干細胞的研究與應用的前景PPT課件

1、w 一、干細胞的概述干細胞的概述w 二、干細胞的研究進展二、干細胞的研究進展w 三、干細胞的應用三、干細胞的應用w 四、展望四、展望主要內容主要內容一、干細胞的概述干細胞的概述干細胞（干細胞（stem cells） 一類來自胚胎、胎兒或成人的具有持久一類來自胚胎、胎兒或成人的具有持久或終身自我更新、高度增殖和多向分化潛或終身自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細胞。能的細胞。w 根據(jù)發(fā)育階段：根據(jù)發(fā)育階段： 胚胎干細胞（胚胎干細胞（ESC）：是從早期胚胎的內細胞團中）：是從早期胚胎的內細胞團中分離出來的一種高度未分化、具有多向分化潛能的分離出來的一種高度未分化、具有多向分化潛能的細胞。細胞。 成

2、體干細胞（成體干細胞（ASC）：是成體組織所具有的不斷增）：是成體組織所具有的不斷增殖、自我更新和組織特異性定向分化潛能的一類特殖、自我更新和組織特異性定向分化潛能的一類特殊的細胞群體殊的細胞群體 干細胞的分類干細胞的分類w 根據(jù)分化潛能的大小：根據(jù)分化潛能的大?。?全能型干細胞：能分化成機體所有細胞類型的細胞，全能型干細胞：能分化成機體所有細胞類型的細胞，如受精卵；如受精卵； 多能型干細胞：產生兩種以上不同類型的分化細胞，多能型干細胞：產生兩種以上不同類型的分化細胞，如胚胎干細胞可以增值并分化成三個胚層共如胚胎干細胞可以增值并分化成三個胚層共200多個多個細胞類型細胞類型 ； 單能干細胞單能

3、干細胞 ：只能分化成單一類型的分化細胞，如：只能分化成單一類型的分化細胞，如神經元干細胞只能分化成神經元。神經元干細胞只能分化成神經元。w 1960年，年，James和和Ernest發(fā)現(xiàn)并命名造血干細胞。發(fā)現(xiàn)并命名造血干細胞。w 1978年，第一個試管嬰兒年，第一個試管嬰兒Louise Brown 在英國誕生。在英國誕生。w 1981年，年，Evans等成功地建立了小鼠的等成功地建立了小鼠的ESC系。系。w 1996年，轟動世界的年，轟動世界的dolly羊誕生，引發(fā)了干細胞研究羊誕生，引發(fā)了干細胞研究的熱潮。的熱潮。w 1998年，美國科學家年，美國科學家Jumes Thomson成功地培養(yǎng)出

4、人成功地培養(yǎng)出人類胚胎干細胞（類胚胎干細胞（ESC），使得利用人類），使得利用人類ESC治療各種治療各種疾病成為可能。疾病成為可能。w 1999年，年，Margarel Goodell實驗室首先報道，小鼠源骨實驗室首先報道，小鼠源骨骼肌成體干細胞具有很強的橫向分化能力，能分化形骼肌成體干細胞具有很強的橫向分化能力，能分化形成各種血細胞。成各種血細胞。二、干細胞的研究進展二、干細胞的研究進展w 2006年兩項研究成果標志著干細胞技術從一種概念，年兩項研究成果標志著干細胞技術從一種概念，轉變成能夠看得見的事實。轉變成能夠看得見的事實。 美國科學家利用胚胎干細胞所衍生的運動神經元美國科學家利用胚胎干

5、細胞所衍生的運動神經元讓癱瘓的老鼠恢復了行走能力；讓癱瘓的老鼠恢復了行走能力； 英國科學家從胚胎干細胞中培育出來的精子，并英國科學家從胚胎干細胞中培育出來的精子，并使之與卵細胞結合，生育出幼鼠。使之與卵細胞結合，生育出幼鼠。u2007年，年，Nature和和Cell同時刊出美國和日本同時刊出美國和日本兩個研究報告，證實皮膚細胞經基因直接重組后，兩個研究報告，證實皮膚細胞經基因直接重組后， 具有胚胎干細胞特性，稱為誘導性多能干細胞具有胚胎干細胞特性，稱為誘導性多能干細胞(iPS)，進一步推動了干細胞發(fā)展。進一步推動了干細胞發(fā)展。 w 2010年年1月韓國月韓國朝鮮日報朝鮮日報報道，韓國建國大學獸

