干细胞PPT讲稿.ppt

干细胞课件第1页，共73页，编辑于2022年，星期日2 In early October,a Colorado couple has a baby named Adam,whose umbilical cord stem cells could cure his six-year-old sister Mollys Fanconi anemia.20002000年十月发生在美国年十月发生在美国ColoradoColorado的一个故事的一个故事第2页，共73页，编辑于2022年，星期日3第3页，共73页，编辑于2022年，星期日4One cell is removed from an eight-cell embryo in preparation for preimplantation genetic diagnosis.第4页，共73页，编辑于2022年，星期日5Two separated blastomeres subjected to FISH analysis to check the chromosomes第5页，共73页，编辑于2022年，星期日6Genetic abnormalities detected with Vysis Inc.s MultiVysion PGT technology.第6页，共73页，编辑于2022年，星期日7一、干细胞的概念一、干细胞的概念 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。第7页，共73页，编辑于2022年，星期日8 干细胞研究成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、最干细胞研究成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、最有影响和最有应用前景的生命学科研究领域，有影响和最有应用前景的生命学科研究领域，1999年干细胞研究年干细胞研究被美国被美国科学科学杂志评为杂志评为1999年度世界十大科学之冠，年度世界十大科学之冠，2000年干细胞年干细胞研究再次被研究再次被科学科学杂志评为该年度世界十大科学成就之一。杂志评为该年度世界十大科学成就之一。组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决临床上组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决临床上急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成为干细胞应用急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成为干细胞应用的主要方向。的主要方向。第8页，共73页，编辑于2022年，星期日9干细胞有几个主要特征干细胞有几个主要特征干细胞本身不是终末分化细胞；干细胞能无限增殖分裂；干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止 状态；干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运保持为 干细胞 或分化为特定细胞。第9页，共73页，编辑于2022年，星期日10第10页，共73页，编辑于2022年，星期日11Alternative models for stem cell development.(A)Invariant asym-metry.A stem cell(S)gives rise by asymmetric division to a prog-enitor(P)with a more restricted proliferation potential,which differentiates in response to extri-nsic cues.The stem cell phenotype is regulated by reciprocal short-and/or long-range signaling(thick colored arrows).(B)Populational asymmetry.Stem cells give rise to daughter cells that can be either stem cells or else progenitors that differentiate along different pathways(1,2,and 3)depending on the combination of extrinsic factors to which they are exposed.ECM,extracellular matrix.