细胞分化干细胞细胞生物学

1、细胞分化与干细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 Human cells： Number：1014 cells, 200 cell types 细胞分化细胞分化 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞分化干细胞细胞生物学 增殖 增殖 如果只有细胞增殖，没有细胞分化，如果只有细胞增殖，没有细胞分化， 就只能形成一细胞团，而不能形成人体。就只能形成一细胞团，而不能形成人体。 细胞分化干细胞细胞生物学 在个体发育过程中，后代细胞间在形态、结构和生在个体发育过程中，后代细胞间在形态、结构和生 理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是多细理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是多细 胞有机体发育的基础与核心。胞有机体

2、发育的基础与核心。 组织、器组织、器 官、系统官、系统 个体个体 细胞分化细胞分化 (cell differentiation)(cell differentiation) 细胞分化干细胞细胞生物学 （一）细胞分化表现为细胞形态结构发生稳定性差异。（一）细胞分化表现为细胞形态结构发生稳定性差异。 -稳定，与功能相适应稳定，与功能相适应 一、一、 细胞分化的基本特征细胞分化的基本特征 骨骼肌细胞骨骼肌细胞红细胞红细胞神经细胞神经细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞决定细胞决定(cell determination)(cell determination) 细胞决定是指细胞在发生可识别的形态变化之

3、前细胞决定是指细胞在发生可识别的形态变化之前, , 就已受到约束而确定了分化就已受到约束而确定了分化 方向方向, , 这时细胞内部已发生了稳定的变化这时细胞内部已发生了稳定的变化, , 基因活动模式已经开始改变，确定了基因活动模式已经开始改变，确定了 未来的发育命运。未来的发育命运。 （二）细胞分化的时空性。（二）细胞分化的时空性。 *遗传稳定性：果蝇成虫盘细胞的移植实验 *决定制约着细胞分化的方向 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞分化干细胞细胞生物学 果蝇成虫盘细胞的移植实验 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞决定实验示意图 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞分化的有序性细胞分化的有序性 单细胞生物：

4、时间性单细胞生物：时间性 多细胞生物：时间性空间性多细胞生物：时间性空间性 细胞分化干细胞细胞生物学 （三）细胞分化的可逆性（三）细胞分化的可逆性去分化与转分化去分化与转分化 去分化去分化 (dedifferentiation) (dedifferentiation) 在特定条件的诱导下，高度分化的细胞可以失去特有的结构和功能，在特定条件的诱导下，高度分化的细胞可以失去特有的结构和功能， 变为具有未分化细胞的特性。这种现象叫做去分化。变为具有未分化细胞的特性。这种现象叫做去分化。 正常分化的细胞正常分化的细胞癌细胞癌细胞 射线、药物、毒物射线、药物、毒物. 转分化转分化 (transdiffe

5、rentiation) (transdifferentiation) 从一种特化细胞类型转变为另一种类型的分化细胞的现象。从一种特化细胞类型转变为另一种类型的分化细胞的现象。 培养基中缺乏维生素A 培养基中富含维生素A 人皮肤基底层细胞人皮肤基底层细胞 角化细胞角化细胞 粘膜上皮细胞或具有纤毛的上皮细胞粘膜上皮细胞或具有纤毛的上皮细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞分化干细胞细胞生物学 （四）个体发育中细胞分化的潜能性（四）个体发育中细胞分化的潜能性 1 1、细胞发育潜能在发育过程中逐渐变窄、细胞发育潜能在发育过程中逐渐变窄 桑葚胚桑葚胚 囊胚囊胚 原肠胚原肠胚 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞

6、分化干细胞细胞生物学 单个细胞在一定条件下具有分化发育成完整个体的能力。单个细胞在一定条件下具有分化发育成完整个体的能力。 全能细胞（全能细胞（totipotent cell)totipotent cell) 多能细胞（多能细胞（pluripotent cell)pluripotent cell) 分化潜能受限，失去发育成完整个体的能力，但仍具有发育成多种表型的能力。分化潜能受限，失去发育成完整个体的能力，但仍具有发育成多种表型的能力。 随着细胞分化，细胞的分化潜能进一步受到限制，只有分化形成某一类型细胞的能力。随着细胞分化，细胞的分化潜能进一步受到限制，只有分化形成某一类型细胞的能力。 稳定

