細(xì)胞分化細(xì)胞生物學(xué)件

關(guān)于細(xì)胞分化細(xì)胞生物學(xué)件第1頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)受精卵如何變成一個(gè)孩子？第2頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月個(gè)體發(fā)育是通過細(xì)胞分化來實(shí)現(xiàn)的第5頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月受精后8天。胚芽完成“著陸”，微微嵌入子宮內(nèi)膜。此時(shí)它分裂發(fā)育為幾百個(gè)細(xì)胞第6頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月受精后6星期，人形已隱約可見。這時(shí)，胚胎的心跳每分鐘140—150下．是母親心跳的兩倍。

第8頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月何謂細(xì)胞分化？第9頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

細(xì)胞分化（Différentiationcellulaire)

由同源細(xì)胞逐漸變?yōu)樵谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特征等方面具有穩(wěn)定差異的另一類型細(xì)胞的過程。第10頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月并非所有細(xì)胞均能分化第11頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞(StemCell)是存在于人和動(dòng)物發(fā)育各階段（包括早期胚胎和成熟組織）的一類原始狀態(tài)的未分化細(xì)胞，它能夠自我更新并始終保持很強(qiáng)的分化潛能，可以產(chǎn)生一種、多種、甚至全部的機(jī)體細(xì)胞類型。具體詳見第五篇第十六章第12頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月未分化細(xì)胞自我更新

(self-renew)無限增殖體外長期培養(yǎng)多向分化潛能

(multipotential)第13頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞的類型：

胚胎干細(xì)胞embryonicstemcells

胚胎干細(xì)胞主要是指來自囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞，有自我更新和多向分化潛能，可以分化為內(nèi)、中、外三個(gè)胚層的各類細(xì)胞。成體干細(xì)胞

adultstemcells

成體干細(xì)胞是處于干細(xì)胞狀態(tài)的成體細(xì)胞，包括成年和未成年動(dòng)物組織中的各種干細(xì)胞，因此又稱為組織干細(xì)胞。如神經(jīng)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、上皮干細(xì)胞、肝干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞等。第14頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎干細(xì)胞的來源第15頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體干細(xì)胞的概念成體干細(xì)胞又稱組織干細(xì)胞，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為它們是存在于成體組織的未分化細(xì)胞，現(xiàn)在認(rèn)為也包括未成年動(dòng)物的組織干細(xì)胞，它們具有不斷增殖和自我更新能力、又具有多向分化潛能。

如造血干細(xì)胞、骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、上皮干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞、肝干細(xì)胞等第16頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體干細(xì)胞的功能自然條件下成體干細(xì)胞傾向于分化成所在組織的細(xì)胞，參與組織更新和損傷修復(fù)；外界條件誘導(dǎo)下成體干細(xì)胞可橫向分化成其他組織的細(xì)胞，參與這些組織的損傷修復(fù)。第17頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體的組織更新也是細(xì)胞分化的結(jié)果

保持親代干細(xì)胞的特性增殖、分化成體干細(xì)胞終末分化細(xì)胞死亡

已存在的細(xì)胞通過增殖形成相同類型的子細(xì)胞，如肝細(xì)胞成體干細(xì)胞產(chǎn)生新的分化，如表皮細(xì)胞

成體產(chǎn)生新的分化細(xì)胞第18頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月表皮干細(xì)胞的分化第19頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月各種血液細(xì)胞的形成過程第20頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Science.1992Mar27;255(5052):1707-10

Neurogenesisinthemammaliancentralnervoussystemisbelievedtoendintheperiodjustafterbirth;inthemousestriatum（紋狀體）nonewneuronsareproducedafterthefirstfewdaysafterbirth.Inthisstudy,cellsisolatedfromthestriatumoftheadultmousebrainwereinducedtoproliferateinvitrobyepidermalgrowthfactor.Theproliferatingcellsinitiallyexpressednestin,anintermediatefilamentfoundinneuroepithelialstemcells,andsubsequentlydevelopedthemorphologyandantigenicpropertiesofneuronsandastrocytes.Newlygeneratedcellswithneuronalmorphologywereimmunoreactiveforgamma-aminobutyricacidandsubstanceP,twoneurotransmittersoftheadultstriatuminvivo.Thus,cellsoftheadultmousestriatumhavethecapacitytodivideanddifferentiateintoneuronsandastrocytes.ReynoldsandWeiss,1992