第11页，共73页，编辑于2022年，星期日12第12页，共73页，编辑于2022年，星期日13第13页，共73页，编辑于2022年，星期日14 1981年年Evans和和Kaufrnan及及Martin首次由小鼠中分离得到鼠首次由小鼠中分离得到鼠的胚胎干细胞。的胚胎干细胞。至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：金黄地鼠（金黄地鼠（1988）、貂（）、貂（1993）、猪（）、猪（1994，1997）、鸡（）、鸡（1996）、恒河猴（）、恒河猴（1995）、绒猴（）、绒猴（1996）。）。分离得到人的胚胎干细胞（分离得到人的胚胎干细胞（1998），），分离得到人的胚胎生殖细胞（分离得到人的胚胎生殖细胞（1998），），目前不断报道成年组织来源的的干细胞。目前不断报道成年组织来源的的干细胞。第14页，共73页，编辑于2022年，星期日15二、干细胞的分类二、干细胞的分类按分化潜能大小来分类按分化潜能大小来分类:全能干细胞（全能干细胞（Totipotent stem cell）：它具有形成完整个 体的分化潜能。如受精卵，胚胎干细胞。多能干细胞（多能干细胞（pluripotent stem cell），具有分化出多种组 织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，发育 潜能受到一定的限制。如骨髓多能造血干细胞是典型的例 子，它可分化出至少十二种血细胞。专能干细胞（专能干细胞（multipotent stem cell），这类干细胞只能向 一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮组织 基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞等。第15页，共73页，编辑于2022年，星期日16根据来源来分根据来源来分:来源于胚胎来源于胚胎-胚胎干细胞胚胎干细胞 ESC （Embryonic Stem Cell）胚胎性生殖细胞胚胎性生殖细胞 EGC （Embryonic Germ Cell）来源于成体来源于成体-成体组织来源的干细胞成体组织来源的干细胞 ASC （Adult-derived Stem Cell）第16页，共73页，编辑于2022年，星期日17根据干细胞组织发生的名称进行分类根据干细胞组织发生的名称进行分类:胎胎干细胞胎胎干细胞造血干细胞造血干细胞骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞肌肉干细胞肌肉干细胞成骨干细胞成骨干细胞内胚层干细胞内胚层干细胞视网膜干细胞视网膜干细胞胰腺干细胞胰腺干细胞第17页，共73页，编辑于2022年，星期日18三、胚胎干细胞三、胚胎干细胞第18页，共73页，编辑于2022年，星期日19 1998年美国有两个小组分别培养出了人多能(pluripotent)干细胞：James A.Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚胎干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得1520个细胞用于培养。John D.Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后59周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞(primordial germ cell)。由此培养的细胞株，证实具有全能干细胞的特征。第19页，共73页，编辑于2022年，星期日20第20页，共73页，编辑于2022年，星期日21 Induced differentiation of human ES-derived cells in culture.第21页，共73页，编辑于2022年，星期日22ES细胞的体外培养细胞的体外培养（取自干细胞和发育生物学，叶鑫生等编，2000.4）第22页，共73页，编辑于2022年，星期日23Pluripotent murine embryonic germ cells identified by red staining第23页，共73页，编辑于2022年，星期日24A phase contrast image of the pluripotent murine embryonic germ cell第24页，共73页，编辑于2022年，星期日25A culture dish containing hundreds of colonies of murine embryonic germ cells.Each red-stained spot represents an individual colony comprised of hundreds or thousands of stem cells.第25页，共73页，编辑于2022年，星期日261.ES细胞的全能性主要体现在以下几方面：细胞的全能性主要体现在以下几方面：形成畸胎瘤。将形成畸胎瘤。