7、型单能稳定型单能 (unipotency)(unipotency) 因此，就其分化潜能来讲，动物细胞的全能性随着细胞分化程度提高，而逐因此，就其分化潜能来讲，动物细胞的全能性随着细胞分化程度提高，而逐 渐渐“变窄变窄”，此为细胞分化的普遍规律。，此为细胞分化的普遍规律。 细胞分化干细胞细胞生物学 外胚层外胚层中胚层中胚层 内胚层内胚层生殖细胞生殖细胞 全能细胞全能细胞 多能细胞多能细胞 单能细胞单能细胞 在胚胎发育过程中，由在胚胎发育过程中，由 全能全能多能多能单能的发育单能的发育 趋向，是细胞分化的一个趋向，是细胞分化的一个 普遍规律普遍规律 细胞分化干细胞细胞生物学 2 2、细胞生理状态随

8、分化水平而变化、细胞生理状态随分化水平而变化 细胞的分裂能力 细胞对环境因子的反应性 细胞分化干细胞细胞生物学 高度分化的植物细胞仍具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株。高度分化的植物细胞仍具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株。 证据一：证据一： 3 3、分化细胞细胞核的全能性分化细胞细胞核的全能性 1958年有人用野生 胡萝卜游离的韧皮 部细胞进行体外培 养的实验中，观察 到已经高度分化的 细胞可以重新分裂 而回得到胚性细胞 状态，这种现象叫 做去分化或称脱分 化，然后通过再分 化形成根茎，最终 发育成完整的新 植株。 细胞分化干细胞细胞生物学 证据二：动物细胞核移植实验证据

9、二：动物细胞核移植实验 爪蟾核移植实验 细胞分化干细胞细胞生物学 哺乳动物核移植实验“多莉”（Dolly）羊的诞生 细胞分化干细胞细胞生物学 红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？ 红细胞红细胞 血红蛋白基因开启血红蛋白基因开启 合成血红蛋白合成血红蛋白 肌细胞肌细胞 肌动蛋白基因开启肌动蛋白基因开启 合成肌动蛋白合成肌动蛋白 二、二、 细胞分化的调控细胞分化的调控 细胞分化干细胞细胞生物学 分子杂交技术检测基因及其表达分子杂交技术检测基因及其表达 不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，

10、其产物不仅决 定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。 细胞总细胞总DNA细胞总细胞总RNA 输卵管输卵管 细胞细胞 成红成红 细胞细胞 胰岛胰岛 细胞细胞 输卵管输卵管 细胞细胞 成红成红 细胞细胞 胰岛胰岛 细胞细胞 卵清蛋白卵清蛋白 基因基因 +- -珠蛋白珠蛋白 基因基因 +-+- 胰岛素胰岛素 基因基因 +-+ 实验方法实验方法 Southern杂交杂交 Northern杂交杂交 细胞分化干细胞细胞生物学 又称组织特异性基因又称组织特异性基因(tissue-specific genes)(tissue-specific genes) 指不同

11、的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型 细胞特异的形态结构特征与特异的功能；细胞特异的形态结构特征与特异的功能； 如红细胞的血红蛋白基因，皮肤的角蛋白基因。如红细胞的血红蛋白基因，皮肤的角蛋白基因。 管家基因管家基因(house-keeping gene)(house-keeping gene)： 是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本 生命活动所必需的；生命活动所必需的； 如核糖体蛋白，线粒体蛋白，膜蛋白、组蛋白。如核糖体蛋白，线粒体蛋白，膜蛋白、组蛋

