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干细胞 组员 朱某某金某某杨某某 目录 第一节 干细胞的生物学 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞 1 组织自体稳定性 特定组织通过使自身细胞死亡和增生的方式保持组织细胞数量动态平衡的特征称组织自稳定性 2 干细胞是个体发育和组织再生的基础分类根据发生学来源分类可分为胚胎性干细胞和成体干细胞 根据分化潜能分类可分为全能干细胞 多能干细胞和单能干细胞 一 干细胞的形态和生化特征1 干细胞的形态特征 干细胞形态共性 细胞呈圆形或卵圆形 体积小 核质比大 增殖力强 干细胞的固定组织位置 有的干细胞有固定存在部位与方式 如表皮干细胞与其周围的子细胞形成增殖结构单元 但许多组织的干细胞没有这种分布特点2 干细胞的生化特点 端粒酶活性高 如造血干细胞具癌细胞的端粒酶活性 增殖能力强 随着增殖与分化 端粒酶活性下降 蛋白标志分子 不同干细胞有各异的蛋白质标志分子 可作为确定干细胞位置 分离提纯干细胞的标志 如 巢素蛋白 神经干细胞 角蛋白15 表皮干细胞 二 干细胞的增殖特征 1 增殖缓慢性干细胞增殖速度慢 细胞动力学研究表明 干细胞的增殖速度较慢 组织中快速分裂的细胞是过渡放大细胞 意义 1 利于干细胞对外界信号作出反应 以决定细胞的发展方向 增殖或分化 2 减少基因突变的危险 增殖缓慢使干细胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程中的错误 2 干细胞增殖系统的自稳定性 1 自稳定性 自稳定性是干细胞的基本特征之一 指干细胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自身数目恒定 2 干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特征 3 干细胞有对称与不对称两种分裂方式 其通过其特有的分裂方式维持自稳定性 三 干细胞的分化特征 1 干细胞的分化潜能干细胞具有多向分化潜能 能分化为各种不同类型的组织细胞 根据潜能大小 可分为全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞2 干细胞的转分化和去分化干细胞的转分化 一种组织类型的干细胞在适当条件下分化为另一种组织类型的细胞的过程称干细胞的转分化干细胞去分化 一种干细胞向其前体细胞的逆向转化称干细胞去分化 四 干细胞增殖与分化的微环境 干细胞巢 stemcellnich 干细胞在组织中的居所 干细胞生存的微环境 指干细胞巢中控制干细胞增殖与分化的外部信号一 分泌因子分泌因子是由细胞自分泌或旁分泌的生长因子 有的分泌因子对维持干细胞的增殖 分化和存活具有调节作用 如转化生长因子 和Wnt家族的成员 在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用 二 受体介导的细胞间相互作用 果蝇的Notch基因产物Notch受体的配体为Delta基因产物 两者均为细胞表面跨膜蛋白 介导的细胞黏附与numb蛋白协同作用调控着果蝇感受器官干细胞正确分化 三 胞间基质和整合素 整联蛋白 维持表皮干细胞增殖分化通过有丝分裂激活蛋白激酶途径调节角质细胞等的分化协助干细胞在组织中正确定位细胞间基质 调节干细胞微环境中局部分泌因子的浓度调节整联蛋白的激活和表达 第二节胚胎干细胞 胚胎干细胞是极早期的胚胎干细胞 也就是受精卵分裂至少达16 32个细胞时期的胚胎 又名桑葚胚 细胞或分裂球 即卵裂所产生的各代子细胞 胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持为分化状态 