干细胞研究方法及进展医学PPT

干细胞研究方法及进展干细胞的概念人体并不是由一种细胞构成，而是由多种细胞构成的，例如神经细胞、皮肤细胞等等。不同的细胞担负着不同的功能，但是所有这些细胞，都是由一个细胞受精卵发育而来的。“全能性”的受精卵在发育过程中，不仅不断地分裂使细胞的数目增加，而且还不断地分化使细胞的种类增加。所谓“干细胞”，就是指那些未分化、因而有可能分化成不同类型细胞的细胞。干细胞的概念及分类干细胞（STEMCELL）指存在于胚胎直至成体的具有增殖、自我更新（SELFRENEWAL）以及分化潜能的原始细胞。所有的干细胞都具有两个最为显著的特征一是不断增殖、自我更新二是在适宜的环境条件下可分化并产生不同类型的细胞。分类（按分化潜能分类）全能干细胞（TOTIPOTENTSTEMCELLS）、多能干细胞（PLURIPOTENTSTEMCELL）单能干细胞（MONOPOTENTSTEMCELL）或称为专能干细胞（COMMITTEDSTEMCELL）。全能干细胞是指能发育成为一个完整个体的原始细胞。受精卵、胚胎每一个卵裂球都能发育成为一个完整个体，是全能干细胞。多能干细胞是指那些分化潜能很“宽”，可分化为多种类型细胞的原始细胞如胚胎干细胞（EMBRYONICSTEMCELL，ES细胞）、胚胎生殖细胞（EMBRYONICGERMCELL）、骨髓基质干细胞（BONEMARROWSTROMALSTEMCELL）、神经干细胞单能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型细胞分化，如表皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞或叫肌卫星细胞（SATELLITECELL）神经元干细胞只能分化为神经元，胶质干细胞只能分化为胶质细胞等。按照生存阶段分类胚胎干细胞成体干细胞（ADULTSTEMCELL；SOMATICSTEMCELLS），也称为组织干细胞（TISSUESTEMCELLS）。胚胎干细胞，是存在于早期胚胎组织中，具有高度增殖能力和多向分化潜能，能分化为三个胚层所有细胞类型的原始细胞。成体干细胞指存在于各组织器官的未分化细胞。在体内，它们具有终生自我更新（SELFRENEWAL）能力和分化潜能。根据胚胎干细胞来源不同，分为ES细胞（EMBRYONICSTEMCELLS）,来自囊胚期的内细胞团。EC细胞EMBRYONICCARCINOMACELLS，由畸胎癌（TERATOCARCINORMA中分离、筛选出的具有增殖，自我更新能力的细胞。EG细胞（EMBRYONICGERMCELLS，由原始生殖细胞（PRIMORDIALGERMCELLS中分离获得。成体干细胞根据来源分为骨髓干细胞神经干细胞上皮干细胞肝干细胞胰腺干细胞皮肤干细胞脂肪干细胞成体干细胞具有可塑性（PLASTICITY）或横向分化的特性。这是指某种组织的成体干细胞可分化为另一种组织的特异细胞的能力。例如骨髓基质干细胞可分化为心肌细胞、脂肪细胞等第二部分干细胞的基本特性一、干细胞的基本特征（一）干细胞的形态和生化特征1形态特征干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积较小，核质比较大，胞内细胞器稀少，细胞内RNA含量低。根据其形态学特征和存在位置、分子标记可以辨认不同的干细胞，2生化特征不同的干细胞具有不同的生化标志，如角蛋白15是确定毛囊中表皮干细胞的标志分子，NESTIN为神经干细胞的标志分子。利用标志分子确定干细胞位置、寻找和分离干细胞有重要意义。干细胞都具有较高的端粒酶活性，这与其增殖能力密切相关。二干细胞的生物学特征1干细胞的自我更新特征干细胞在体内终生都具有自我更新能力，这与祖细胞（具有优先更新能力）不同。其自我更新能力是通过不对称分裂ASYMMETRYDIVISION和对称分裂SYMMETRYDIVISION这两种形式实现的。对称分裂如果产生的两个子代细胞都是干细胞或都是分化细胞，称为对称分裂。不对称分裂如果产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞则称为不对称分裂。2细胞的增殖特征1）干细胞增殖的缓慢性一般情况下，干细胞处于休眠或缓慢增殖状态，当其接受刺激分化时，首先要经过一个短暂的增殖期，产生过渡放大细胞TRANSITAMPLIFYINGCELL或称为“短暂扩充细胞”。经若干次分裂后产生分化细胞。过渡放大细胞的作用是可以通过较少干细胞产生较多的分化细胞,同时保护干细胞。2）干细胞增殖的自稳定性自我维持SELFMAINTENANCE或自稳定性是指干细胞可以在生物个体生命区间自我更新并维持其自身数目相对恒定性，这也是干细胞的基本特征之一。维持自我稳定性是通过多种形式来实现。首先，当干细胞分裂时，无脊椎动物的干细胞常以不对称分裂来维持自身数目的恒定。哺乳动物的干细胞常常以对称分裂和不对称分列这两种形式进行，但对于群体而言。通过这两种分裂方式协调，保证干细胞数目相对衡定，同时更适应组织再生的需要。3干细胞的分化特征1）干细胞的分化潜能干细胞的分化具有多潜能性，但不同的干细胞具有的分化潜能不同。2）干细胞的转分化和去分化一种组织类型的干细胞在适当条件下可以分化为另一种组织类型的细胞，称为干细胞的转分化TRANSDIFFERENTIATION或横向分化。二、干细胞生存的微环境干细胞在机体组织中的居所称为干细胞巢STEMCELLNICHE。在干细胞巢中所有控制干细胞增殖与分化的外部信号构成了干细胞生存的微环境。干细胞是处于静息、休眠状态，还是处于分化状态，如处于分化状态，又分化为何种类型的细胞，这主要由干细胞本身状态和所处的微环境所决定。在干细胞的微环境中，对干细胞影响最大的主要包括以下三个方面（一）分泌因子（二）细胞间相互作用（三）胞外基质三、干细胞的命运一般生理情况下处于静止的G0期分裂的干细胞有5种发育途径自我更新、分化、程序性死亡、迁移和进入休眠期，少数干细胞可以转分化。胚胎干细胞胚胎干细胞的获得获得途径主要有从早期胚胎获得2从原始生殖细胞获得3从移植细胞克隆细胞获得胚胎干细胞的主要特征形态和生化特征1形态细胞体积小，核大，1多个核仁。离体培养可产生密集的多细胞克隆。2生化特征端粒酶活性高。3干细胞物理特性如干细胞对HOECHST33324和RHODAMINE123染料不着色。4干细胞表面免疫原性一般表达胚胎早期的表面抗原，而且有种属差异。如小鼠胚胎干细胞表达胚胎阶段性特异抗原1SSEA1，不表达SSEA3或SSEA4；人胚胎干细胞表达SSEA3或SSEA4。神经干细胞神经干细胞的标志1990年，LENDAHL的实验证实，神经干细胞的标志蛋白是神经上皮干细胞蛋白（NESTIN）NESTIN在神经胚形成时开始表达，随着神经细胞的迁移和分化的完成，NESTIN的表达量逐渐下降甚至完全停止。目前，NESTIN