醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課件：干細(xì)胞

1、干細(xì)胞 Stem Cell北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系楊 華 82801476E-mail: 內(nèi)容要求掌握干細(xì)胞的概念、特點(diǎn)及類型掌握成體干細(xì)胞在組織更新中的作用熟悉誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞的建立原理了解干細(xì)胞的應(yīng)用前景第一節(jié)、干細(xì)胞概述（一）、 概念 干細(xì)胞是指具有自我復(fù)制和分化潛能的細(xì)胞。 干細(xì)胞有絲分裂終末分化細(xì)胞分化子細(xì)胞自我復(fù)制Self-renew（二）、干細(xì)胞特點(diǎn)干細(xì)胞具有無(wú)限分裂的能力；干細(xì)胞是未分化的細(xì)胞；干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞只能在兩種途徑中選擇其一：（1）保持親代特征仍作為干細(xì)胞；（2）向終末分化。 干細(xì)胞分裂模式：（1）對(duì)稱分裂（symmetry division）（2）不對(duì)稱

2、分裂 （asymmetry division）（三）、干細(xì)胞類型哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎干細(xì)胞類型（按分化潛能分）全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞專能干細(xì)胞干細(xì)胞類型（按來(lái)源分）胚胎干細(xì)胞 (embryonic stem cells, ES cells)成體干細(xì)胞 (adult stem cells)第二節(jié)、胚胎干細(xì)胞（一）胚胎干細(xì)胞建系（二）胚胎干細(xì)胞鑒定嵌合體動(dòng)物模型小鼠成瘤體外分化培養(yǎng) （1）嵌合體動(dòng)物模型 （2）小鼠成瘤ES細(xì)胞接種至同種或免疫缺陷小鼠皮下。 （3）體外分化培養(yǎng)ES細(xì)胞在體外自發(fā)分化或誘導(dǎo)分化。

3、（3）體外分化培養(yǎng)ES細(xì)胞在體外自發(fā)分化或誘導(dǎo)分化。第三節(jié)、成體干細(xì)胞成體干細(xì)胞造血干細(xì)胞間充質(zhì)干細(xì)胞紅細(xì)胞白細(xì)胞肥大細(xì)胞纖維細(xì)胞脂肪細(xì)胞（一）成體干細(xì)胞與組織更新表皮的更新血細(xì)胞的更新1. 表皮的更新與分化表皮由大量角質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成，其分化特征是能夠合成角質(zhì)素，使表皮更加結(jié)實(shí)?；准?xì)胞（basal cells）:附著于基底膜的細(xì)胞，只有基底細(xì)胞是可分裂的。棘細(xì)胞（prickle cells）：基底細(xì)胞上面數(shù)層較大的細(xì)胞，由于其含有橋粒結(jié)構(gòu)，光鏡下呈針尖樣，故得名。顆粒細(xì)胞（granular cells）：棘細(xì)胞上一薄層染色較深的細(xì)胞層，形成一個(gè)不透水的屏障。也是內(nèi)外表皮的分界標(biāo)志，其外側(cè)為表皮的

4、外層。表皮的更新與分化過(guò)程基底細(xì)胞分裂，數(shù)量增加，一些細(xì)胞被擠到棘細(xì)胞層，開(kāi)始了分化的第一步當(dāng)細(xì)胞到達(dá)顆粒層，胞核及胞質(zhì)中的細(xì)胞器開(kāi)始丟失，轉(zhuǎn)變?yōu)榻琴|(zhì)化的鱗狀細(xì)胞表層不斷衰老脫落的鱗狀上皮細(xì)胞由下層不斷分化成熟的表皮細(xì)胞補(bǔ)充替代表皮的更新機(jī)制 基底細(xì)胞分裂產(chǎn)生子代細(xì)胞，子代細(xì)胞中的一部分分化后離開(kāi)基底層，而另一部分像親代那樣維持不分化的狀態(tài)。 基底細(xì)胞必須與基膜接觸才能維持其不分化狀態(tài)，一旦失去與基膜的接觸將觸發(fā)細(xì)胞終末分化。基底細(xì)胞的分化能力 細(xì)胞分裂能力與整合素（integrin）1表達(dá)水平正相關(guān)。因此與基底膜接觸的基底細(xì)胞并不一定是干細(xì)胞。2. 血細(xì)胞的更新與分化多能造血干細(xì)胞逐步定向形

5、成各種血液細(xì)胞集落刺激因子調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的分化細(xì)胞分化抗原作為分化各階段的表面標(biāo)志造血干細(xì)胞分化示意圖造血干細(xì)胞(多向性)原紅細(xì)胞(定向性)粒系巨噬定向干細(xì)胞原巨核細(xì)胞(定向性)淋巴母細(xì)胞網(wǎng)織紅細(xì)胞紅細(xì)胞原單核細(xì)胞單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞原粒細(xì)胞粒細(xì)胞(中性、嗜堿、嗜酸性)巨核細(xì)胞血小板淋巴細(xì)胞影響造血干細(xì)胞分化潛能的因素將骨髓造血干細(xì)胞體外培養(yǎng)在骨髓間質(zhì)細(xì)胞上，可維持造血過(guò)程數(shù)年之久。當(dāng)失去與骨髓間質(zhì)細(xì)胞的接觸即失去干細(xì)胞的潛能。造血干細(xì)胞表面表達(dá)Notch1受體，與骨髓間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的Notch1配體結(jié)合有助于維持不分化的狀態(tài)。集落刺激因子 集落刺激因子（colony-stimulating fac

6、tors、CSF）: 能夠刺激體外培養(yǎng)的造血細(xì)胞分裂增殖形成集落的信號(hào)因子。集落刺激因子對(duì)造血干細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)集落刺激因子通過(guò)調(diào)控細(xì)胞分裂速度、分裂次數(shù)等調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的分化集落刺激因子是維持造血干細(xì)胞存活的必要條件，否則細(xì)胞將會(huì)凋亡。細(xì)胞分化抗原細(xì)胞分化抗原（ cluster of differention、CD）： 細(xì)胞在不同分化階段生成的特異性蛋白標(biāo)記物。不同的分化抗原可作為血液細(xì)胞分化各個(gè)階段的表面標(biāo)志。第四節(jié)、干細(xì)胞的應(yīng)用1. 干細(xì)胞與腫瘤2. 干細(xì)胞與治療性克隆干細(xì)胞與腫瘤 腫瘤干細(xì)胞2. 誘導(dǎo)腫瘤干細(xì)胞分化干細(xì)胞與治療性克隆第五節(jié)、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（一）、 概念 iPS (induced pluripotent stem cells) : 體細(xì)胞重編程為類似ES的干細(xì)胞。（二）、 iPS的建立1. iPS的誘導(dǎo)2. iPS的培養(yǎng)3. iPS的鑒定（三）、 iPS的應(yīng)用前景1. iPS全能性作為發(fā)育生物學(xué)的 研究模型（四倍體補(bǔ)償技術(shù)）2. iPS用于治療3. iPS用于建立疾病模型（四）、 iPS存在的問(wèn)題1. 安全性2. 技術(shù)性參考書(shū)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第二版） 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社 周柔麗主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第一版） 科學(xué)出版社 湯雪明主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第一版） 人民衛(wèi)生出版社 宋金丹主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第