第21頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Cell.1999Jan8;96(1):25-34

Newneuronsarecontinuouslyaddedinspecificregionsoftheadultmammaliancentralnervoussystem.Theseneuronsarederivedfrommultipotentstemcellswhoseidentityhasbeenenigmatic.Inthiswork,wepresentevidencethatependymalcells(室管膜細(xì)胞)areneuralstemcells.Ependymalcellsgiverisetoarapidlyproliferatingcelltypethatgeneratesneuronsthatmigratetotheolfactorybulb.Inresponsetospinalcordinjury,ependymalcellproliferationincreasesdramaticallytogeneratemigratorycellsthatdifferentiatetoastrocytesandparticipateinscarformation.Thesedatademonstratethatependymalcellsareneuralstemcellsandidentifyanovelprocessintheresponsetocentralnervoussysteminjury.

Johanssonetal.,1999

第22頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Science.279:1528–1530.

MuscleRegenerationbyBoneMarrow-DerivedMyogenicProgenitors

Growthandrepairofskeletalmusclearenormallymediatedbythesatellitecellsthatsurroundmusclefibers.Inregeneratingmuscle,however,thenumberofmyogenicprecursorsexceedsthatofresidentsatellitecells,implyingmigrationorrecruitmentofundifferentiatedprogenitorsfromothersources.Transplantationofgeneticallymarkedbonemarrowintoimmunodeficientmicerevealedthatmarrow-derivedcellsmigrateintoareasofinducedmuscledegeneration,undergomyogenicdifferentiation,andparticipateintheregenerationofthedamagedfibers.Geneticallymodified,marrow-derivedmyogenicprogenitorscouldpotentiallybeusedtotargettherapeuticgenestomuscletissue,providinganalternativestrategyfortreatmentofmusculardystrophies.

Ferrarietal.,1998

第23頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月不同的細(xì)胞存在分化能力的差異細(xì)胞分化經(jīng)歷一個(gè)分化能力逐漸受限制的過程全能細(xì)胞多能細(xì)胞單能細(xì)胞終末分化細(xì)胞第24頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞如何hui變得不同？第25頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞有多種途徑產(chǎn)生差異1.不對(duì)稱的分裂

細(xì)胞分裂時(shí)母細(xì)胞中的某些分子不均等地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，造成子細(xì)胞向不同方向分化。第26頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月不對(duì)稱分裂：生成不同的子細(xì)胞對(duì)稱分裂：子細(xì)胞形成后因受到不同的影響而成為不同的細(xì)胞第27頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)來自外部的信號(hào)使一群細(xì)胞中的一個(gè)或更多的成員進(jìn)入不同的發(fā)育途徑，此過程稱為誘導(dǎo)式的相互作用。第28頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月誘導(dǎo)信號(hào)細(xì)胞被導(dǎo)入新的發(fā)育途徑細(xì)胞間誘導(dǎo)式的相互作用第29頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月3.相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制已分化的細(xì)胞可以產(chǎn)生抑制臨近細(xì)胞朝相同方向分化的物質(zhì)，阻止它們成為和自己一樣。第30頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞間的相互接觸和側(cè)向抑制抑制信號(hào)第31頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月4.信號(hào)分子的梯度效應(yīng)當(dāng)信號(hào)分子從一個(gè)源頭向外擴(kuò)散時(shí)，往往形成一個(gè)信號(hào)的濃度梯度，使得距源頭遠(yuǎn)近不同的細(xì)胞根據(jù)自己周圍信號(hào)分子的濃度，表現(xiàn)出各種不同的行為。第32頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成形素蛋白在小雞四肢發(fā)育中的作用第33頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