12、白。 奢侈基因奢侈基因(luxury gene)(luxury gene) （一）细胞分化与差异基因表达（一）细胞分化与差异基因表达 细胞分化干细胞细胞生物学 细胞分化的基因表达调控可以发生在转录、翻译以及蛋白质形成后活细胞分化的基因表达调控可以发生在转录、翻译以及蛋白质形成后活 性修饰等不同水平，其中转录因子介导的转录水平调控最为重要。性修饰等不同水平，其中转录因子介导的转录水平调控最为重要。 - -顺式作用元件（包括启动子、增强子、沉默子），促进基因顺式作用元件（包括启动子、增强子、沉默子），促进基因 转录活性，调节基因的组织专一性表达。转录活性，调节基因的组织专一性表达。 - -反式作用

13、因子（又叫转录因子或调节蛋白），结合特异的顺反式作用因子（又叫转录因子或调节蛋白），结合特异的顺 式作用元件而激活基因的转录。式作用元件而激活基因的转录。 - -包括转录激活和转录抑制两方面。包括转录激活和转录抑制两方面。 - DNA - DNA甲基化甲基化 - - 组蛋白的共价修饰组蛋白的共价修饰 （二）差别基因表达的转录水平调控（二）差别基因表达的转录水平调控 细胞分化干细胞细胞生物学 DNA甲基化修饰主要与基因抑制有关 人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化 细胞分化干细胞细胞生物学 基因活化蛋白引导的染色质局部结构改变 细胞分化干细胞细胞生物学 转录后的加工调节转录后的加工调节 非编码非编

14、码RNA在细胞分化中的作用在细胞分化中的作用 基因重排和基因调控基因重排和基因调控 细胞分化干细胞细胞生物学 在卵裂期间，不同的细胞质组分被在卵裂期间，不同的细胞质组分被 分配到不同类型的细胞内，这些特分配到不同类型的细胞内，这些特 殊的组分被称为形态发生的决定子殊的组分被称为形态发生的决定子 ，它们支配细胞分化的途径。，它们支配细胞分化的途径。 （一）细胞核对细胞分化的影响（一）细胞核对细胞分化的影响 （二）细胞质对细胞分化的影响（二）细胞质对细胞分化的影响 细胞核内基因选择性表达细胞核内基因选择性表达 三、三、 细胞分化的影响因素细胞分化的影响因素 细胞分化干细胞细胞生物学 指一部分细胞对

15、其邻近细胞的形态发生影响，并决定其指一部分细胞对其邻近细胞的形态发生影响，并决定其 分化方向。胚胎诱导是胚胎形成中有序分化的重要因素分化方向。胚胎诱导是胚胎形成中有序分化的重要因素 如眼的形成。如眼的形成。 （三）细胞相互作用对分化的影响（三）细胞相互作用对分化的影响 在细胞生物中，细胞间相互作用对细胞分化有较大影响。在细胞生物中，细胞间相互作用对细胞分化有较大影响。 1. 1. 细胞诱导（细胞诱导（inductioninduction） 多级诱导：多级诱导： 初级诱导：初级诱导：如脊索中胚层诱导其表面的外胚层发育神经板； 次级诱导：次级诱导：如神经板卷成神经管后，前端膨大成原脑，其两侧突出的

16、视杯再诱导其 上方的外胚层形成晶状体，为次级诱导 ； 三级诱导：三级诱导：晶状体再诱导其表面的外胚层形成角膜，为三级诱导。 细胞分化干细胞细胞生物学 脊索中胚层 外胚层 神经板前脑-视杯神经管 外胚层 晶状体 外胚层 角膜 细胞分化干细胞细胞生物学 在胚胎发育中，分化的细胞受到邻近细胞产生的抑制物在胚胎发育中，分化的细胞受到邻近细胞产生的抑制物 影响，其作用与诱导相对。影响，其作用与诱导相对。 如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育 出正常的心脏。出正常的心脏。 用含成体蛙脑组织碎片的培养液培养蛙胚，也不产生正用含成体蛙脑组织碎片的培养