6、醫(yī)報道，韓國建國大學獸醫(yī)學院教授利用人類臍帶血干細胞成功治愈了脊髓受傷學院教授利用人類臍帶血干細胞成功治愈了脊髓受傷導致兩條后腿癱瘓的狗。導致兩條后腿癱瘓的狗。w 分離和體外培養(yǎng)各種來源的干細胞的技術不斷成熟分離和體外培養(yǎng)各種來源的干細胞的技術不斷成熟,更更是引發(fā)了新一輪的干細胞研究熱潮。世界各主要國家是引發(fā)了新一輪的干細胞研究熱潮。世界各主要國家都加大了對其的研究力度。都加大了對其的研究力度。w 1.1.細胞移植細胞移植w 2.2.組織器官的構建組織器官的構建w 3.3.制備克隆和轉基因動物的高效材料制備克隆和轉基因動物的高效材料w 4.4.新藥開發(fā)的工具細胞新藥開發(fā)的工具細胞w 5.5.生

7、物學基礎研究生物學基礎研究w 6.6.在美容方面的應用在美容方面的應用三、干細胞的應用三、干細胞的應用1.1.細胞移植細胞移植u干細胞可培養(yǎng)進行不定期分化并產生特化細胞，且干細胞可培養(yǎng)進行不定期分化并產生特化細胞，且具有一定的遷移能力，能到達損傷或疾病部位并產具有一定的遷移能力，能到達損傷或疾病部位并產生新的細胞。生新的細胞。u可以用于臨床細胞移植治療很多疾病，目前在可以用于臨床細胞移植治療很多疾病，目前在臨床臨床主要用于以下方面：主要用于以下方面： 組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤等；組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤等； 退行性病變如帕金森綜合征等；退行性病變如帕金森綜合征等

8、； 自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。 實例實例w 以色列工學院最近宣以色列工學院最近宣布，科學家首次從胚胎布，科學家首次從胚胎干細胞中培養(yǎng)出干細胞中培養(yǎng)出人類心人類心臟組織臟組織，該組織可以自，該組織可以自然跳動，并且有新生心然跳動，并且有新生心臟組織的臟組織的電特性電特性和和機械機械性性。這項實驗證明：以。這項實驗證明：以細胞移植治療心臟病的細胞移植治療心臟病的可能性是巨大的?？赡苄允蔷薮蟮?。2.2.組織器官的構建組織器官的構建w 將干細胞作為將干細胞作為種子細胞種子細胞，與，與可降解支架材料可降解支架材料聯(lián)合培養(yǎng)，聯(lián)合培養(yǎng)，在體外構建有在體外構建

9、有活性的種植體活性的種植體，修復組織缺損或，修復組織缺損或 再生組織和器官。再生組織和器官。w 人們在體外已實現(xiàn)了人們在體外已實現(xiàn)了多部位軟骨組織多部位軟骨組織，如筒狀軟骨，如筒狀軟骨，耳廓樣軟骨等的耳廓樣軟骨等的構建構建，并已成功地在體內進行了關，并已成功地在體內進行了關 節(jié)軟骨缺損及尿失禁的治療。節(jié)軟骨缺損及尿失禁的治療。u干細胞在干細胞在口腔領域口腔領域以及以及神經系統(tǒng)損傷修復神經系統(tǒng)損傷修復方面也取得方面也取得了重大進展。如了重大進展。如修復重建牙齒組織，修復重建牙齒組織，修復人工神經導修復人工神經導管周圍神經長距離缺損等。管周圍神經長距離缺損等。 生物反應器正在攪拌由聚合物載體和細胞

