第十五章細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育

蛙的胚胎發(fā)育過程目前一頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)細(xì)胞分化目前二頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)第一節(jié)細(xì)胞分化一、細(xì)胞分化的基本概念二、細(xì)胞的全能性與多能干細(xì)胞三、影響細(xì)胞分化的因素目前三頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)一、重要的名詞細(xì)胞分化；管家基因/組織特異性基因；轉(zhuǎn)分化/重編程；細(xì)胞全能性/多能性；干細(xì)胞/誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；終末分化；決定子/“決定早于分化”目前四頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)植物細(xì)胞的全能性目前五頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)干細(xì)胞（stemcell）定義：具有無限制自我更新能力、同時(shí)也可分化成特定組織的細(xì)胞，在細(xì)胞發(fā)育過程中處于較原始階段。包括：

胚胎干細(xì)胞

成體干細(xì)胞：上皮干細(xì)胞

造血干細(xì)胞

神經(jīng)干細(xì)胞

肌肉干細(xì)胞

目前六頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)細(xì)胞重編程(ReprogrammingvCells)指分化的細(xì)胞在特定的條件下被逆轉(zhuǎn)后恢復(fù)到全能性狀態(tài),或者形成胚胎干細(xì)胞系,或者進(jìn)一步發(fā)育成一個(gè)新的個(gè)體的過程?！胺道线€童”

目前七頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)個(gè)體中所有不同種類的細(xì)胞的遺傳背景完全一樣；分化細(xì)胞彼此之間在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能方面的不同是由于其擁有不同的蛋白質(zhì)所致；細(xì)胞分化中最顯著的特點(diǎn)是分化狀態(tài)的穩(wěn)定性；雖然細(xì)胞分化是一種相對穩(wěn)定和持久的過程,但是在一定的條件下,細(xì)胞分化又是可逆的。二、重要的問題1、分化細(xì)胞的特點(diǎn)？目前八頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)組合調(diào)控的作用機(jī)制示意圖2、組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達(dá)。目前九頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)黏菌繁殖過程示意圖目前十頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)造血干細(xì)胞逐級(jí)分化為各種類型的血細(xì)胞3、多能干細(xì)胞？目前十一頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS）建系過程的示意圖3、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞iPS

(inducedpluripotentstemcells)？目前十二頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)人體胚胎干細(xì)胞(hES)優(yōu)點(diǎn)：有潛力在體內(nèi)發(fā)育成任何細(xì)胞類型。缺點(diǎn)：(l)供體卵母細(xì)胞的來源困難,ES細(xì)胞建系效率低；(2)免疫排斥反應(yīng)；(3)ES細(xì)胞具有成瘤性；(4)體外保持ES細(xì)胞全能性的條件非常復(fù)雜；(5)倫理學(xué)爭論。目前十三頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS）通過基因轉(zhuǎn)染技術(shù)(genetransfection)將某些轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入動(dòng)物或人的體細(xì)胞,使體細(xì)胞直接重構(gòu)成為胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ESC）細(xì)胞樣的多潛能細(xì)胞。iPS細(xì)胞不僅在細(xì)胞形態(tài)、生長特性、干細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)等方面與ES細(xì)胞非常相似,而且在DNA甲基化方式、基因表達(dá)譜、染色質(zhì)狀態(tài)、形成嵌合體動(dòng)物等方面也與ES細(xì)胞幾乎完全相同。

目前十四頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)iPS優(yōu)點(diǎn)與經(jīng)典的胚胎干細(xì)胞技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)不同，iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)的問題。利用iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專用的干細(xì)胞，所以不會(huì)有免疫排斥的問題。

目前十五頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)iPS缺點(diǎn)比如，添加4個(gè)“重新編程”基因或取代疾病細(xì)胞中有缺陷基因的方法都可能有導(dǎo)致癌癥的副作用。目前十六頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)iPS發(fā)展歷程2006年日本京都大學(xué)山中伸彌ShinyaYamanaka領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室在世界著名學(xué)術(shù)雜志《細(xì)胞》上率先報(bào)道了iPS的研究。他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這4種轉(zhuǎn)錄因子引入小鼠胚胎或皮膚纖維母細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等都與胚胎干細(xì)胞極為相似。

目前十七頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)2007年末，Thompson實(shí)驗(yàn)室(美國Wisconsin大學(xué))和山中伸彌實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跬瑫r(shí)報(bào)道，利用iPS技術(shù)同樣可以誘導(dǎo)人皮膚纖維母細(xì)胞成為幾乎與胚胎干細(xì)胞完全一樣的多能干細(xì)胞。所不同的是日本實(shí)驗(yàn)室依然采用了用逆轉(zhuǎn)錄病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4

4種因子組合，而Thompson實(shí)驗(yàn)室則采用了以慢病毒載體引入OCT4、SOX2加NANOG和LIN28這種因子組合。這些研究成果被美國《科學(xué)》雜志列為2007年十大科技突破中的第2位。目前十九頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)2008年，哈佛大學(xué)GeorgeDaley實(shí)驗(yàn)室利用誘導(dǎo)細(xì)胞重新編程技術(shù)把采自10種不同遺傳病患者病人的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS，這些細(xì)胞將會(huì)在建立疾病模型、藥物篩選等方面發(fā)揮重要作用。美國科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，iPS可在適當(dāng)誘導(dǎo)條件下定向分化，如變成血細(xì)胞，再用于治療疾病。哈佛大學(xué)…….這表明利用誘導(dǎo)重新編程技術(shù)可以直接獲得某一特定組織細(xì)胞，而不必先經(jīng)過誘導(dǎo)多能干細(xì)胞這一步。目前二十頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)2009年，中國科學(xué)家于2008年11月利用iPS細(xì)胞培育出小鼠——“小小”。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周琪研究員和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院曾凡一研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組合作完成的工作表明，利用iPS細(xì)胞能夠得到成活的具有繁殖能力的小鼠，從而在世界上第一次證明了iPS細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞具有相似的多能性?？茖W(xué)家表示，這一研究成果表明iPS干細(xì)胞或許同胚胎干細(xì)胞一樣可以作為治療各種疾病的潛在來源?！稌r(shí)代周刊》2009年十大醫(yī)學(xué)突破

目前二十一頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)京都大學(xué)物質(zhì)-細(xì)胞統(tǒng)合系統(tǒng)據(jù)點(diǎn)iPS細(xì)胞研究中心主任長山中伸彌和英國發(fā)育生物學(xué)家約翰-戈登因在細(xì)胞核重新編程研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)。目前二十二頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)人類治療性克隆與再生醫(yī)學(xué)的設(shè)想目前二十三頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)人的胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成胰島β細(xì)胞目前二十四頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)5、影響細(xì)胞分化的因素？受精卵細(xì)胞質(zhì)的不均一性；胞外信號(hào)分子；胞間相互作用與位置效應(yīng)；細(xì)胞記憶與決定；環(huán)境；染色質(zhì)變化與基因重組。目前二十五頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞分化一、生殖細(xì)胞的分化二、早期胚胎發(fā)育過程中的細(xì)胞分化三、果蠅胚胎早期發(fā)育中的細(xì)胞分化目前二十六頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)原生殖細(xì)胞（PGC）的遷移目前二十七頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)性腺細(xì)胞分化中的信號(hào)途徑目前二十八頁\總數(shù)三十三頁\編于十點(diǎn)PGC進(jìn)入生殖嵴后