17、液培养蛙胚，也不产生正 常的脑，常的脑， 说明，已分化的细胞可以产生抑制邻近细胞进行同样的说明，已分化的细胞可以产生抑制邻近细胞进行同样的 分化的物质，使发育的器官之间相互区别而避免重复发分化的物质，使发育的器官之间相互区别而避免重复发 生。生。 2. 2. 细胞抑制细胞抑制 细胞分化干细胞细胞生物学 3.3. 细胞粘附分子对细胞分化的作用细胞粘附分子对细胞分化的作用 细胞粘合是由于同类细胞可以通过表面细胞粘附因子，进细胞粘合是由于同类细胞可以通过表面细胞粘附因子，进 行相互识别、黏着、聚集并相互作用，这有利于形态发生行相互识别、黏着、聚集并相互作用，这有利于形态发生 以及正常结构的构建和维持

18、。以及正常结构的构建和维持。 如：将蝾螈的原肠胚三个胚层的游离细胞体外混合培养，各胚层细胞又将自如：将蝾螈的原肠胚三个胚层的游离细胞体外混合培养，各胚层细胞又将自 我挑选，相互黏着，依然形成外胚层在外，内胚层在内，中胚层介于二者之我挑选，相互黏着，依然形成外胚层在外，内胚层在内，中胚层介于二者之 间的胚胎。间的胚胎。 细胞分化干细胞细胞生物学 2. 2.远距离调节远距离调节 激素是远距离调节细胞分化的信息分子。激素是远距离调节细胞分化的信息分子。 特点：靶细胞的特异性；激素作用的高效性；特点：靶细胞的特异性；激素作用的高效性； 如：蝌蚪变态过程中，尾部退化及前肢形成是由于甲状腺分泌的甲状如：蝌

19、蚪变态过程中，尾部退化及前肢形成是由于甲状腺分泌的甲状 腺素和三碘甲状腺氨基酸的分泌增加所致。腺素和三碘甲状腺氨基酸的分泌增加所致。 如：卵巢产生雌激素，促进雌性第二性征的发育分化。如：卵巢产生雌激素，促进雌性第二性征的发育分化。 （四）信号分子对分化的影响（四）信号分子对分化的影响 （五）环境因素对分化的影响（五）环境因素对分化的影响 1. 1.相邻细胞相邻细胞 通过细胞旁分泌产生的信号分子来实现的。如，成纤通过细胞旁分泌产生的信号分子来实现的。如，成纤 维细胞生长因子，转化生长因子，维细胞生长因子，转化生长因子，WntWnt家族等。家族等。 细胞分化干细胞细胞生物学 肿瘤细胞是生物体内的正

20、常细胞演变而来的。肿瘤细胞是生物体内的正常细胞演变而来的。 从细胞分化的观点分析肿瘤，可认为，细胞癌变是细胞分从细胞分化的观点分析肿瘤，可认为，细胞癌变是细胞分 化领域中的一个特殊问题化领域中的一个特殊问题, , 肿瘤细胞是正常细胞分化机制肿瘤细胞是正常细胞分化机制 失控造成的。失控造成的。 细胞癌变是细胞去分化的结果。细胞癌变是细胞去分化的结果。 癌细胞和胚胎细胞具有很多相似的特性。例：甲胎蛋白癌细胞和胚胎细胞具有很多相似的特性。例：甲胎蛋白 四、四、 细胞分化与肿瘤细胞分化与肿瘤 细胞分化干细胞细胞生物学 传统的治疗方法，外科手术切除化学疗法和放射性治疗传统的治疗方法，外科手术切除化学疗法

21、和放射性治疗 都是杀伤性治疗。都是杀伤性治疗。 研究表明肿瘤细胞可以在高浓度的分化信号作用下，被诱研究表明肿瘤细胞可以在高浓度的分化信号作用下，被诱 导分化为正常细胞。如，应用维甲酸治疗早幼粒细胞白血导分化为正常细胞。如，应用维甲酸治疗早幼粒细胞白血 病的诱导分化治疗取得了大批病例的成功病的诱导分化治疗取得了大批病例的成功. . 提示了肿瘤治疗的一个新方向。提示了肿瘤治疗的一个新方向。 肿瘤细胞经诱导分化后可以肿瘤细胞经诱导分化后可以“改邪归正改邪归正” 细胞分化干细胞细胞生物学 思考题思考题 管家基因、奢侈基因管家基因、奢侈基因 什麽是细胞分化？有那些具体特征？什麽是细胞分化？有那些具体特征