10、構成的生物人生物反應器正在攪拌由聚合物載體和細胞構成的生物人工人體部件工人體部件(軟骨軟骨)人工血管人工血管人工軟骨耳人工軟骨耳新骨生長填補骨間空隙新骨生長填補骨間空隙w 利用胚胎干細胞系作為載體，將外源基因導入胚胎干利用胚胎干細胞系作為載體，將外源基因導入胚胎干細胞，在體外對胚胎干細胞進行修飾和篩選，將胚胎細胞，在體外對胚胎干細胞進行修飾和篩選，將胚胎干細胞注人胚泡，這種胚胎干細胞則可以和受體胚胎干細胞注人胚泡，這種胚胎干細胞則可以和受體胚胎一起發(fā)育成表達外源基因的嵌合體，并可穩(wěn)定傳遞給一起發(fā)育成表達外源基因的嵌合體，并可穩(wěn)定傳遞給后代，獲得穩(wěn)定、滿意的轉基因動物。后代，獲得穩(wěn)定、滿意的轉基

11、因動物。3.3.克隆克隆和轉基因動物和轉基因動物的高效材料的高效材料Wilaysa利用長期傳代利用長期傳代(30代以上代以上)的小鼠胚胎的小鼠胚胎干細胞克隆出的小鼠干細胞克隆出的小鼠 韓國某公司同首爾國立大學（韓國某公司同首爾國立大學（SNU）合作，用）合作，用脂肪組織的干細胞成功克隆了兩只小狗。脂肪組織的干細胞成功克隆了兩只小狗。w 優(yōu)越性優(yōu)越性： 體細胞克隆容易出現(xiàn)個體的畸形，早衰，早產，體細胞克隆容易出現(xiàn)個體的畸形，早衰，早產，流產和死胎等。流產和死胎等。 通過采用干細胞來克隆動物可以克服許多用體細通過采用干細胞來克隆動物可以克服許多用體細胞克隆的弊端，如提高成功率，降低早衰率。胞克隆的

12、弊端，如提高成功率，降低早衰率。w 干細胞克隆技術與轉基因技術完美結合的轉基因動物干細胞克隆技術與轉基因技術完美結合的轉基因動物研究是動物生物工程中最誘人和最有發(fā)展前景的課題研究是動物生物工程中最誘人和最有發(fā)展前景的課題之一。之一。w 轉基因動物的應用主要有：轉基因動物的應用主要有：w 疾病的動物模型：尤其是單基因遺傳病。用于研究疾疾病的動物模型：尤其是單基因遺傳病。用于研究疾病的發(fā)病機理、藥物篩選、藥物治療、毒物測試；病的發(fā)病機理、藥物篩選、藥物治療、毒物測試；w 家畜品種的改良；家畜品種的改良；w 作為醫(yī)用器官移植的供體；作為醫(yī)用器官移植的供體；w 生物反應器：藥用或食品蛋白的大量生產，即

13、轉基因生物反應器：藥用或食品蛋白的大量生產，即轉基因動物制藥；動物制藥；這些豬能提供可用于人類器官移植的心臟、肝臟和腎等。這些豬能提供可用于人類器官移植的心臟、肝臟和腎等。人心豬人心豬美國創(chuàng)造全球首只美國創(chuàng)造全球首只“人羊人羊” 為器官為器官移植尋找新路移植尋找新路w 通過通過乳腺生物反應器乳腺生物反應器的方式，可得到治療一些疑難的方式，可得到治療一些疑難病癥的藥物。把一些目的基因（能治療這種疾病的病癥的藥物。把一些目的基因（能治療這種疾病的基因）基因）注射注射到一個奶牛受精卵的原核里，通過基因到一個奶牛受精卵的原核里，通過基因整合整合，胚胎，胚胎發(fā)育發(fā)育，然后將其，然后將其移入移入母體子宮中

14、繼續(xù)發(fā)母體子宮中繼續(xù)發(fā)育，最后生出個體。若是雌性，待其長大后就可在育，最后生出個體。若是雌性，待其長大后就可在其乳汁中提取有用的藥物。其乳汁中提取有用的藥物。作為生物反應器作為生物反應器青島森淼生物研究所建成了奶羊乳腺生物反應器青島森淼生物研究所建成了奶羊乳腺生物反應器羊奶經純化可得到羊奶經純化可得到抗凝血酶抗凝血酶蛋白蛋白我國首例報道的，乳汁中含人凝血因子我國首例報道的，乳汁中含人凝血因子IXIX的轉基因山羊的轉基因山羊w 干細胞為藥物篩選提供了極好的模型。干細胞為藥物篩選提供了極好的模型。w 干細胞可無限增殖，獲得大量的細胞，并能分化為干細胞可無限增殖，獲得大量的細胞，并能分化為具各種功能