将ES细胞注人同源动物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚层细胞；细胞注人同源动物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚层细胞；形成类胚体。培养形成类胚体。培养ES细胞在非粘附底物中悬浮生长，或控制增殖细胞数目。能够使之生细胞在非粘附底物中悬浮生长，或控制增殖细胞数目。能够使之生成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混杂的集合体、具有三个胚层组织；成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混杂的集合体、具有三个胚层组织；直系分化。通过控制直系分化。通过控制ES细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，ES细胞可直接分化细胞可直接分化成某特定种系细胞，例如将神经决定基因成某特定种系细胞，例如将神经决定基因NeuroD2和和NeuroD3转人转人ES细胞，可使之分化为细胞，可使之分化为神经细胞；神经细胞；形成嵌合体。将形成嵌合体。将ES细胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形成嵌合体（细胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形成嵌合体（chimera），），ES细胞可以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的发育。这是检验一个细胞系是否细胞可以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的发育。这是检验一个细胞系是否为为ES细胞的标准。细胞的标准。第26页，共73页，编辑于2022年，星期日272.ES2.ES细胞生物学特性细胞生物学特性细胞形态结构及核型细胞形态结构及核型细胞的高度分化潜能细胞的高度分化潜能碱性磷酸酶的表达碱性磷酸酶的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达第27页，共73页，编辑于2022年，星期日28 ESES细胞形态结构及核型细胞形态结构及核型 1.1.各种动物的各种动物的ESES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞体体积小，核大，有一个或几个核仁。体体积小，核大，有一个或几个核仁。2.ES2.ES细胞与卵圆柱期（细胞与卵圆柱期（egg cylinder stageegg cylinder stage）胚胎外胚层和胎儿）胚胎外胚层和胎儿生殖峙的原始生殖细胞类似，而与生殖峙的原始生殖细胞类似，而与 ICMICM细胞有差异。细胞有差异。3.3.细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖体和线粒体，核型正常，保留了整倍体性质。正常体和线粒体，核型正常，保留了整倍体性质。正常ESES细胞染色细胞染色体正常，如发生异常则其很难发育分化形成动物个体。体正常，如发生异常则其很难发育分化形成动物个体。4.ES4.ES细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集在一起，形似鸟巢，细胞界限不清，克隆周围有时可见单个在一起，形似鸟巢，细胞界限不清，克隆周围有时可见单个ESES细胞和分细胞和分化的扁平状上皮细胞。化的扁平状上皮细胞。5.ES5.ES细胞增殖迅速，每细胞增殖迅速，每181824 h24 h分裂增殖分裂增殖 1 1次。次。6.6.此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的细胞可在需要时随时解冻，继续培养不失其原有特性，并且来细胞可在需要时随时解冻，继续培养不失其原有特性，并且来自一个克隆的细胞具有同样的特征。自一个克隆的细胞具有同样的特征。第28页，共73页，编辑于2022年，星期日29 ESES细胞的高度分化潜能细胞的高度分化潜能 ESES细胞的全能性是其区别于成细胞的全能性是其区别于成 纤维细胞等体细胞的显著特点纤维细胞等体细胞的显著特点1.ES1.ES细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分 化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。2.2.在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，悬浮培养中：悬浮培养中：“简单类胚体简单类胚体”“囊状胚体囊状胚体”细胞分化物。细胞分化物。