22、？ 细胞分化的影响因素有那些？细胞分化的影响因素有那些？ 1.为什么说在发育过程中细胞的潜能逐渐变窄？为什么说在发育过程中细胞的潜能逐渐变窄？ 细胞分化干细胞细胞生物学 在个体成熟之后，机体的组织仍然保持着一种特在个体成熟之后，机体的组织仍然保持着一种特 有的自稳性。即在特定组织中细胞的死亡和细胞有的自稳性。即在特定组织中细胞的死亡和细胞 的增生的速度会维持着一个动态平衡。的增生的速度会维持着一个动态平衡。 各种组织还保持着程度不同的损伤后再生的能力各种组织还保持着程度不同的损伤后再生的能力 ，如两栖类动物、哺乳动物的造血系统，小肠，如两栖类动物、哺乳动物的造血系统，小肠， 毛发及皮肤等。毛发

23、及皮肤等。 干细胞干细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 p是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞，是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞， 它存在于人体或者动物个体发育各个阶段的组它存在于人体或者动物个体发育各个阶段的组 织器官中，是各种分化细胞或特化细胞的初始织器官中，是各种分化细胞或特化细胞的初始 来源。来源。 干细胞干细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 按来源分类按来源分类 胚胎干细胞胚胎干细胞 成体干细胞成体干细胞 按分化潜能分类按分化潜能分类 多能干细胞多能干细胞 全能干细胞全能干细胞 专能干细胞专能干细胞 一、干细胞的分类一、干细胞的分类 细胞分化干细胞细胞生物学 处于处于8 8细胞之前的

24、每一个胚胎细胞都具有全能性，将细胞之前的每一个胚胎细胞都具有全能性，将 任意细胞移入子宫，都可以发育为一个完整个体。称任意细胞移入子宫，都可以发育为一个完整个体。称 为全能干细胞为全能干细胞。 全能干细胞全能干细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 随着发育的进行，形成胚泡，胚泡一侧的内细随着发育的进行，形成胚泡，胚泡一侧的内细 胞团具有分化为成熟个体中所有细胞类型的潜能胞团具有分化为成熟个体中所有细胞类型的潜能 ，但没有形成完整个体的能力，称为多能干细胞，但没有形成完整个体的能力，称为多能干细胞 ，也称为胚胎干细胞。，也称为胚胎干细胞。 随着胚胎继续发育，多能干细胞进一步分化，其随着胚胎继续发育，多

25、能干细胞进一步分化，其 后代的分化潜能将进一步变窄。只能向一种类型后代的分化潜能将进一步变窄。只能向一种类型 或密切相关的两种类型的细胞分化。如神经干细或密切相关的两种类型的细胞分化。如神经干细 胞只具有分化为神经元、神经胶质细胞的潜能。胞只具有分化为神经元、神经胶质细胞的潜能。 多能干细胞多能干细胞 专能干细胞专能干细胞 细胞分化干细胞细胞生物学 干细胞是具有强大增殖潜能的原始细胞。干细胞是具有强大增殖潜能的原始细胞。 细胞通常呈圆形或椭圆形，体积较小。核质比相对较大。细胞中各种细胞通常呈圆形或椭圆形，体积较小。核质比相对较大。细胞中各种 细胞器不够发达等。细胞器不够发达等。 有比较高的端粒