15、的特化細胞，為新藥藥效、毒性、藥理、具各種功能的特化細胞，為新藥藥效、毒性、藥理、藥物代謝、藥物動力學、耐藥性等的檢測提供了細藥物代謝、藥物動力學、耐藥性等的檢測提供了細胞水平的研究手段。胞水平的研究手段。w 如：誘導干細胞分化為胰島細胞或用胰腺干細胞誘如：誘導干細胞分化為胰島細胞或用胰腺干細胞誘導分化為胰腺導分化為胰腺細胞，可以用來篩選糖尿病的治療藥細胞，可以用來篩選糖尿病的治療藥物；物；w 將神經干細胞分化為神經細胞，用以篩選治療將神經干細胞分化為神經細胞，用以篩選治療神經系統(tǒng)疾病如老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的神經系統(tǒng)疾病如老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的藥物。藥物。w 利用干細胞進行藥物

16、篩選可大大提高效率，降低成利用干細胞進行藥物篩選可大大提高效率，降低成本。本。 4.4.新藥開發(fā)的工具細胞新藥開發(fā)的工具細胞w 研究哺乳動物早期胚胎發(fā)育的良好模型研究哺乳動物早期胚胎發(fā)育的良好模型 哺乳動物的胚胎發(fā)育在體內進行，無法研究發(fā)育的調哺乳動物的胚胎發(fā)育在體內進行，無法研究發(fā)育的調控機制。胚胎干細胞已成為細胞分化和發(fā)育生物學研控機制。胚胎干細胞已成為細胞分化和發(fā)育生物學研究的重要材料，可作為發(fā)育的良好模型究的重要材料，可作為發(fā)育的良好模型 。w 基因功能的研究基因功能的研究 人類基因組計劃已經完成，估計人類基因組中有人類基因組計劃已經完成，估計人類基因組中有3.5萬萬個基因，其中有的參

17、與了胚胎發(fā)育過程，這些基因的個基因，其中有的參與了胚胎發(fā)育過程，這些基因的功能僅在發(fā)育過程中才表現(xiàn)出來，而利用干細胞為模功能僅在發(fā)育過程中才表現(xiàn)出來，而利用干細胞為模型就可較容易地進行其功能的研究。例如，在各種干型就可較容易地進行其功能的研究。例如，在各種干細胞誘導分化為終末分化細胞的過程中，可進行相應細胞誘導分化為終末分化細胞的過程中，可進行相應基因功能的研究?；蚬δ艿难芯俊?5.5.生物學基礎研究生物學基礎研究6.6.在美容方面的應用在美容方面的應用 自身體腰、腹、臀、腿等部位提取脂肪組織，自身體腰、腹、臀、腿等部位提取脂肪組織，在體外進行分離、擴增干細胞。在體外進行分離、擴增干細胞。

18、通過靜脈點滴的方式輸入到人體，通過干細胞通過靜脈點滴的方式輸入到人體，通過干細胞的自我復制、歸巢功能，從而到達對自身受損部位的的自我復制、歸巢功能，從而到達對自身受損部位的修復、調理。修復、調理。 注射到人體真皮淺層，從而達到對皺紋的填充注射到人體真皮淺層，從而達到對皺紋的填充以及對自身皮膚的改善。以及對自身皮膚的改善。干細胞研究與應用干細胞研究與應用 引發(fā)的爭議問題引發(fā)的爭議問題l倫理學方面的困擾倫理學方面的困擾l干細胞分化的問題干細胞分化的問題l移植治療中的問題移植治療中的問題四、展望四、展望w 干細胞研究不僅為人們提供了豐富的想干細胞研究不僅為人們提供了豐富的想象空間、廣闊的應用前景和重要的理論象空間、廣闊的應用前景和重要的理論價價w 值，而且其中還蘊含著巨大的商機。據(jù)值，而且其中還蘊含著巨大的商機。據(jù)有關機構預測，干細胞醫(yī)療的潛在市場有關機構預測，干細胞醫(yī)療的潛在市場近兩年大近兩年大w 約為約為800億美元，到億美元，到2020年前后可達年前后可達4000億美元。因此，干細胞研究吸引了生命億美元。因此，干細胞研究吸引了生命科