細(xì)胞分化的多向性與細(xì)胞決定未分化細(xì)胞終末分化細(xì)胞A終末分化細(xì)胞B終末分化細(xì)胞E終末分化細(xì)胞C終末分化細(xì)胞D第34頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月移植實(shí)驗(yàn)顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)第35頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月DeterminedIndevelopmentalbiology,anembryoniccellissaidtobedeterminedifithasbecomecommittedtoaparticularspecializedpathofdevelopment.Thisdeterminationreflectsachangeintheinternalcharacterofthecell,anditprecedesthemuchmorereadilydetectedprocessofcelldifferentiation.第36頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞決定雞胚：移植前，肢芽（長出大腿）和翼芽（長出翅膀）兩處細(xì)胞形態(tài)相同，均未分化。肢芽組織塊移植至翼芽部位，結(jié)果：翼尖為腳趾。肢芽翼芽長出翅膀第37頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月不同類型的細(xì)胞合成不同的蛋白管家基因（huosekeepinggene）：編碼維持細(xì)胞最低限度的功能所不可缺少的蛋白質(zhì)的基因，如組蛋白、細(xì)胞周期蛋白的基因，這些基因不參與細(xì)胞分化的定向，對(duì)細(xì)胞分化只有協(xié)助作用。奢侈基因(luxurygene)：有些蛋白和分化細(xì)胞的特殊性狀密切相關(guān)，但不是細(xì)胞基本生命活動(dòng)必不可少的，編碼此類蛋白的基因稱為奢侈基因，與各種分化細(xì)胞的特殊性狀有直接關(guān)系。細(xì)胞分化是奢侈基因按一定時(shí)空順序表達(dá)的結(jié)果第38頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞分化是基因按一定時(shí)空順序表達(dá)的結(jié)果，這種在個(gè)體發(fā)育過程中不同的基因按照一定的時(shí)空順序被激活的現(xiàn)象稱為“基因的差異表達(dá)”。成纖維細(xì)胞被加入肌源蛋白后分化為肌細(xì)胞第40頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月生皮肌節(jié)：arecollectoionsofembryonicmesodermalcells

成肌細(xì)胞Threestagesindevelopmentofskeletalmuscleinmammals。第41頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Myoblastsarecommittedtobecomemusclebuthavenotyetdifferentiated;hencetheyarereferedtoasdetermined.第42頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Myogenicgenes(myoD,myogenin,myf5,mrf4)werefirstidentifiedinstudieswithculturedfibroblasts第43頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Myogenicproteinsaretranscriptionfactors第44頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第45頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月絕大多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞核可始終保持分化的全能性第47頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月多能細(xì)胞：具有演變?yōu)槎喾N細(xì)胞類型的能力。單能細(xì)胞：僅具有分化形成某一種類型細(xì)胞的能力。細(xì)胞的全能性：生物體中的一個(gè)體細(xì)胞或一個(gè)性細(xì)胞在一定條件下，有能力重新形成完整的個(gè)體，或者分化形成該個(gè)體任何種類的細(xì)胞。此特性稱為“細(xì)胞全能性”。受精卵、8細(xì)胞期前的胚胎細(xì)胞是全能細(xì)胞。第48頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月體細(xì)胞克隆技術(shù)的誕生克?。╟lone）就是指一個(gè)細(xì)胞或生物體通過無性繁殖方法擴(kuò)增所得到的一批同樣的細(xì)胞或生物體，簡單來說就是無性繁殖。“西游記”中的美猴王擅長克?。喊胃姑兂鲂∶篮锿醯?9頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1997年2月24日：克隆羊培育成功。隨后幾年中，克隆牛、克隆貓、克隆猴相繼面世。12生肖已經(jīng)克隆了一半。多名研究人員宣布克隆人計(jì)劃

克隆人：我到底是誰？第50頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月體細(xì)胞克隆羊多利1997年克隆羊多利的誕生震驚了世界，被譽(yù)為20世紀(jì)最重大、也是最有爭議的科技突破之一。

第51頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎細(xì)胞克隆猴“泰特拉”2000年1月這些克隆猴將用于人類糖尿病和帕金森氏癥的研究。第52頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月茜茜來到這個(gè)世上很不容易，科學(xué)家共實(shí)驗(yàn)了188次才獲得成功。