3.ES3.ES细胞可进行诱导分化细胞可进行诱导分化 *用用RARA（维生素（维生素A A酸或视黄酸）作诱导酸或视黄酸）作诱导9090以上的以上的ESES细胞细胞 分化为神经胶质细胞，分化为神经胶质细胞，*聚集培养的聚集培养的ESES细胞诱导分化则可分化为有节律性收缩细胞诱导分化则可分化为有节律性收缩 的心肌细胞。的心肌细胞。*将将ESES细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，其细胞细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，其细胞 组成可代表组成可代表3 3个胚层细胞。个胚层细胞。*用用ESES细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重 构胚和动物个体。构胚和动物个体。第29页，共73页，编辑于2022年，星期日30 碱性磷酸酶的表达碱性磷酸酶的表达 许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和囊胚细胞许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和囊胚细胞均有碱性磷酸酶（均有碱性磷酸酶（AKPAKP）表达，小鼠的）表达，小鼠的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中细胞中均含有丰富的均含有丰富的AKPAKP。而在已分化的。而在已分化的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中细胞中AKPAKP呈弱阳性或阴性。猪、兔的呈弱阳性或阴性。猪、兔的桑椹桑椹胚和早期囊胚胚和早期囊胚AKPAKP呈呈阳性。因此，阳性。因此，AKPAKP常用来作为鉴定常用来作为鉴定ECEC细胞或细胞或ESES细胞分化与细胞分化与否的标志之一。否的标志之一。第30页，共73页，编辑于2022年，星期日31胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达 早期胚胎细胞表面均表达胚胎阶段特异性表面抗原（早期胚胎细胞表面均表达胚胎阶段特异性表面抗原（SSEASSEA1 1）。）。在胚胎的原始外胚层细胞、在胚胎的原始外胚层细胞、ESES细胞、细胞、ECEC细胞和原始生殖细胞的表面均细胞和原始生殖细胞的表面均可检测到可检测到SSEASSEA1 1的表达。小鼠的表达。小鼠SSEASSEA1 1的表达自的表达自8 8一细胞期开始，一细胞期开始，直到原始外胚层形成期。早期囊胚直到原始外胚层形成期。早期囊胚ICMICM细胞全部呈强阳性，晚期囊细胞全部呈强阳性，晚期囊胚中部分胚中部分ICMICM呈强阳性，部分呈弱阳性，少部分为阴性。因此，呈强阳性，部分呈弱阳性，少部分为阴性。因此，SSEASSEA也常作为也常作为ESES细胞鉴定的一个标志。细胞鉴定的一个标志。第31页，共73页，编辑于2022年，星期日323.ES3.ES细胞的鉴定细胞的鉴定-细胞的形态结构细胞的形态结构-核型分析核型分析-碱性磷酸酶（碱性磷酸酶（AKPAKP）染色）染色-SSEA-I-SSEA-I 免疫荧光标记免疫荧光标记-分化能力检测分化能力检测 体外分化试验体外分化试验 体内分化试验体内分化试验 嵌合体形成试验嵌合体形成试验 核移植试验核移植试验第32页，共73页，编辑于2022年，星期日33 ESES细胞形态学鉴定细胞形态学鉴定 依依ESES细胞的形态结构（胞体体积小，细胞的形态结构（胞体体积小，核大、有一个或几个核仁）和生长特性核大、有一个或几个核仁）和生长特性（呈克隆状生长，细胞紧密聚集，形似（呈克隆状生长，细胞紧密聚集，形似鸟巢，界限不清）对鸟巢，界限不清）对ESES细胞进行初步鉴细胞进行初步鉴定。定。第33页，共73页，编辑于2022年，星期日34核型分析核型分析 ESES细胞具有正常二倍体核型，细胞具有正常二倍体核型，可用核型分析进行检验可用核型分析进行检验第34页，共73页，编辑于2022年，星期日35 碱性磷酸酶（碱性磷酸酶（AKPAKP）染色）染色 *常用快绿（常用快绿（Fast Green Staining)Fast Green Staining)染色法，染色法，*对照以已建系对照以已建系ESES细胞（或小鼠的脱带桑椹胚细胞（或小鼠的脱带桑椹胚 或囊胚）作为阳性对照，或囊胚）作为阳性对照，*作用液中不含作用液中不含-萘酚磷酸钠为阴性对照。萘酚磷酸钠为阴性对照。*结果判定阳性对照结果判定阳性对照ESES细胞染成棕色，阴性对细胞染成棕色，阴性对 照无色。小鼠照无色。小鼠3 35 5日龄胚胎日龄胚胎ICMICM为强阳性为强阳性。第35页，共73页，编辑于2022年，星期日36 SSEA-I SSEA-I 免疫荧光标记免疫荧光标记 第第1 1抗体，抗体，SSEASSEA1 1（鼠抗（鼠抗ESES细胞单克隆抗体），细胞单克隆抗体），1:1001:100稀释；第稀释；第2 2抗抗体，羊抗鼠体，羊抗鼠 1 1：1010稀释稀释;封闭液，羊抗兔封闭液，羊抗兔lgGlgG。