細胞工程第七章

1、 第七章第七章 干細胞干細胞一、干細胞的定義與應(yīng)用一、干細胞的定義與應(yīng)用（一）定義（一）定義 干細胞是一類具有干細胞是一類具有自我更新自我更新和和分化潛能分化潛能的細胞。的細胞。（二）特征（二）特征1、自我更新特征、自我更新特征 自我更新是指干細胞具有自我更新是指干細胞具有分裂和自我復(fù)制分裂和自我復(fù)制能力。能力。（1）對稱分裂（）對稱分裂（symmetric division）是指一個干）是指一個干細胞分裂產(chǎn)生的細胞分裂產(chǎn)生的兩個子細胞全是干細胞兩個子細胞全是干細胞。（2）不對稱分裂（）不對稱分裂（asymmetric division）是指一個）是指一個干細胞分裂成干細胞分裂成一個干細胞和一

2、個短暫增殖細胞一個干細胞和一個短暫增殖細胞，稱之為稱之為祖細胞祖細胞（progenitor cell)。祖細胞不具備。祖細胞不具備自我復(fù)制的能力。自我復(fù)制的能力。2、增殖特征、增殖特征（1）增殖的緩慢性增殖的緩慢性：一般情況下，干細胞處于休眠：一般情況下，干細胞處于休眠或緩慢增殖狀態(tài)。緩慢增殖可以減少基因發(fā)生突或緩慢增殖狀態(tài)。緩慢增殖可以減少基因發(fā)生突變的可能性。變的可能性。（2）增殖的自穩(wěn)性增殖的自穩(wěn)性：也稱自我維持，是指干細胞：也稱自我維持，是指干細胞 會自我更新維持自身會自我更新維持自身數(shù)目的恒定數(shù)目的恒定，主要是通過不，主要是通過不對稱分裂來實現(xiàn)。對稱分裂來實現(xiàn)。3、分化特征、分化特征

3、（1）單能干細胞單能干細胞（monopotent stem cell)：只能分化為單一：只能分化為單一類型細胞的干細胞。例如表皮的基質(zhì)細胞（即表皮干細類型細胞的干細胞。例如表皮的基質(zhì)細胞（即表皮干細胞）只能分化產(chǎn)生角化表皮細胞。胞）只能分化產(chǎn)生角化表皮細胞。（2）多能干細胞多能干細胞（multipotent stem cell）：能夠形成兩種）：能夠形成兩種或兩種以上類型細胞的干細胞。例如骨髓造血干細胞就或兩種以上類型細胞的干細胞。例如骨髓造血干細胞就是典型的多能干細胞，可以分化成紅細胞、巨噬細胞、是典型的多能干細胞，可以分化成紅細胞、巨噬細胞、粒細胞、巨核細胞、淋巴細胞等多種類型細胞。粒細胞

4、、巨核細胞、淋巴細胞等多種類型細胞。 （3）全能干細胞全能干細胞（almighty stem cell）：是具有無限分化）：是具有無限分化潛能的干細胞。例如胚胎干細胞。潛能的干細胞。例如胚胎干細胞。（三）應(yīng)用（三）應(yīng)用 干細胞生物學(xué)被干細胞生物學(xué)被1999年美國年美國科學(xué)科學(xué)推舉為二推舉為二十一世紀(jì)最重要的十項科學(xué)領(lǐng)域之首。十一世紀(jì)最重要的十項科學(xué)領(lǐng)域之首。1、組織或器官修復(fù)、組織或器官修復(fù) 干細胞最激動人心的潛在應(yīng)用是用來干細胞最激動人心的潛在應(yīng)用是用來修復(fù)甚至替修復(fù)甚至替換換喪失功能的組織和器官，因為它具有發(fā)育分化為喪失功能的組織和器官，因為它具有發(fā)育分化為所有類型組織細胞的能力。所有類型

5、組織細胞的能力。 任何涉及喪失正常細胞的疾病都可以通過任何涉及喪失正常細胞的疾病都可以通過移植由移植由胚胎干細胞分化而來的特異組織細胞來治療胚胎干細胞分化而來的特異組織細胞來治療。 科學(xué)日報科學(xué)日報2010年年5月月27日日報道，美國加州大學(xué)歐文分校報道，美國加州大學(xué)歐文分校（uc irvine）的科學(xué)家們用人）的科學(xué)家們用人類胚胎干細胞培育出一種類胚胎干細胞培育出一種早期早期階段的視網(wǎng)膜階段的視網(wǎng)膜，為開發(fā)可移植，為開發(fā)可移植性視網(wǎng)膜來治療人類視網(wǎng)膜病性視網(wǎng)膜來治療人類視網(wǎng)膜病變邁出了第一步變邁出了第一步j(luò)ournal of neuroscience methods。2、疾病治療、疾病治療

6、通過干細胞移植對心臟病、帕金森、糖尿病、脊通過干細胞移植對心臟病、帕金森、糖尿病、脊椎損傷等疾病的治療有重大價值。椎損傷等疾病的治療有重大價值。例子例子1：治療心臟?。褐委熜呐K病例子例子2：治療糖尿?。褐委熖悄虿?甲型糖尿病稱為胰島素依賴性糖尿病，病人胰臟甲型糖尿病稱為胰島素依賴性糖尿病，病人胰臟不能正常分泌胰島素。必須通過注射胰島素來控制血不能正常分泌胰島素。必須通過注射胰島素來控制血糖含量，通常情況下患者一天最少需要注射四次。糖含量，通常情況下患者一天最少需要注射四次。 2007年年4月月11日，英國日，英國泰晤士報泰晤士報在頭版報道了用干細胞技術(shù)治療糖在頭版報道了用干細胞技術(shù)治療糖尿病取