克隆貓CC(clonecat)2002年初

第53頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月由我國自主完成的成年體細(xì)胞克隆牛誕生，至今已產(chǎn)犢14頭，存活5頭。這表明我國已成為繼日本、新西蘭、美國等國家之后掌握體細(xì)胞克隆牛關(guān)鍵技術(shù)的少數(shù)國家之一。中國克隆的牛犢第54頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1.將人類卵細(xì)胞中的DNA取出，由此獲得卵細(xì)胞的空殼。4.胚胎在子宮內(nèi)逐漸發(fā)育成熟，直至降生。3.將早期胚胎植入代理受孕母親的子宮。2.將體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)植入空殼，通過電擊刺激卵細(xì)胞發(fā)育，并發(fā)育到早期胚胎狀。第56頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月治療性克隆通常指通過對(duì)干細(xì)胞的研究來復(fù)制人類的某些組織或器官。生殖性克隆是指對(duì)整個(gè)人的復(fù)制，即從被克隆的人身上取得細(xì)胞之后，將其植入被去除了遺傳基因物質(zhì)的卵細(xì)胞空殼中，通過刺激使新卵細(xì)胞分化并形成胚胎，之后將胚胎植入母體的子宮里孕育?？寺雰壕哂信c遺傳物質(zhì)源相同的生理特性。目前，國際上一般把對(duì)人類自身的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆第57頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月治療性克隆return第58頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月克隆人普通人第59頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞質(zhì)的重新編程作用GenesthatareunexpressedinsomaticcellshavebeenactivatedbyinjectingculturedcellnucleiofthefrogXenopuslaevis（非洲爪蛙）intooocytesofthenewtPleurodeleswaltlii（東方蠑螈）.Thegenesthatwereactivatedarenormallyexpressedinoocytesbutnotinculturedcells.Conversely,genesthatarenormallyexpressedinculturedcellsbutnotinoocytesbecameinactivewhenculturedcellnucleiwereinjectedintooocytes.Thesechangesingeneactivityweredetectedbytwo-dimensionalgelelectrophoresisofproteinssynthesizedbyoocytesinjectedwithnuclei.Controls,whichincludedtheuseofalpha-amanitin,showedthatthesechangesinproteinsynthesisaredependentongenetranscription.Weconcludethatgenesthatbecomeinactiveduringcelldifferentiationcanbereactivated,intheabsenceofcelldivision,bynormalcomponentsofoocytecytoplasm.ProcNatlAcadSciUSA.1977:2470–2474.

DeRobertisEM,GurdonJB.

第60頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化修飾可能是一種重新編程的方式DNA自身的共價(jià)，限于CG序列的胞嘧啶上。由甲基轉(zhuǎn)移酶催化修飾。甲基化和去甲基化可調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。（CTCF蛋白對(duì)Pax6表達(dá)的調(diào)節(jié)）第61頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化可以忠實(shí)地得到遺傳第62頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月基因芯片實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和過程去甲基化處理48h后ES細(xì)胞在沒有滋養(yǎng)層細(xì)胞條件下培養(yǎng)1μM甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑5-Azad-2’-deoxycytidine處理RNA準(zhǔn)備:

新鮮抽提組織

用RNA600NanoLabChip質(zhì)檢cRNA的準(zhǔn)備:擴(kuò)增率,>20電泳芯片雜交測試基因芯片:均一的背景

良好的整體信號(hào)

雜交陽性對(duì)照GAPDH,-actin3’/5’信號(hào)

組內(nèi)可重復(fù)性數(shù)據(jù)收集:高嚴(yán)謹(jǐn)性標(biāo)準(zhǔn)化(TGT,GAPDH)去甲基化第63頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月Demethylation-inducedchangesofgeneexpressioninmouseEScells2,0322,003Up-regulatedgenesbyDNAdemethylation-Down-regulatedgenesbyDNAdemethylation-1612840-4mRNARatioChangedDnmt2Pax6H19IGF2RDnmt3b第64頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基因組合調(diào)控產(chǎn)生多種調(diào)節(jié)模式組合調(diào)控（combinationalcontrol）一些基因調(diào)節(jié)蛋白通過一定的組合形成一系列的調(diào)節(jié)模塊，依次結(jié)合到調(diào)節(jié)序列上，在正確的時(shí)間和空間，表達(dá)正確的基因模式。該機(jī)制可以使為數(shù)不多的基因調(diào)節(jié)蛋白產(chǎn)生眾多的細(xì)胞類型。第65頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月基因組合調(diào)控對(duì)發(fā)育的重要作用第66頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、基因調(diào)節(jié)模式的遺傳和細(xì)胞記憶與特化細(xì)胞的特征形成有關(guān)的基因調(diào)節(jié)模式及染色體結(jié)構(gòu)變化是可以遺傳的。第67頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月正反饋環(huán)的遺傳機(jī)制第68頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月三、基因表達(dá)的調(diào)節(jié)是多水平的第69頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)節(jié)的多重性第70頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月四、細(xì)胞質(zhì)的作用胞質(zhì)記憶由細(xì)胞質(zhì)中的成分直接或間接作用于基因組，使得特定的基因被選擇性表達(dá)的現(xiàn)象。第71頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)細(xì)胞分化與腫瘤

