生命(human biological life)，但尚未成為人、人類人格生命(human personal life)。胚胎具有一定價值，應(yīng)得到一定的尊重(due respect, 如尸體)。沒有充分的理由不能操縱和毀掉。有效治療疾病是一個充分理由。處置它要有一定程序和要求(due procedure)。但不具有與人一樣的價值，毀掉胚胎不是“殺人”。然而毀掉要一定程序去做。,應(yīng)有

19、的尊重和應(yīng)有的處理程序,應(yīng)有的尊重指適當(dāng)?shù)淖鹬兀涸谕耆鹬兀ㄈ耍┡c不必尊重（如一塊孤立的石頭）之間：非人動物、胎兒、胚胎、尸體等。人類胚胎用作研究必須是體外的，不能超過14天；不用人類胚胎，重要研究的目的就不可能達(dá)到；不是商品，不能買賣；科學(xué)家應(yīng)采取必要的行動紀(jì)念那些胚胎的貢獻(xiàn)；必要的程序是指專門的埋葬或活化，也應(yīng)有簡單莊嚴(yán)的儀式。,3.主要用途(1)治療人類的某些頑癥(2)培育出人造組織器官，用于器官移植(3)是研究體