7、得了重大突破。臨床試驗證尿病取得了重大突破。臨床試驗證明，明，采用干細胞治療手段的糖尿病采用干細胞治療手段的糖尿病患者體內(nèi)可以產(chǎn)生胰島素，他們可患者體內(nèi)可以產(chǎn)生胰島素，他們可以停止體外注射人造胰島素。以停止體外注射人造胰島素。患有患有胰島素依賴的糖尿病患者在注射了胰島素依賴的糖尿病患者在注射了自體干細胞之后擺脫了對人造胰島自體干細胞之后擺脫了對人造胰島素的依賴。素的依賴。es細胞療法治療糖尿病原理示意圖鼠胚胎干細胞分化為分泌胰島素的胰島樣細胞鼠胚胎干細胞分化為分泌胰島素的胰島樣細胞3、基因治療、基因治療 干細胞是干細胞是基因治療基因治療的較理想的的較理想的靶細胞靶細胞，因為它可，因為它可以以自

8、我復(fù)制更新自我復(fù)制更新，治療基因通過它帶入人體中治療基因通過它帶入人體中，能，能夠持久地發(fā)揮作用。而不必擔(dān)心像分化的細胞那樣，夠持久地發(fā)揮作用。而不必擔(dān)心像分化的細胞那樣，在細胞更新中可能丟失治療基因。在細胞更新中可能丟失治療基因。 通過胚胎干細胞和基因治療技術(shù)，可以通過胚胎干細胞和基因治療技術(shù)，可以矯正缺矯正缺陷基因陷基因。例如，如果發(fā)現(xiàn)早期胚胎有某種基因缺陷。例如，如果發(fā)現(xiàn)早期胚胎有某種基因缺陷而會患基因缺陷病，可以而會患基因缺陷病，可以收集部分或全部胚胎干細收集部分或全部胚胎干細胞胞，通過基因工程技術(shù)，通過基因工程技術(shù)將正常的基因替代干細胞中將正常的基因替代干細胞中的缺陷基因，再將修復(fù)后

9、的胚胎干細胞嵌入胚胎中的缺陷基因，再將修復(fù)后的胚胎干細胞嵌入胚胎中，經(jīng)過九月懷胎將會出生一個健康的嬰兒。經(jīng)過九月懷胎將會出生一個健康的嬰兒。二、分類與特點二、分類與特點不同的干細胞具有不同的分化潛能。不同的干細胞具有不同的分化潛能。從所具有的從所具有的分化功能上講，干細胞可分為分化功能上講，干細胞可分為單能干單能干細胞、多能干細胞與全能干細胞細胞、多能干細胞與全能干細胞。全能干細胞全能干細胞從理論上可以從理論上可以分化成所有組織與器官。分化成所有組織與器官。從從來源上講，干細胞包括來源上講，干細胞包括胚胎干細胞和成體干細胚胎干細胞和成體干細胞胞。（一）胚胎干細胞（一）胚胎干細胞 簡稱簡稱es(

10、embryo stem)細胞細胞，是一種全能干細胞，是一種全能干細胞，它是從著床前胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞經(jīng)體外它是從著床前胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞經(jīng)體外分化抑制培養(yǎng)分離的一種分化抑制培養(yǎng)分離的一種全能性細胞全能性細胞系，可以系，可以分化分化成任何一種組織類型的細胞成任何一種組織類型的細胞。人體組織的分化人體組織的分化（二）成體干細胞（二）成體干細胞指來自成體的具有分裂指來自成體的具有分裂和分化潛能的細胞。屬和分化潛能的細胞。屬于于多能干細胞多能干細胞。 已經(jīng)報道的含有干細胞的成體組織包括：腦、骨髓、已經(jīng)報道的含有干細胞的成體組織包括：腦、骨髓、外周血液、血管、骨骼肌、皮膚和肝臟。外周血液

11、、血管、骨骼肌、皮膚和肝臟。神經(jīng)干細胞神經(jīng)干細胞：神經(jīng)系統(tǒng)，分化成神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞。：神經(jīng)系統(tǒng)，分化成神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞。造血干細胞造血干細胞：骨髓造血干細胞、臍帶血造血干細胞。：骨髓造血干細胞、臍帶血造血干細胞。間質(zhì)干細胞間質(zhì)干細胞：骨髓、臍帶血、脂肪等來源。：骨髓、臍帶血、脂肪等來源。成體干細胞可以突破其成體干細胞可以突破其“發(fā)育限制性發(fā)育限制性”，分化分化為其他類型組織細胞。為其他類型組織細胞。例如：骨髓來源的干細例如：骨髓來源的干細胞在特定環(huán)境中可向骨胞在特定環(huán)境中可向骨骼肌、表皮、神經(jīng)元及骼肌、表皮、神經(jīng)元及心肌細胞分化；肌肉、心肌細胞分化；肌肉、神經(jīng)干細胞也可向造血神經(jīng)干細胞也可向造血細胞分化。細胞分化。本章小結(jié)主要問題：主要問題：1、干細胞的特征、干細胞的特征2、