腫瘤發(fā)生是細(xì)胞去分化或分化阻斷的結(jié)果，其分子基礎(chǔ)是基因突變或表達(dá)異常。第72頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一、分化異常與腫瘤腫瘤起源于一些未分化或微分化的干細(xì)胞，主要表現(xiàn)出增殖過度、分化不全的特征。腫瘤細(xì)胞所處的分化狀態(tài)決定了腫瘤的惡性程度。例如白血病是多能造血干細(xì)胞在某一階段分化發(fā)育受阻的結(jié)果。第73頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、誘導(dǎo)分化與腫瘤治療腫瘤細(xì)胞在一定條件和誘導(dǎo)分化劑的作用下可以向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化：維甲酸治療白血病。第74頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月由同源細(xì)胞逐漸變?yōu)樵谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特征等方面具有穩(wěn)定差異的另一類型細(xì)胞的過程稱為分化。細(xì)胞分化是胚胎發(fā)育和維持成體生存的重要因素。本章小節(jié)第75頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月已分化的細(xì)胞能夠去分化、轉(zhuǎn)分化。細(xì)胞向哪個(gè)方向分化是由各方面因素共同決定的。第76頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月從基因角度看細(xì)胞分化是基因按一定時(shí)空順序表達(dá)的結(jié)果，這種在個(gè)體發(fā)育過程中不同的基因按照一定的時(shí)空順序被激活的現(xiàn)象稱為“基因的差異表達(dá)”。第77頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題：解釋下列名詞：細(xì)胞分化去分化轉(zhuǎn)分化細(xì)胞全能性干細(xì)胞管家基因奢侈基因基因的差異表達(dá)第78頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

回答下列問題：1.為什么腸上皮細(xì)胞頻繁地更新，而大部分神經(jīng)細(xì)胞的壽命可與機(jī)體的壽命一樣長？第79頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月分化、增殖狀態(tài)不同的三類細(xì)胞：持續(xù)增殖細(xì)胞：造血干細(xì)胞、表皮基底細(xì)胞、骨原細(xì)胞暫時(shí)不增殖細(xì)胞：肝細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞不增殖細(xì)胞（終末細(xì)胞）：神經(jīng)元、紅細(xì)胞、表皮角質(zhì)細(xì)胞、骨細(xì)胞更新速度不同的三類細(xì)胞：不更新、接近機(jī)體壽命：神經(jīng)元、骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞緩慢更新：肝細(xì)胞、胃壁細(xì)胞、腎皮質(zhì)細(xì)胞快速更新：表皮細(xì)胞、紅細(xì)胞、白細(xì)胞

第80頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞

stemcell未分化細(xì)胞自我更新

(self-renew)無限增殖體外長期培養(yǎng)多向分化潛能

(multipotential)第81頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞的類型：

胚胎干細(xì)胞embryonicstemcells

胚胎干細(xì)胞主要是指來自囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞，有自我更新和多向分化潛能，可以分化為內(nèi)、中、外三個(gè)胚層的各類細(xì)胞。成體干細(xì)胞

adultstemcells

成體干細(xì)胞是處于干細(xì)胞狀態(tài)的成體細(xì)胞，包括成年和未成年動(dòng)物組織中的各種干細(xì)胞，因此又稱為組織干細(xì)胞。如神經(jīng)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、上皮干細(xì)胞、肝干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞等。第82頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎早期發(fā)生：囊胚形成

（囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)）第83頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎干細(xì)胞的分離和建系

將囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞通過體外培養(yǎng)產(chǎn)生未分化的細(xì)胞克隆，建立胚胎干細(xì)胞系1981年Evans和Martin首次成功分離和建立小鼠胚胎干細(xì)胞系1998年Thomson等首次成功分離和建立人胚胎干細(xì)胞系胚胎干細(xì)胞可在體外誘導(dǎo)分化形成各種成體細(xì)胞第84頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化外源誘導(dǎo)因子誘導(dǎo)ES細(xì)胞分化

誘導(dǎo)因子：維甲酸(RA)、骨形成蛋白BMPs)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGFs)等轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)ES細(xì)胞分化

