干细胞和造血干细胞

1、键入公司名称案例分析干细胞与造血干细胞韩婉玉2016/4/16案例分析：干细胞与造血干细胞研究作者：韩婉玉 单位：延安大学 日期：2016.04.16涉及知识点：干细胞、造血干细胞以及细胞分化的相关知识。案例来源：摘自小木虫论坛、造血干细胞研究发展历史引发的思考-唐佩弦关键词：造血干细胞、干细胞、细胞分化以及细胞全能性。背景介绍：随着人类文化以及各方面的进步，伴随的各种问题也接二连三的出现,一些医学上的难题也越来越显著，其中血液病尤其是这样，于是我们就经常可以听到“骨髓移植”、“细胞学全能性”。血液病摧残着人类的身体健康，所以攻克这一难题刻不容缓。聪明的人类发现人体的所有细胞都由造血干细胞分化

2、出来，进一步引发思考：那么患有血液病的患者是否可以让造血干细胞新生的细胞从而产生“全新的血液”，来替换病人体内患病的血液，这样的话达到是病患恢复的目的。这样的想法是白血病等血液病有了治愈的希望，正是因为有这么多的实际需求，我国乃至全世界有大量的研究人员进行研究，试图突破医学上的一些难题，使动物细胞也能发挥其全能性。作为细胞治疗的免疫治疗，让人们看到了攻克癌症和肿瘤的可能，那么作为细胞治疗的另一个方向,干细胞则在血液系统疾病、神经系统疾病、心血管疾病、自身免疫系统疾病以及内分泌疾病等各种疾病的治疗上让人们看到了希望，激发了进一步研究。干细胞概念的提出：干细胞的概念：干( gn) 细胞(stem

3、cell)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stem cell，TSC)、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)(专能干细胞)。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为万用细胞。造

4、血干细胞概念的提出：造血干细胞( Hematopoietic stem cell ，HSC)是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。它们具有良好的分化增殖能力，干细胞可以救助很多患有血液病的人们，最常见的就是白血病。捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大伤害。目前造血干细胞来源只有三种:骨髓来源、外周血来源、脐带血来源。干细胞概念的提出：干细胞的概念，是在1908年柏林的一次血液病大会上的一位俄国组织学家Alexander A. Maximow提出的。就是他（见下图）：干细胞的“干”译自英

5、文“stem”，意为“树干”和“起源”，干细胞就是起源细胞。大多数动物出生以后，器官和组织在生长发育过程中不再产生其他类型细胞的发育和分化。而在生命过程中，有些细胞需要不断地更新，如皮肤、小肠和血液细胞。干细胞群的功能即是控制和维持细胞的再生。因此干细胞在医学界也被称为“万用细胞，而与干细胞相关的医学研究有时也被称为再生医学，皆是因为干细胞本身具有独特的修复和重建功能，以及再生成为各种组织器官和人体的潜在能力，简单的来说就像这货。但在1908年提出的干细胞假说当时并没被重视，直到1945年，人们在对暴露在致命辐射剂量下的病人进行研究时，重新定义并找到了造血干细胞的证据。干细胞的定义包括两部分：

6、自我更新和分化，每一次分裂后产生一个新的干细胞和一个分化后的细胞。干细胞库得到维持，同时分化的细胞也在机体内发挥功能。“多莉”的诞生上述这些成果都是在小编出生前的事，因此并没有什么感觉，但接下来到了1997年。那年除了香港回归外，还发生了一件大事，震惊了世界，那就是利用干细胞培养出了克隆羊多莉。这是世界上第一只用成体细胞发育成的哺乳动物，也是人类向造物主的能力更进了一大步。在之后的一年，这项技术有了真正的突破，1998年美国两个实验小组分别独立地从人体胚胎组织中培养出人的多能干细胞。其后，人类胚胎干细胞研究成果在Science1999年评选的当年世界十大科技进展中位列榜首；2000年，Time

7、周刊又将其评选为20世纪末世界十大科技成就之首。干细胞的出现使人类一直幻想的长生不老成为了可能。干细胞在多个领域的星星之火 随着基础研究的迅速发展，干细胞应用方面也进展迅速，2005年、美国食品和药物管理局(FDA)批准了将神经干细胞（NSCs）植入人体大脑，在其他方向上，诸如干细胞在视网膜，糖尿病，心肌梗塞等疾病的临床试验上都有不错的成果一、肝脏干细胞来源揭秘 Howard Hughes医学研究所（HHMI）的科学家确定了能够分化为功能性肝细胞的干细胞。这项研究解开了关于肝脏不断新生的细胞到底从何而来的老谜团。研究者表示，肝脏干细胞就如同其他需要补充丢失细胞的组织，也会增殖和产生成熟细胞，甚