26、酶活性。有比较高的端粒酶活性。 二、干细胞的形态和生化特点二、干细胞的形态和生化特点 不同的干细胞具有各异的生化标志，对于确定干细不同的干细胞具有各异的生化标志，对于确定干细 胞的位置，寻找和分离干细胞有重要意义。胞的位置，寻找和分离干细胞有重要意义。 如：角蛋白如：角蛋白1515是确定毛囊中表皮干细胞的标志分子是确定毛囊中表皮干细胞的标志分子 ，巢素蛋白是神经干细胞的标志分子。，巢素蛋白是神经干细胞的标志分子。 本质特点：具有增殖和自我更新能力，在适当条件本质特点：具有增殖和自我更新能力，在适当条件 下表现出分化潜能。下表现出分化潜能。 细胞分化干细胞细胞生物学 对称分裂：干细胞分裂产生的两

27、个子细胞都是干细胞对称分裂：干细胞分裂产生的两个子细胞都是干细胞 （增殖，自我更新）或都是分化细胞（分化）。（增殖，自我更新）或都是分化细胞（分化）。 不对称分裂：干细胞分裂产生一个子代干细胞（自我不对称分裂：干细胞分裂产生一个子代干细胞（自我 更新）和一个子代分化细胞（分化）。更新）和一个子代分化细胞（分化）。 A A：干细胞的不对称分裂：干细胞的不对称分裂 (asymmetry division) B B：干细胞群体的不对称分裂：干细胞群体的不对称分裂 (populational asymmetry division) 干细胞的增殖分化和自我更新方式：干细胞的增殖分化和自我更新方式： 细胞

28、分化干细胞细胞生物学 1. 1. 干细胞增殖的缓慢性干细胞增殖的缓慢性 干细胞进入分化程序前，要经过一个短暂增殖期，产生过渡放大细胞干细胞进入分化程序前，要经过一个短暂增殖期，产生过渡放大细胞 。 过渡放大细胞是界于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞，经若干次分过渡放大细胞是界于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞，经若干次分 裂后产生分化细胞，其作用是可以通过较少的干细胞产生较多的分化裂后产生分化细胞，其作用是可以通过较少的干细胞产生较多的分化 细胞。细胞。 干细胞干细胞 过渡放大细胞过渡放大细胞 分化细胞分化细胞 (transit amplifying cell)transit amplifying

29、 cell) 缓慢增殖的生理意义缓慢增殖的生理意义 可减少基因发生突变的危险；可减少基因发生突变的危险； 有利于干细胞对环境信号作有利于干细胞对环境信号作 出反应。出反应。 三、三、 干细胞的增殖特征干细胞的增殖特征 2. 2.干细胞增殖系统的自稳定性干细胞增殖系统的自稳定性 自稳定性是指干细胞可以在生物个体生命区间中自我更新并维持其自身数目的恒定自稳定性是指干细胞可以在生物个体生命区间中自我更新并维持其自身数目的恒定 。 细胞分化干细胞细胞生物学 干细胞的分化潜能（全能多能专能）干细胞的分化潜能（全能多能专能） 胚胎干细胞的亚全能分化特性胚胎干细胞的亚全能分化特性 成体干细胞的多全能分化特性

30、成体干细胞的多全能分化特性 区别于前体细胞区别于前体细胞 干细胞具有可塑性，在适当条件下干细胞的转干细胞具有可塑性，在适当条件下干细胞的转 分化和去分化。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细胞的现象。当条件下分化为另一种组织类型细胞的现象。 如人的骨髓干细胞可以分化为肝脏细胞、肌肉如人的骨髓干细胞可以分化为肝脏细胞、肌肉 细胞、神经细胞等。细胞、神经细胞等。 干细胞的去分化：一种干细胞向其前体细胞的干细胞的去分化：一种干细胞向其前体细胞的 逆向转化。逆向转化。 四、干细胞的分化特征四、干细胞的分化特征

31、细胞分化干细胞细胞生物学 分泌因子：许多分泌因子对干细胞的生存、增殖分泌因子：许多分泌因子对干细胞的生存、增殖 和分化具有重要调控作用。和分化具有重要调控作用。 受体介导的细胞间相互作用受体介导的细胞间相互作用 整合素和胞间基质整合素和胞间基质 干细胞的增殖分化是受到严密调控的。干细胞的增殖分化是受到严密调控的。 五、干细胞增殖与分化的分子调控五、干细胞增殖与分化的分子调控 2. 2. 它在组织器官中所处是微环境。这种微环境它在组织器官中所处是微环境。这种微环境 称为干细胞巢。称为干细胞巢。 内源因素。内源因素。 OCT4OCT4、NanogNanog、 Sox2Sox2以及端粒酶。以及端粒酶