用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使某種促分化基因在ES細(xì)胞中表達(dá)、調(diào)節(jié)其分化與其他細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)ES細(xì)胞分化

創(chuàng)造細(xì)胞分化的微環(huán)境第85頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎干細(xì)胞embryonicstemcells（ES細(xì)胞）第86頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化第87頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體干細(xì)胞adultstemcells又稱組織干細(xì)胞tissuestemcells第88頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體干細(xì)胞的概念成體干細(xì)胞又稱組織干細(xì)胞，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為它們是存在于成體組織的未分化細(xì)胞，現(xiàn)在認(rèn)為也包括未成年動(dòng)物的組織干細(xì)胞，它們具有不斷增殖和自我更新能力、又具有多向分化潛能。

如造血干細(xì)胞、骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、上皮干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞、肝干細(xì)胞等第89頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月成體干細(xì)胞的功能自然條件下成體干細(xì)胞傾向于分化成所在組織的細(xì)胞，參與組織更新和損傷修復(fù)；外界條件誘導(dǎo)下成體干細(xì)胞可橫向分化成其他組織的細(xì)胞，參與這些組織的損傷修復(fù)。第90頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月造血干細(xì)胞的分化第91頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月表皮干細(xì)胞的分化第92頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

干細(xì)胞應(yīng)用前景細(xì)胞治療組織工程藥物篩選發(fā)育研究基因功能研究第93頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞和細(xì)胞治療

stemcellandcelltherapy第94頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

細(xì)胞治療

celltherapy

細(xì)胞治療是指將正?；蜻z傳改造過的人體細(xì)胞直接移植或輸入患者體內(nèi)，以達(dá)到替代受損細(xì)胞、治療疾病的目的。利用干細(xì)胞及其分化細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞治療是干細(xì)胞臨床應(yīng)用的重要研究方向。

胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞都能用于細(xì)胞治療，但目前只有少數(shù)成體干細(xì)胞在細(xì)胞治療上己開始取得臨床療效，大多數(shù)的干細(xì)胞治療還在實(shí)驗(yàn)階段。第95頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月血液病的細(xì)胞治療如白血病的細(xì)胞治療

造血干細(xì)胞移植：自體移植（臍帶血造血干細(xì)胞）無排斥反應(yīng)同系移植（同卵孿生之間骨髓造血干細(xì)胞）一般無排斥反應(yīng)同種移植（人與人之間骨髓造血干細(xì)胞）有排斥反應(yīng)（供、受者組織相容性抗原不同）

需組織配型、選擇供者（骨髓庫）；抑制受者的免疫應(yīng)答、誘導(dǎo)免疫耐受。

第96頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月神經(jīng)系統(tǒng)疾病的細(xì)胞治療如帕金森氏病細(xì)胞治療胚胎干細(xì)胞細(xì)胞移植神經(jīng)干細(xì)胞細(xì)胞移植

1、干細(xì)胞直接移植

2、誘導(dǎo)分化成相應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞（多巴胺能神經(jīng)元）后進(jìn)行細(xì)胞移植

第97頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月心肌疾病的細(xì)胞治療如心肌梗塞的細(xì)胞治療

胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成心肌細(xì)胞細(xì)胞移植成體干細(xì)胞（骨髓基質(zhì)干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、心肌干細(xì)胞等）誘導(dǎo)分化成心肌細(xì)胞細(xì)胞移植第98頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞治療中的難點(diǎn)異體移植的免疫排斥反應(yīng)解決途徑：自身體細(xì)胞核移植（治療性克?。└杉?xì)胞基因改造采用自身干細(xì)胞成瘤性的危險(xiǎn)胚胎干細(xì)胞植入動(dòng)物體內(nèi)會(huì)形成畸胎瘤，如何防止干細(xì)胞移植后可能因分化不徹底形成腫瘤，是必須解決的問題。解決途徑：完善定向誘導(dǎo)分化方法改進(jìn)篩選純化技術(shù)第99頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月治療性克隆

（體細(xì)胞核移植）

第100頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月我們實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)工作胰腺干細(xì)胞的β細(xì)胞分化與I型糖尿病的干細(xì)胞治療第101頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

I型糖尿病的治療外源胰島素治療胰腺或胰島移植干細(xì)胞治療：

胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成β細(xì)胞細(xì)胞移植基因?qū)胧蛊浔磉_(dá)胰島素細(xì)胞移植胰腺干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成β細(xì)胞細(xì)胞移植第102頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月胰腺干細(xì)胞的標(biāo)志