8、至在没有肝损伤或疾病的情况下。二、糖尿病干细胞治疗 美国爱荷华大学（UI）的研究人员，利用人类皮肤细胞，制备了响应葡萄糖的人类胰岛素分泌细胞，并使糖尿病小鼠的血糖水平恢复正常。这一发现可能是开发1型糖尿病患者特异性细胞替代疗法的第一步。三、干细胞基因疗法或可有效消除HIV的感染 刊登于国际杂志Molecular Therapy上的一项研究指出，利用干细胞基因疗法或许有望帮助机体免疫系统来抵御HIV的感染。该研究利用造血干细胞中名为嵌合抗原受体（Chimeric antigen receptor，CAR）分子，对其进行工程化操作，这样造血干细胞就可以转变为任何类型的血细胞，包括对机体免疫系统非常

9、重要的T细胞和白细胞等。四、利用干细胞培育大脑类器官，揭秘孤独症致病机理 由于致病机制的复杂性，对自闭症和精神分裂症这类影响大脑正常机能的疾病的研究过程充满艰难险阻而进展缓慢。最近，研究人员通过将自闭症患者的皮肤细胞培养诱导成多功能干细胞，并在培养皿中培养发育成一个微型大脑，用于揭示孤独症的致病机理。 可以预见，随着各国投入力度加大，生物学家和医学家的共同努力，在转化医学的促进下，干细胞所主导的再生医学，以及基因检测和细胞免疫治疗等医疗手段，一定会给我们的生活和健康带来巨大改善。作者：biomarker123新虫(小有名气) 出处：小木虫论坛 日期：2016.3.31干细胞基础研究的发展和临床

10、干细胞移植发展的互动我国干细胞学科整体发展的起步。造血干细胞移植实际是造血干 / 祖细胞的移植这些造血祖细胞在临床干细胞移植中占有极其重要的意义 , 因为造血祖细胞植入之后可以在体内增殖并分化 , 晚期的造血祖细胞更快地分化为有功能的成熟血细胞 , 有助于血象提前回升 。 这挽救了造血干细胞分化成熟为血细胞的漫长过程造成的临床感染出血的致命危机 , 减少移植相关死亡率 , 而使造血干细胞临床移植长期 重建造血最终获 得成功 。 所以 , 一个理想的造血干细胞移植物 , 必须含有大量的造血祖细胞 , 是临床植入成功的关键 。 所谓造血干细胞移植实际上是造血干 / 祖细胞移植 。 长期重建造血所需

11、要植入的造血干细胞并不多 , 而需要的造血祖细胞数量却是巨大的 。 对 “干细胞可塑性 ”的误读干细胞基础研究的正常发展始终是不断纠正误区的过程造血干细胞体外扩增的注定性失败 , 脐血中需要扩增的是造血祖细胞而不是造血干细胞由于要解决脐血有核细胞数量的不足而影响有效地用于成人 , 1998 年以后在世界范围开展了脐血造血干细胞体外扩增的研究 , 投入了大量人力财力而最后以失败而终 。它再一次有力地证实 , 不对称性有丝分裂使造血干细胞能不断分化产生新的造血祖细胞 , 而造血干细胞本身却不能扩增 。 体外扩增的结果只能扩增各类造血祖细胞 , 同时培养中外加的可扩增造血祖细胞的细胞因子也能使干细胞

12、丧失自我维持的特性而分化殆尽 , 因此至今仍然没有人报告用体外扩增后的脐血而移植治疗成功的 。移植物中保证长期重建造血和免疫 的造血干细胞是 必须有的 。 但基础研究表明 , 移植物造血干细胞的数量不求多 。其实脐血单个核细胞中所含的造血干细胞数量也足够用于儿童和成人的移植 。脐血中缺少的 、也是需要扩增的是造血祖细胞而不是造血干细胞 。从事脐血干细胞体外扩增注定失败的原因是学术思路中存在误区 、 干细胞与祖细胞界限混淆不清以及造血干细胞检测很困难等 。干细胞的可塑性即是干细 胞的分化方向的 可选择性 。 干细胞分化方向是分化基因所 “决定 ”的 , 不可曲解为随意的可变性 。 最原始的胚胎桑

13、葚期囊胚内层的少 量细 胞 , 称 为胚 胎 干细 胞 ( e m b r y o n i cs t e mc e l l , E S C ) , 它具有全面地向任何 一个胚层分化的潜能 , 即全面的可塑性 。 在体外培养 中 , E S C 在适当的条件下 , 可能诱导成某一个胚层的干细胞 。 但是 , 由于现代胚胎学对基因如何 “决定 ”其分化方向的机制知之甚少 , 所以用实验方法调节干细胞分化方向的人为能力是很有限的 。 随着 E S C - 胚层干细胞 - 组织干细胞的逐步分化 , 基因对分化 “ 决定 ”的方向的可选性也逐步加大限制 , 使细胞分化方向可选择的空间逐步缩小 。各胚层干