32、。 细胞分化干细胞细胞生物学 胚胎干细胞胚胎干细胞 胚胎干细胞：来源于胚胎内细胞团胚胎干细胞：来源于胚胎内细胞团 (ICM)(ICM)和原始生殖细胞和原始生殖细胞, , 具有发育全能性具有发育全能性( (具有分化发育成三个胚层细胞的潜力具有分化发育成三个胚层细胞的潜力) )的的 细胞。胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持未分化状态细胞。胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持未分化状态 ，具有分化为胎儿或成体动物各种细胞类型的潜能。，具有分化为胎儿或成体动物各种细胞类型的潜能。 在适当条件下胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞。在适当条件下胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞。 ES细胞（embryonic

33、stem cell）： 来源于囊胚内细胞团 EG细胞（embryonic germ cell）： 来源于早期胎儿生殖嵴部位原始生殖干细胞 EC细胞（embryonic carcinoma）： 来源于畸胎瘤 胚胎干细 胞分类 细胞分化干细胞细胞生物学 (1) (1) 发育良好的囊胚，从中分离内细胞群细胞发育良好的囊胚，从中分离内细胞群细胞ESES细胞细胞 (2) (2) 从从5-95-9周的胚胎生殖腺中分离出人的周的胚胎生殖腺中分离出人的EGEG细胞细胞 (3)(3)恶性胚胎肿瘤或畸胎瘤细胞恶性胚胎肿瘤或畸胎瘤细胞 (4)(4) 体细胞核移植：体细胞核移植： 去核卵细胞去核卵细胞 + + 体细胞

34、核体细胞核 克隆克隆 囊胚囊胚 分离内细胞群分离内细胞群 ESES细胞细胞 (5)(5) 转基因诱导重编程：诱导型多能干细胞（转基因诱导重编程：诱导型多能干细胞（iPS)iPS) 细胞分化干细胞细胞生物学 1. 1. 移植治疗：很多疾病或移植治疗：很多疾病或 病症（如帕金森病、糖尿病症（如帕金森病、糖尿 病创伤性脊髓损伤等）都病创伤性脊髓损伤等）都 可以通过移植人的分化的可以通过移植人的分化的 ESES细胞得到治愈。细胞得到治愈。 2. 2. 其它应用潜能：可用于其它应用潜能：可用于 研究目前无法解释的人类研究目前无法解释的人类 早期发育引起的先天性缺早期发育引起的先天性缺 陷和胎盘异动导致的

35、自然陷和胎盘异动导致的自然 流产；可用于毒性筛选；流产；可用于毒性筛选； 能用于共同治疗互补。能用于共同治疗互补。 人胚胎干细胞的应用潜能人胚胎干细胞的应用潜能 细胞分化干细胞细胞生物学 精原干细胞精原干细胞 精原干细胞精原干细胞(spermatogonial stem cells, SSCs)(spermatogonial stem cells, SSCs)是雄性生是雄性生 殖系干细胞，位于睾丸曲细精管基膜上，既具殖系干细胞，位于睾丸曲细精管基膜上，既具 有自我更新潜能，又具有定向分化潜能，是自有自我更新潜能，又具有定向分化潜能，是自 然状态下出生后动物体内在整个生命期间进行然状态下出生后动物体内在整个生命期间进行 自我更新并能将基因传递至子代的唯一成体干自我更新并能将基因传递至子代的唯一成体干 细胞。细胞。 细胞分化干细胞细胞生物学 成体干细胞成体干细胞 在成体组织器官中，许多细胞仍具有自我更新在成体组织器官中，许多细胞仍具有自我更新 及分化产生不同组织细胞的