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2020/6/11，干细胞技术，干细胞，2020/6/11，1。回顾个体发育史研究，作为一个多细胞集合体，人体不仅由数亿个细胞组成，更重要的是，这些细胞被分成不同的细胞类型。事实上，这些不同类型的细胞在外观和功能上有很大的不同。2020年6月11日，人们很早就知道组成人体的所有细胞都来自一个细胞的个受精卵，但在历史上，关于受精卵如何发育成个体的争论由来已久。最重要的学校之一是先入之见。他们声称受精卵中已经有一个微小的胎儿，随后的发育过程只是一个简单的生长过程。你也可以把它理解为一个扩大的过程。2020/6/11，以及更激进的先入之见断言，这个微型胎儿的更小的精子和卵子也应该包含他们自己的微型胎儿，以此类推，直到无限远。就像那套著名的俄罗斯玩偶，一个接一个。2020/6/11，先发制人的理论家的意见今天听起来太荒谬了，但不能说他们是愚蠢的。然而，不同物种的受精卵，不管它们看起来有多相似，注定会发育成不同的物种。显然，受精卵中一定有什么东西可以确保这一切的有序发生。先入之见犯的错误是将问题简单化和庸俗化。2020/6/11，随着人们对细胞认识的加深，人们逐渐相信细胞来自细胞，而细胞繁殖绝不是简单的放大。个体发育中胚胎发育的遗传控制形式是什么？作为回应，德国遗传学家魏斯曼提出了一个非常新颖的计划来解决胚胎发育的遗传控制，这也是第一个真正完整的遗传理论。2020/6/11，weismann对于最初的全能性细胞，如何在个体中分化成不同类型的细胞，weismann面临着两种选择，不幸的是限于当时的背景，weismann放弃了他的第二个假设激活理论，而选择了第一个分割理论。分裂理论简单地说就是在细胞分裂过程中，发生不相等的分裂，一个全方位的细胞不断分化，最终形成一个专门的功能细胞。2020/6/11，2。什么是干细胞？现在我们都知道，在细胞分裂的过程中，存在着相等的分裂，也就是说，不仅两个子细胞是相同的，而且它们也和母细胞一样。这种分化依赖于激活一些相关基因并关闭其他基因。我们对整个过程是如何进行的仍然知之甚少。尽管我们已经取得了一些非凡的成功，比如克隆绵羊和其他让世界颠倒的事情。2020/6/11，为什么克隆羊的成功让科学家如此兴奋？这主要是因为对大多数哺乳动物来说，分化的细胞不能再转化成其他类型的细胞。换句话说，它们是固定的，就像一棵大树的枝干，不管这些枝干多么壮观，但它们注定不是树干，只有树干才能发出所有的枝干。维尔莫特和克隆羊“多莉”在一起，2020/6/11，干细胞就像树干一样，也有许多层次。因此，有不同种类的多能干细胞、多能干细胞和特化干细胞。干细胞定义：干细胞是具有自我更新和分化潜能的细胞。2020/6/11，胚胎干细胞研究在伦理、道德和宗教方面遇到巨大障碍。3。胚胎干细胞研究的伦理挑战，2020/6/11，1)胚胎干细胞的来源符合法律和道德吗？2)胚胎干细胞的应用会引起伦理和法律问题吗？3)这项研究会导致大量人口涌入吗？还是导致医生故意造成胚胎流产？4)如何看待克隆人的研究？3.1问题，2020/6/11，1)认为胚胎干细胞研究破坏人类生命，这一观点是基于人类生命从早期胚胎开始。2)天主教徒强烈反对胚胎干细胞研究，认为用人类胚胎干细胞进行研究是“邪恶的”。3.2反对者的观点，2020/6/11，科学和患者组织强烈呼吁政府支持这项研究。2001年4月，詹姆斯沃森博士(脱氧核糖核酸双螺旋结构的发明者和冷泉港实验室主任)发起了一场签名运动，80名诺贝尔奖获得者参加了活动，呼吁政府支持干细胞研究。3.3支持者观点，2020/6/11，4干细胞生物学，干细胞是个体发育和组织再生的基础，通过细胞死亡和增殖保持特定组织中组织细胞数量动态平衡的特性称为组织自稳定性。2020/6/11，1。干细胞的形态特征：干细胞的形态共性：细胞呈圆形或椭圆形，体积小，核质比大，增殖能力强。干细胞的固定组织位置：有些干细胞有固定的位置和方式。例如，表皮干细胞与其周围的子细胞形成增殖性结构单位。然而，许多组织中的干细胞不具有这种分布特征。