14、细胞只限于在本胚层内选择分化方向 , 组织干细胞限于本组织内选择分化方向 。 例如 , 造血干细胞限于向髓 / 淋巴系两系造血细胞分化 , 间充质干细胞只限于在各个结缔组织细胞中选择分化方向 。 虽然都来自中胚层 , 造血干细胞和间充质干细胞作为两种不同的组织干细胞永不可能互相转化 。 但有人把各类组织干细胞都当作有全面分化潜能的 E S C , 把可塑性曲解为不受限制干细胞 ( L S C ) ” 的 “教育 ” 论文 , 仍然错误地把白血病祖细胞说成白血病干细胞 , 甚至违反逻辑地说 “白血病干细胞起源于造血祖细胞 ” 的奇谈 。 这表明国内外部分血液学作者至今仍不能区分兼有髓 - 淋两系

15、全面分化潜能的造血干细胞和局限分化某系的造血祖细胞 。这也说明即使在同行中澄清一个误区仍需要很长时间 , 甚至经过好几代人 。何况参加干细胞研究的人员来自不同的专业 , 每人的知识面有局限性 。 历史将证明 , 白血病干 / 祖细胞的认识误区必将随病理干细胞基础研究的发展而进一步澄清 。摘自：造血干细胞研究发展历史引发的思考_唐佩弦一教学背景：如今的生活中，各种血液疾病蜂拥而至，由于人类对于长寿与健康，所以我们需要想办法解决这一系列的问题，干细胞以及造血干细胞的研究也都成了如今生物科学研究的热点。根据新的教学理念，生物教学应注重与现实生活相联系，确定本节课的教学目标是“认识与了解干细胞与造血干

16、细胞”和“干细胞与造血干细胞在医疗上的应用”；为增强学生理论联系实际，关注生命科学的热点问题，培养学生资料搜集和分析能力，以及沟通能力，让他们通过自己的搜索来加深对知识的认识。 二教材分析：干( gn) 细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stem cell，TSC)、多能干细胞(pluripot

17、ent stem cell)和单能干细胞 (专能干细胞)。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为万用细胞。造血干细胞概念的提出：造血干细胞( Hematopoietic stem cell ，HSC)是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。它们具有良好的分化增殖能力，干细胞可以救助很多患有血液病的人们，最常见的就是白血病。捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大伤害。目前造血干细胞来源只有三种:骨髓来源、外周血来源、脐带

18、血来源。人类干细胞与造血干细胞对人体的造血功能具有很大的作用。三学情分析;初一的学生目前已经学习了人体物质的运输 ：流动的组织血液、血液的组织以及血液的功能，能够通过生活中常见的例子让学生理解干细胞以及造血干细胞的用途和治疗的机理。四教学思路：（1）.先通过说明造血干细胞的应用是使一些难以治愈的血液系统疾病、神经系统疾病、心血管疾病、自身免疫系统疾病以及内分泌疾病等疾病有了痊愈的可能，让学生认识到学习本节课的重要性及意义，调动学生们的积极性和主动性，从而引出主题。（2）.讲述干细胞、造血干细胞的概念以及举出一些通过干细胞治疗疾病的例子和干细胞、造血干细胞方面的研究成果，使学生更加感兴趣，对干细

19、胞治疗增强信心。（3）.举例说明干细胞在医学领域的研究以及用途。五教学设计方案（一）.教学目标1.知识和技能：（1）.了解和认识什么是干细胞，以及它的作用及基本应用。（2）.了解和认识什么造血干细胞，以及它的作用及基本应用。（3）.了解和学习细胞全能性的作用机理和应用。2.过程能力和方法：根据“学生为主体，教师为主导”，发挥学生的主动性，锻炼和提高学生的自主能力。3.情感态度价值观：使学生了解医学上的一些疾病，从而知道爱护身体、珍爱生命的意义，甚至产生愿意捐献骨髓的想法。教学重点：干细胞、造血干细胞的概念、治疗的机理以及应用。教学难点：干细胞、造血干细胞治疗的机理。教学过程：教学流程教师活动学

20、生活动创设情境 导入新课介绍干细胞、造血干细胞在医学领域的应用，以及事例，让同学们知道学习干细胞、造血干细胞的重要性。学生通过了解到干细胞在医学上的重要性，对学习本节课的内容产生了很大的积极性。了解干细胞、造血干细胞的概念干细胞的“干”译自英文“stem”，意为“树干”和“起源”，干细胞就是起源细胞。造血干细胞( Hematopoietic stem cell ，HSC)是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。学生通过教师形象的解释认真听所讲的内容，并展开思考。了解造血干细胞通过几幅图的展示以及克隆羊多莉的成功事例让大家了解干细胞的作用。学生通过克隆羊多莉被吸引了注意力，激发了学生的求