步骤步骤杜氏杜氏PBSPBS洗洗3 3次次,2,2TritonTriton作用作用20 min20 min；再以杜氏再以杜氏PBSPBS洗洗3 3次次,封闭液中置封闭液中置20min20min；以杜氏以杜氏PBSPBS洗洗3 3次，加第次，加第1 1抗体于抗体于44过液；过液；以杜氏以杜氏PBSPBS洗洗3 3次，加第次，加第2 2抗体于抗体于3030温箱置温箱置30min30min；再以杜氏再以杜氏PBSPBS洗洗3 3次后用甘油次后用甘油PBSPBS封片。封片。样本在激光共聚焦图像系统下观察样本在激光共聚焦图像系统下观察,结果依细胞是否出现荧光结果依细胞是否出现荧光作出判断。作出判断。第36页，共73页，编辑于2022年，星期日37 分化能力检测分化能力检测体外分化试验体外分化试验体内分化试验体内分化试验嵌合体形成嵌合体形成核移植核移植第37页，共73页，编辑于2022年，星期日384.4.胚胎干细胞的制备胚胎干细胞的制备1.直接由动物体内获取囊胚再分离直接由动物体内获取囊胚再分离ICMICM的方法，这样得到的方法，这样得到的囊胚数量少，质量也可能不高，由此会影响分离的囊胚数量少，质量也可能不高，由此会影响分离ESES细胞的细胞的效率。效率。2 2.卵细胞去核培养、转入体细胞核，体外培养，获得高卵细胞去核培养、转入体细胞核，体外培养，获得高质量的去透明带囊胚，由此囊胚进一步分离得到胚胎干质量的去透明带囊胚，由此囊胚进一步分离得到胚胎干细胞。细胞。第38页，共73页，编辑于2022年，星期日39第39页，共73页，编辑于2022年，星期日40第40页，共73页，编辑于2022年，星期日41目前已证明，小鼠、兔、羊。猪、牛等多种动物的桑目前已证明，小鼠、兔、羊。猪、牛等多种动物的桑椹胚以前以及囊胚的椹胚以前以及囊胚的ICM细胞具有发育的全能性，因细胞具有发育的全能性，因此桑胚胚或囊胚成为分离此桑胚胚或囊胚成为分离ES细胞的常用材料。细胞的常用材料。ES细胞的分离细胞的分离早期胚胎的获取及处理方法早期胚胎的获取及处理方法原始生殖细胞的获取原始生殖细胞的获取分化抑制物的选择分化抑制物的选择,包括：饲养层（包括：饲养层（feeder lopr），），条件培养基（条件培养基（conditioned medium，CM）和分化抑制因子（和分化抑制因子（differentiation inhibitory activity，DIA）基础培养基的选择基础培养基的选择添加物的选用添加物的选用第41页，共73页，编辑于2022年，星期日42 胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cellembryonic stem cell，ESES细胞）也可被称为多细胞）也可被称为多能干细胞（能干细胞（pluripotent stem cellpluripotent stem cell，PSCPSC），是胚胎或原始生殖细），是胚胎或原始生殖细胞经体外抑制分化培养后筛选出的具有发育全能性的细胞。其可胞经体外抑制分化培养后筛选出的具有发育全能性的细胞。其可以定向诱导分化为几乎所有种类的细胞，甚至形成复杂的组织和以定向诱导分化为几乎所有种类的细胞，甚至形成复杂的组织和器官，其建系、体外扩增、定向诱导分化、调控机制、细胞性能、器官，其建系、体外扩增、定向诱导分化、调控机制、细胞性能、组织重构等方面的研究将在未来的人体发育、基因功能、药物开组织重构等方面的研究将在未来的人体发育、基因功能、药物开发、细胞治疗和组织器官替代治疗中发挥重要作用，并成为组织发、细胞治疗和组织器官替代治疗中发挥重要作用，并成为组织器官移植的新资源器官移植的新资源5.5.目前目前胚胎胚胎干细胞的研究干细胞的研究第42页，共73页，编辑于2022年，星期日43ES细胞的应用前景及面临的难题细胞的应用前景及面临的难题 1ES细胞的应用前景细胞的应用前景（1）ES细胞在动物克隆及人类治疗性克隆中的应用细胞在动物克隆及人类治疗性克隆中的应用（2）在转基因动物中的应用）在转基因动物中的应用（3）制备嵌合体动物）制备嵌合体动物第43页，共73页，编辑于2022年，星期日442ES研究面临的难题研究面临的难题（1）体外培养）体外培养ES 细胞应当是既能快速无限增殖，又呈未分化状态。细胞应当是既能快速无限增殖，又呈未分化状态。如何平衡这一对矛盾如何平衡这一对矛盾,必须筛选适宜的培养条件。目前在必须筛选适宜的培养条件。目前在ES细胞研究中细胞研究中存在着建系成功率也不高等问题存在着建系成功率也不高等问题,只在小鼠中建立了稳定的只在小鼠中建立了稳定的ES细胞系，细胞系，家畜、人类细胞系建立的最佳条件仍无定论。家畜、人类细胞系建立的最佳条件仍无定论。第44页，共73页，编辑于2022年，星期日45（2）ES 细胞高度未分化细胞高度未分化,具有形成畸胎瘤的可能性具有形成畸胎瘤的可能性,因此在使用因此在使用ES 细胞进行治疗前必须首先体外诱导细胞进行治疗前必须首先体外诱导ES 细胞分化产生某种特细胞分化产生某种特异的组织细胞或设计自杀基因异的组织细胞或设计自杀基因,当移植的细胞向肿瘤发展时当移植的细胞向肿瘤发展时,自杀基自杀基因能启动自毁机制使其凋亡。