4.1干细胞的形态和生化特征，2020/6/11，端粒酶活性高：如造血干细胞具有癌细胞的端粒酶活性和较强的增殖能力。端粒酶活性随着增殖和分化而降低。蛋白质标记分子：不同的干细胞具有不同的蛋白质标记分子，可作为确定干细胞位置和分离纯化干细胞的标记。例如，巢蛋白-神经干细胞；角蛋白15-表皮干细胞。2.干细胞的生化特性，2020/6/11，1)干细胞的缓慢增殖速率：细胞动力学研究表明，干细胞的增殖速率较慢，在组织中快速分裂的细胞是过渡性的肥大细胞。例如，小肠干细胞(Tc=11h)的分裂速度比移行性肥大细胞(Tc24h)慢两倍。1。缓慢增殖，4.2干细胞的增殖特性，2020/6/11，2)过渡性扩增细胞：过渡性扩增细胞是干细胞和分化细胞之间的过渡性细胞，过渡性扩增细胞经过多次分裂后产生分化细胞。这样，人体可以用较少的干细胞获得更多的分化细胞。2020/6/11，3)干细胞缓慢增殖的意义：(1)干细胞对外部信号的反应有利于确定细胞的发展方向增殖或分化。(2)降低基因突变的风险。缓慢增殖使干细胞有时间发现和纠正增殖周期中的错误。自我稳定：自我稳定是干细胞的基本特征之一。指在个体生命过程中能够自我更新并保持自身数量不变的干细胞。干细胞的自稳定性是区分肿瘤细胞的本质特征。干细胞通过其独特的分裂方式保持自我稳定。2。干细胞的自我稳定性，2020/6/11，2)干细胞的分裂有两种类型：对称和不对称。2020/6/11，不对称分裂导致两个子细胞之一成为具有特定功能的分化细胞；另一种保持干细胞的特性。3)不对称分裂的原因：一系列基因调控。细胞质物质分布不均。无脊椎动物通过不对称分裂保持自我稳定。例如，果蝇的Insc基因是感觉前体细胞不对称分裂的调控基因之一，它通过三种方式进行调控：细胞膜上细胞取向决定簇的不对称分布。细胞内mRNA的不对称分布。确定细胞分裂过程中纺锤体的方向。2020/6/11，5)哺乳动物种群的不对称划分。(1)不对称群体分裂：哺乳动物有几个不同的干细胞群体，分裂后产生不同的细胞。2020/6/11，(2)哺乳动物种群不对称分裂的意义：使干细胞的调节更加灵活，以适应机体的生理变化。(2)身体需要更精确地调节干细胞分裂，以保持干细胞数量恒定。2020/6/11，(3)哺乳动物种群不对称分裂的调控。哺乳动物通过多层次、多角度的调节来保持自我稳定。正调节：促进与细胞增殖相关的基因表达，2020/6/11。根据其分化潜能，干细胞可分为三类：1。干细胞的分化潜能，4.3干细胞的分化特征，2020/6/11，1)全能干细胞(胚胎干细胞):具有形成完整个体的分化潜能。例如，胚胎干细胞(ES)具有很强的分化能力，可以无限增殖，并在全身和身体的各种组织和器官中分化成200多种细胞类型。(2020/6/11，2)多能干细胞：多能干细胞有分化成各种细胞组织的潜力，但失去发育成完整个体的能力。例如，骨髓多能造血干细胞可以分化至少12种血细胞，但不能分化造血系统以外的其他细胞。专业干细胞(成体干细胞):专业干细胞(也称为单能和多能干细胞)，只能分化成一种或两种密切相关的类型。如上皮组织基底层的干细胞和肌肉中的成肌细胞(卫星细胞)。干细胞转分化：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为干细胞转分化。2。干细胞的转分化和去分化，2020/6/11，实验：C57BL/6J成年小鼠造血干细胞WBB6F/J-KitW/KitW-V小鼠(亚致死剂量同位素照射)在小鼠神经胶质细胞中检测到Y染色体。也就是说，将小鼠造血干细胞移植到小鼠体内并分化成脑星形胶质细胞。干细胞去分化：干细胞向其前体细胞的反向转化称为干细胞去分化。实验：成年小鼠造血干细胞小鼠卵泡内细胞团表达胎鼠珠蛋白基因参与胚胎造血系统的发育。干细胞的横向分化：在干细胞移植过程中，供体干细胞通常在受体中分化成相同组织来源的细胞。然而，有时供体干细胞会分化成与其组织来源不一致的其他细胞。这种现象被称为干细胞的横向分化。3。干细胞的可塑性，2020/6/11。干细胞的侧向分化表明成体干细胞移植入受体后具有很强的可塑性。这为干细胞治疗提供了可能性。