细胞生物学-12第十二章-细胞与个体发育-上课--课件

第十二章细胞与个体发育,第二节干细胞,第二节干细胞,干细胞（stemcell）：一类具有自我复制和多向分化潜能的细胞，是各种分化细胞或特化细胞的初始来源。,胚胎干细胞（embryonicstemcell，EScell）：出现于早期胚胎的干细胞，多数来自囊胚（胚泡）的内细胞团。成体干细胞（adultstemcell）：具组织特异性的干细胞，如造血干细胞、神经干细胞、胰腺干细胞等。,对称分裂（symmetrydivision）：产生两个同型的细胞，均为干细胞或分化细胞。不对称分裂（asymmetrydivision）：产生两个异型的细胞，一个是干细胞，另一个是分化细胞。,一、干细胞的基本特征,（一）干细胞的自我复制,对称分裂,不对称分裂,机体对干细胞增殖的调节具有一定灵活性，以适应生理变化需要，维持干细胞与分化细胞数量上的平衡。通常认为，在正常状况下，干细胞多以不对称方式分裂。,（二）干细胞的分化,全能干细胞（totipotentcell）多能干细胞（pluripotentcell）专能干细胞（unipotentcell）,胚泡内细胞团的ES细胞,成体干细胞,（三）干细胞增殖分化的调控机制,微区（niche）：干细胞所处的微环境，包括周围细胞、胞外基质及可溶性信号转导分子等。,1.胞内因素的调控,2.胞外因素的调控,Oct-4Nanog端粒酶,黏附分子、多种分泌因子及周围细胞的直接参与。,二、胚胎干细胞,ES细胞胚胎干细胞（embryonicstemcell）EG细胞胚胎生殖细胞（embryonicgermcell），胚胎生殖嵴中的原始生殖细胞。EC细胞畸胎癌细胞（embryonalcarcinomacell），兼具多分化潜能与肿瘤细胞特性。,（一）ES细胞,内细胞团（innercellmass）,1.ES细胞的生物学特性,来源于胚泡的内细胞团；在不分化条件下能无限自我复制；能保持稳定的二倍体正常核型；能分化为包括内、中、外胚层的所有细胞类型；当被注入发育状态的囊胚中，可整合至任一组织。,（1）嵌合体实验ES细胞与另一胚泡的ICM细胞黏附在一起被移植入母体子宫内，可被调整并参与原先胚胎的正常发育，最终成为组织结构正常的嵌合体（chimera）个体。,2.ES细胞分化潜能的评价,（2）畸胎瘤实验将ES细胞异位移植至皮下，由于无滋养层细胞的调控，其发育表现为无序的细胞分化，成为畸胎瘤。内部含神经管、腺管、上皮组织、软骨、肌肉和毛发等多胚层来源的多种类型的分化细胞。此法亦可证明ES细胞的多潜能分化特征。,（3）类胚体实验ES细胞在无饲养层与分化抑制因子条件下培养时，形成类胚体（embryoidbody,EB）。其中间细胞团保持干细胞生长特点，周边细胞逐渐分化为不同类型的细胞。,改变细胞生长条件，如添加各种生长因子、改变其黏附状态诱导细胞间相互作用等；导入特定的分化相关基因，诱导细胞产生定向分化；可分化为脂肪细胞、星形胶质细胞、心肌细胞、软骨细胞、造血细胞、树突样细胞、内皮细胞、胰岛细胞等。目前面临的主要困难：定向分化。,3.ES细胞的体外分化,3.ES细胞的应用潜能,（1）移植治疗如帕金森综合症、糖尿病、创伤性脊髓损伤等病症，均有望通过诱导ES细胞定向分化为相应细胞类型再移植入病人体内治疗。,（2）其他应用用于研究胚胎发育过程中的相应机制；模拟组织和细胞的体内效应，以筛选药物或测试药物毒性；对ES细胞进行基因操作后再用于治疗。,来自胚胎生殖嵴中的原始生殖细胞；与ES细胞具类似特性，如具有多分化潜能、特殊干细胞标记等；增殖能力稍弱，不能无限制生长；不能产生畸胎瘤。,（二）EG细胞,成体干细胞存在于多种组织与器官，包括骨髓、外周血、脑、脊髓、牙髓、血管、骨骼肌、表皮、消化管、角膜、视网膜、肝脏、胰腺等。两个基本特征：自我复制能够分化为具有特殊功能的成熟细胞。数目稀少。在相应诱导条件下，成体干细胞可跨组织甚至跨胚层分化-可塑性（plasticity）。,三、成体干细胞,1.造血干细胞（hematopoieticstemcell,HSC）,表面标记：CD34+/Thyl+/lin-来源:骨髓移植外周血（从中筛选出CD34+白细胞，含5-20%的造血干细胞）脐带血,TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1990,E.DonnallThomas,存在于脑组织。可分化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等。特征标记：巢蛋白nestin（属中间丝骨架蛋白）胶质纤维酸性蛋白GFAP等目前仍缺乏被普遍接受的单一特异性标记。,2.神经干细胞,来源于结缔组织。能在体外增殖，也可在不同条件下分化为多种间充细胞，如脂肪细胞、上皮细胞、肝细胞等。含有多种特异性表面抗原：CD71、CD44、CD90、CD117、CD147等，不含造血干细胞表面抗原CD45、CD34等。,3.间