1990年，Lendahl等人發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞中存在一種新的中間絲蛋白—巢蛋白（nestin），現(xiàn)在nestin已是公認(rèn)的神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志之一。

2000年，Hunziker和Stein發(fā)現(xiàn)胰腺導(dǎo)管和胰島中也存在nestin陽性細(xì)胞。

2001年，Zulewski等人從胰腺中分離到nestin陽性細(xì)胞，將其命名為NIPs（nestin-positiveislet-derivedprogenitorcells），并發(fā)現(xiàn)具有多向分化潛能(multipotential)，在體外可自發(fā)形成類胰島細(xì)胞團(tuán)（islet-likecellclusters,ICCs）.

因此，人們相信nestin可能也是胰腺干細(xì)胞的標(biāo)志。但是，NIPs是否確實(shí)是胰腺干細(xì)胞，能否用于細(xì)胞治療必須進(jìn)一步證實(shí)。2001年起，我們?yōu)榇俗隽艘稽c(diǎn)實(shí)驗(yàn)。

第103頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月我們的實(shí)驗(yàn):人胎胰腺

nestin陽性細(xì)胞的分離、體外培養(yǎng)和生物學(xué)特性檢測（目的是確認(rèn)NIPs是胰腺干細(xì)胞）；體外誘導(dǎo)分化NIPs形成能產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞；類胰島細(xì)胞團(tuán)(ICCs)異種體內(nèi)移植—糖尿病的干細(xì)胞治療實(shí)驗(yàn)研究。第104頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)：人胎胰腺nestin陽性細(xì)胞(NIPs)的分離、體外培養(yǎng)和生物學(xué)特性檢測第105頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月人胎胰腺的nestin陽性細(xì)胞的分布

免疫組化技術(shù)顯示nestin陽性細(xì)胞

nestin陽性細(xì)胞位于胰腺小導(dǎo)管壁及其相連的原始細(xì)胞團(tuán)第106頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月分離胎胰導(dǎo)管和細(xì)胞團(tuán)

在EHAA培養(yǎng)液（含2%FBS）中進(jìn)行原代培養(yǎng)

在EHAA培養(yǎng)液中的胎胰導(dǎo)管和細(xì)胞團(tuán)

培養(yǎng)48小時(shí)后細(xì)胞貼壁并開始鋪開第107頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月CK19

insulinnestin貼壁細(xì)胞鑒別：是否存在NIPs

免疫熒光染色檢測CK19、胰島素、nestin陽性細(xì)胞

呈CK19陽性的胰腺上皮細(xì)胞（細(xì)胞較大)

呈胰島素陽性的

β細(xì)胞（細(xì)胞較?。?/p>

nestin陽性細(xì)胞(NIPs)（梭形）第108頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

NIPs的篩選培養(yǎng)和體外擴(kuò)增

貼壁細(xì)胞在無糖低血清條件培養(yǎng)液中篩選培養(yǎng)NIPs

4周后大部分細(xì)胞死亡、僅存少量梭形細(xì)胞(NIPs)

DMEM/F12培養(yǎng)液中加生長因子bFGF促進(jìn)梭形細(xì)胞(NIPs)體外擴(kuò)增。亞克隆純化、傳代培養(yǎng)圖為由單個(gè)梭形細(xì)胞(NIPs)形成的細(xì)胞集落梭形細(xì)胞(NIPs)可在體外長期傳代培養(yǎng)第109頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

NIPs的干細(xì)胞表型確定

免疫組化在蛋白質(zhì)水平檢測nestin表達(dá)

半定量RT-PCR在mRNA水平檢測nestin和干細(xì)胞標(biāo)志基因ABCG2表達(dá)

nestin

semiquantitativeRT-PCR篩選培養(yǎng)的梭形細(xì)胞(NIPs)集落免疫組化顯示篩選培養(yǎng)的細(xì)胞均呈nestin陽性反應(yīng)半定量RT-PCR顯示篩選培養(yǎng)的細(xì)胞表達(dá)nestin和ABCG2第110頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月nestin

