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文檔簡介

細胞分化的逆轉(zhuǎn)人教2019版高中生物學必修一提到,細胞分化是一種持久性的變化,直到細胞死亡:也就是說,在發(fā)育過程中,細胞都單向地從分化潛能高的不成熟細胞,逐漸發(fā)育為專門性越來越強的成熟細胞,這一過程不可逆轉(zhuǎn)。果真如此嗎?2006年,日本研究者山中伸彌等將Oct3/4、Sox2、c-Myc

以及

Klf4(如圖),通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)入小鼠的成纖維細胞,使其變成多潛能干細胞,及誘導多潛能干細胞(inducedpluripotentstemcell,iPScell),能夠分化成胚胎中所有類型的細胞。這項技術(shù)避免了干細胞研究領(lǐng)域的免疫排斥和倫理道德問題,是生命科學領(lǐng)域的一次巨大革命。與胚胎干細胞一樣,iPS細胞能夠長期增殖并維持高度未分化狀態(tài),在體內(nèi)可分化為3個胚層來源的所有細胞,進而參與形成機體所有組織和器官。在體外,iPS細胞可定向誘導分化出多種成熟細胞。因此,iPS細胞在理論研究和臨床應(yīng)用等方面都極具應(yīng)用價值。

iPS細胞建系過程的示意圖(經(jīng)常用來做材料題的一個圖)山中伸彌利用逆轉(zhuǎn)錄病毒將四個轉(zhuǎn)錄因子Oct4、Sox2、c-myc和KLF4表達在鼠或者人的體細胞中,分化的體細胞可以重編成為多潛能干細胞。但是c-myc是也原癌基因,有可能使細胞癌變。iPS細胞與再生醫(yī)學是目前研究的熱點。多項研究在人類血液疾病的小鼠模型中進行了iPS細胞應(yīng)用的嘗試,并取得了初步成功。Hanna等在人源化的鐮狀細胞貧血小鼠模型上獲取成纖維細胞,誘導建立了iPS細胞系,然后通過同源重組的方法將病變基因修正,接著把遺傳修飾后的iPS細胞定向分化為造血干細胞,導入小鼠體內(nèi),貧血癥狀明顯改善,這是首次利用iPS細胞進行的人類疾病治療研究。iPS技術(shù)在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中顯示了很大的用途。Werning等對已建立的小鼠iPS細胞進行體外誘導培養(yǎng),可以將其誘導分化為神經(jīng)前體細胞和多巴胺能神經(jīng)元,移植到患有帕金森病的小鼠體內(nèi)能減輕其癥狀。最近一項研究利用帕金森病患者的皮膚細胞培育出了iPS細胞,并能將其分化為多巴胺神經(jīng)元細胞,這是帕金森病患者大腦中所缺少的一種重要細胞。因此,其有望成為治療帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種方法。雖然iPS細胞技術(shù)在再生醫(yī)療領(lǐng)域的嘗試與應(yīng)用還遠未成熟,但隨著iPS細胞基礎(chǔ)與臨床研究的深入,iPS細胞必將開辟再生醫(yī)學領(lǐng)域的新紀元。例1、科學家將人體皮膚細胞改造成了多能干細胞--“iPS細胞”,人類“iPS細胞”可以形成神經(jīng)元等人體多種組織細胞。以下有關(guān)“iPS細胞”說法正確的是()A.iPS細胞分化為神經(jīng)細胞的過程體現(xiàn)了細胞的全能性B.iPS細胞有細胞周期,它分化形成的神經(jīng)細胞一般不具細胞周期C.iPS細胞可分化形成多種組織細胞,說明“iPS細胞”在分裂時很容易發(fā)生突變D.iPS細胞分化成人體多種組織細胞,是因為它具有不同于其他細胞的特定基因答案:B例2、科學家將四種遺傳基因?qū)肫つw細胞,發(fā)現(xiàn)皮膚細胞可轉(zhuǎn)化為具有胚胎干細胞特性的細胞即誘導多能干細胞(iPS)。回答下列問題:

(1)哺乳動物的胚胎干細胞是由早期胚胎或_______________中分離出來的一類細胞,在功能上具有發(fā)育的____________。

(2)在培養(yǎng)iPS的培養(yǎng)液中加入_______________,可以誘導iPS分化成不同的組織和器官,解決器官移植中的______________和_____________兩大難題。答案:(1)原始性腺

(2)分化誘導因子

供體器官短缺

免疫排斥

解析(1)胚胎

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