2)实验：小鼠肌肉干细胞小鼠各种血细胞系在体外培养5天少量骨髓基质细胞接受致死剂量的辐射。2020/6/11，3)横向分化的调节机制：与干细胞的微环境有关。干细胞进入新的微环境后，它们对分化信号的反应受到周围细胞分化的影响，从而对新的微环境中的调节信号作出反应。2020/6/11，1。胚胎干细胞：从胚泡期(受精后57天)胚胎中分离的干细胞称为胚胎干细胞。2.胚胎干细胞的特征：全能干细胞。它具有以下特征：5胚胎干细胞，2020/6/11，3。胚胎干细胞的研究价值：它是发育生物学基础研究的理想模型和有效工具。2020/6/11，5.1要获得人类胚胎干细胞，要研究胚胎干细胞，首先必须获得胚胎干细胞。(1)访问：2020/6/11，1。美国的汤普森研究小组从胚泡期胚胎的内部细胞团获得胚胎干细胞：体外受精卵从胚泡期去除滋养层来自内部细胞团的5个干细胞系保持未分化32代(8个月)。2020/6/11，2。gearhart团队从原始生殖细胞获得：从流产胎儿性腺嵴的原始生殖细胞获得的5个多能干细胞系在7个月内没有分化。想法：原始生殖细胞是未分化的细胞。2020/6/11，3。体细胞移植分化细胞核(乳腺、皮肤细胞)去核卵细胞杂交细胞发育成囊胚胚胎干细胞成体(如多莉羊)。2020/6/11，1。形态学和生化特征，1)形态学：小细胞体积，大细胞核，1多个核仁。体外培养可以产生密集的多细胞克隆。2)生化特征：端粒酶活性高。3)干细胞的物理特性：例如，干细胞不会将Hoechst33324和罗丹明123染料染色。5.2胚胎干细胞的主要特征，2020/6/11，2。干细胞的分离和纯化，1)借助细胞的生化和物理特性，荧光细胞分离器可用于从单细胞悬液中分离和纯化干细胞；2)干细胞的理化特性与其分化调节有关。例如，上皮干细胞高度表达1整合素，介导干细胞与细胞外基质之间的粘附，并抑制干细胞的分化。2020/6/11，3。干细胞的体外培养，由于干细胞数量少，未分化的增殖应在体外诱导分化之前进行。不同组织的干细胞培养条件不同。2020/6/11，1)培养条件：需要许多生长因子和间质细胞的共培养。例如，布鲁斯特尔和其他人已经在体外培养了小鼠胚胎干细胞。分离的胚胎干细胞被培养、增殖并保持分化潜能。当生长因子供应停止时，胚胎干细胞分化为寡树突细胞或星状细胞。分化诱导在应用之前，培养的干细胞应根据目标组织类型定向诱导。分化诱导需要了解：与干细胞发育相关的信号调节；干细胞发育的微环境。2020/6/11，4。胚胎干细胞的分化潜能。胚胎干细胞是多能干细胞，具有分化成各种组织细胞的潜力。2020/6/11，实验：在小鼠中移植实验性人胚胎干细胞畸胎瘤(良性)由三个胚层产生的组织：精原干细胞，来源于原始生殖细胞。胚胎外胚层原始生殖细胞双侧性腺嵴产生精索(生精小管)生精母细胞(精原干细胞的前体细胞)成人精原干细胞，2020/6/11，6.1精原细胞的增殖和干细胞的再生。1.精原细胞的形态特征：精原细胞紧密附着于生精小管的基底膜，圆形或椭圆形，12微米，细胞核大，除核糖体外细胞器不发达。2020/6/11，2。精原细胞的增殖和类型：精原细胞分为A型和b型。A型：常染色质丰富，核仁常靠近核膜。根据曲细精管的局部排列，可分为三种类型：单精管、双精管和双精管。B型：分化精原细胞。2020/6/11，1。分化，Aal型精原细胞A1型精原细胞A1型精原细胞是精子发生的不可逆控制点。身体对这个控制点有相当严格的控制。6.2精原细胞分化及其控制，2020/6/11，2。分化控制，(1)影响精原细胞分化抑制的因素：动物模型研究表明，精子发生存在可逆抑制，导致A1型精原细胞增殖而不分化。影响因素包括睾丸支持细胞中毒、辐射损伤、维生素缺乏甚至睾丸温度升高。2020/6/11，(1)细胞毒性药物诱导分化抑制支持细胞毒性药物2，5-己二酮A1型小鼠精原细胞不能分化。用促性腺激素释放激素激动剂治疗后，药物诱导的分化抑制得到缓解。这表明激素水平可以调节生殖细胞的分化。2020/6/11，(2)试剂盒受体功能试剂盒受体：干细胞生长因子受体。属于生长因子受体的原癌基因产物。作用：原始生殖细胞表达Kit受体，支持细胞分泌干细胞因子。SC