NIPs達(dá)到80%鋪滿時(shí)可自發(fā)形成小的ICCsNIPs能自發(fā)形成類胰島細(xì)胞團(tuán)(ICCs).NIPs在DMEM培養(yǎng)液(含11.1mM葡萄糖、10%FBS和20ng/mlbFGF)中培養(yǎng)免疫組化顯示這種ICCs主要由nestin陽性細(xì)胞組成RT-PCR顯示這種ICCs高水平表達(dá)ABCG2和nestin

RT-PCRanalysis第111頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

培養(yǎng)2周后形成的ICCs大而致密glucagon

NIPs具有多向分化潛能培養(yǎng)液中撤去bFGF使NIPs分化RT-PCRanalysis免疫組化顯示此時(shí)ICCs表達(dá)glucagonRT-PCR顯示此時(shí)ICCs有多種譜系基因的表達(dá)，具有向胰腺多種類型細(xì)胞分化的能力第112頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NIPs表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志ABCG2，能長期培養(yǎng)，有多向分化潛能，在細(xì)胞形態(tài)、生長行為和分化潛能上具有干細(xì)胞特征，因此可以認(rèn)為是胰腺干細(xì)胞.

ABCG2是ABC運(yùn)輸?shù)鞍祝ˋTPbindingcassettetransporter）家族成員，其功能是將細(xì)胞內(nèi)的促分化因子泵出細(xì)胞以維持干細(xì)胞的未分化狀態(tài)，現(xiàn)在認(rèn)為它是干細(xì)胞狀態(tài)決定因子。已有報(bào)道ES細(xì)胞、造血干細(xì)胞、骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、肌干細(xì)胞等均表達(dá)ABCG2。第113頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：

體外誘導(dǎo)分化NIPs形成產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞；第114頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

培養(yǎng)10天后形成很多大而致密的ICCsinsulin誘導(dǎo)NIPs形成β細(xì)胞

NIPs在含高濃度葡萄糖(16.5mM)和多種誘導(dǎo)因子(IGF,HGF,betacellulinandnicotinamide)的DMEM

培養(yǎng)液中培養(yǎng)

RT-PCRanalysis免疫組化顯示ICCs中有胰島素陽性的β

細(xì)胞此時(shí)ICCs表達(dá)β

細(xì)胞的標(biāo)志，但仍少量表達(dá)NIPs和其他細(xì)胞的標(biāo)志第115頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月ICCs的細(xì)胞內(nèi)胰島素含量

磁性分離酶聯(lián)免疫方法測定ICCs的細(xì)胞內(nèi)胰島素含量β細(xì)胞誘導(dǎo)分化后的ICCs(ICC3)細(xì)胞內(nèi)胰島素含量明顯高于多向分化的ICCs(ICC2)，但仍低于胎胰胰島(islet)的胰島素含量第116頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

insulinsecretioninresponsetoglucose

葡萄糖或促分泌素對(duì)ICCs分泌胰島素的作用

磁性分離酶聯(lián)免疫方法測定ICCs分泌胰島素量

T:tolbutamideC:carbacholG:GLP-1

insulinsecretioninresponsetosecretagogues在不同濃度葡萄糖刺激下ICCs中β細(xì)胞胰島素分泌量與萄葡糖濃度呈正相關(guān)各種分泌刺激因子刺激ICCs釋放胰島素。T--甲苯磺丁脲C--碳酰膽堿G--胰高血糖素樣肽第117頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NIPs具有多向分化潛能，在一定條件下能定向分化為功能性β細(xì)胞.

尚待解決的問題：

1、誘導(dǎo)分化不徹底，在產(chǎn)生β細(xì)胞同時(shí)，還存在其他類型細(xì)胞；

2、體外分泌胰島素水平遠(yuǎn)低于正常胰島。第118頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

第三個(gè)實(shí)驗(yàn)：

類胰島細(xì)胞團(tuán)(ICCs)異種體內(nèi)移植—

糖尿病的干細(xì)胞治療實(shí)驗(yàn)研究。

（將定向誘導(dǎo)人NIPs形成含β細(xì)胞的ICCs

移植到嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺失小鼠體內(nèi)）第119頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月糖尿病小鼠模型制作(腹腔注射鏈脲佐菌素STZ)

腎膜下移植ICCs治療糖尿病NOD-Scid小鼠腹腔內(nèi)注射streptozotocin腎膜下移植含類β細(xì)胞的ICCs高血糖

注射STZ前注射STZ后

移植ICCS后

302010

血糖水平(