具有分化为成体动物各种细胞类型切发育为完整胎儿的潜能 所以称为全能干细胞1 可在体外无限增殖并保持未分化状态 2 具有分化为完整个体的潜能 3 具有分化为所有种类的细胞 器官的潜能 要研究胚胎干细胞 首先要获得胚胎干细胞 一 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 一 人胚胎干细胞的获得与胚胎干细胞系的建立 二 干细胞的主要特征 1 形态和生化特征形态 细胞体积小 核大 一个或多个核仁 核仁清晰 生化特征 端粒酶活性高 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 2 分化潜能胚胎干细胞的体外分化潜能 用于分离ESC的胚胎或原始生殖细胞是具有全能性的细胞或细胞团 胚胎干细胞的体内分化潜能 将胚胎干细胞给同源动物皮下注射会形成复杂的混合组织瘤 其组织组成可代表3个胚层细胞 三 干细胞生长和分化的内源性调控 1 细胞内蛋白的调控2 转录因子的调控3 时钟 因子的调控四 ESC的应用前景及面临的伦理学挑战1 胚胎干细胞可用于个体器官克隆2 胚胎干细胞是功能基因组学研究的工具3 胚胎干细胞是发育生物学研究的理想体外模型4 胚胎干细胞在药物研制重的应用 第三节精原干细胞 精原干细胞来自原始生殖细胞 胚胎外胚层 原始生殖细胞 双侧生殖腺嵴 生精索 曲细精管 生精母细胞 精原干细胞的前体细胞 成体精原干细胞精原细胞分为A型和B型 分化 迁移 sertoli前体细胞 形成空隙 分化 发育 第四节成体干细胞 成体组织或器官中 许多细胞仍具有自我更新及分化产生不同组织细胞的能力 如血液细胞 皮肤细胞 受损的肝组织细胞等 这些细胞即是成体干细胞 一 造血干细胞 是指存于造血组织内的一类能分化生成各种血细胞的原始细胞 又称多功能干细胞 是第一种被认识的组织特异性干细胞 主要通过表面标志来分离纯化造血干细胞 造血干细胞的调控 1 维持造血干细胞的数目恒定 干细胞因子 2 影响干细胞的移行 数目维持 分化 成纤维细胞生长因子 FGF 1 FGF 1 SDF 1 细胞外基质 二 间充质干细胞 间充质干细胞附着于骨髓窦的内腔面 形成一种包埋于窦状网络中的三维细胞网络MSC的特异性表面标志通过流式细胞仪分析 间充质干细胞特异性表面抗原有 SH2 SH3 CD29 CD44 CD71 CD90 CD106 CD120a CD124 3 间充质干细胞的分化方向具有自我更新及多向分化能力 间充质干细胞可分化为多种间充质组织 如骨 关节 脂肪 肌腱 肌肉 骨髓基质等 来源不同或在不同条件下 间充质干细胞可分化相应组织细胞 三 神经干细胞 中枢神经系统中部分细胞仍具有自我更新及分化产生成熟脑细胞的能力 这些细胞被称为神经干细胞 哺乳动物中脑侧室的室管膜下区包括室管膜的细胞中存在有增殖能力的干细胞 神经干细胞表达巢素蛋白 所有的神经干细胞都呈巢素蛋白阳性 巢素蛋白的表达始于神经胚形成期 当神经细胞迁移基本完成后 合成开始下降 神经细胞完成分化 巢素蛋白表达停止 四 表皮干细胞 表皮干细胞位于表皮基底层 表皮干细胞是具有自我更新能力 能产生至少一种以上高度分化子代细胞潜能的未成熟细胞 表皮干细胞 过渡放大细胞 有丝分裂后细胞及终末分化细胞 角蛋白是表皮细胞的结构蛋白 构成直径为10 m的微丝 在细胞内形成广泛的网状结构 角蛋白可鉴别干细胞 定向祖细胞 终末分化细胞 表皮干细胞特征 1 慢周期性 在体内表现为标记滞留细胞 2 自我更新能力 离体培养时细胞成克隆性生长3 对基底膜的黏附性 五 肠干细胞 肠表面由被肠腺围绕并根植于肠壁的绒毛组成 每一肠腺大约有250个细胞 其中有肠干细胞 位于肠腺的基部或近基部 为保持肠腺的自体稳定性 这些增殖缓慢的肠干细胞可以很快转变为过渡放大细胞 移向肠腺中部并分化为肠上皮吸收细胞 杯细胞和肠内分泌