但如何诱导因能启动自毁机制使其凋亡。但如何诱导ES细胞定向分化成单一细胞定向分化成单一类型的分化细胞类型的分化细胞,是至今仍未解决的难题。因此，必须寻找各种细胞是至今仍未解决的难题。因此，必须寻找各种细胞定向诱导分化的条件和方法，以及不同干细胞的表面标志和分选技术，定向诱导分化的条件和方法，以及不同干细胞的表面标志和分选技术，从而得到所需要的细胞或组织。从而得到所需要的细胞或组织。第45页，共73页，编辑于2022年，星期日46（3）ES细胞真正用于器官克隆与移植仍需要技术上的突破，因为器官细胞真正用于器官克隆与移植仍需要技术上的突破，因为器官的形成是一个非常复杂的三维过程的形成是一个非常复杂的三维过程,很多器官是两个不同胚层的组织很多器官是两个不同胚层的组织相互作用而形成的。即便是发育完整的来自自然机体的器官相互作用而形成的。即便是发育完整的来自自然机体的器官,要离要离体培养并维持其正常的生理功能目前还无法做到体培养并维持其正常的生理功能目前还无法做到,器官的体外保存和维器官的体外保存和维持仍是器官移植中的难题。持仍是器官移植中的难题。第46页，共73页，编辑于2022年，星期日47（4）最大的障碍来自于伦理学问题，特别是）最大的障碍来自于伦理学问题，特别是ES细胞应用受到伦理、细胞应用受到伦理、法律、宗教以及社会因素的强烈反对，有些国家甚至明令禁止进行人类法律、宗教以及社会因素的强烈反对，有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看，人类看，人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响，但随着观念的改变，人们会逐渐认识到面影响，但随着观念的改变，人们会逐渐认识到ES细胞对临床医学及细胞对临床医学及生物学理论研究的重要作用。生物学理论研究的重要作用。第47页，共73页，编辑于2022年，星期日48四、成体干细胞四、成体干细胞第48页，共73页，编辑于2022年，星期日49 目前研究的成体干细胞目前研究的成体干细胞 （Adult Stem CellsAdult Stem Cells）Bone Marrow Heamatopoietic Stem Cells(HSC)Peripheral Blood Stem Cells(PBSC)Fetal Liver Stem CellsUmbilical Cord Blood Stem CellsNeural Stem Cells “Studies suggest that stem cells in different adult tissues may be more similar than previously thought and perhaps in some cases have a developmental repertoire close to that of ES cells.”Science,Volume 288,Number 5471,Issue of 2 Jun 2000,pp.1660-1663第49页，共73页，编辑于2022年，星期日50 造血干细胞造血干细胞Hematopoietic Stem Cells，HSC，第50页，共73页，编辑于2022年，星期日51造血干细胞作为干细胞研究造血干细胞作为干细胞研究与应用的突破口与应用的突破口1.1.造血细胞是细胞增殖分化的最佳模型。造血细胞是细胞增殖分化的最佳模型。2.2.造血干祖细胞及各系血细胞的表面标志较为清造血干祖细胞及各系血细胞的表面标志较为清 楚，细胞表型特征可进行定量分析，且可分选。楚，细胞表型特征可进行定量分析，且可分选。3.3.造血干细胞增殖及向各系分化的重要诱导因造血干细胞增殖及向各系分化的重要诱导因 子、受体、信号转导、微环境等因素较为清楚。子、受体、信号转导、微环境等因素较为清楚。4.4.造血细胞发挥功能可相对游离，不需造血细胞发挥功能可相对游离，不需“生物支架生物支架”、神经、血管、外科移植等复杂的神经、血管、外科移植等复杂的“下游下游”工艺，因工艺，因 此便于直接应用于临床。此便于直接应用于临床。第51页，共73页，编辑于2022年，星期日52 Schematic view of adult haematopoiesis.HSC,haematopoietic stem cell;CLP,common lymphoid progenitor;CMP,common myeloid progenitor.The myeloid compartmentincludes the cell types indicated;however,the termmyeloid cells in common usage usually refers to monocytes and neutrophils.第52页，共73页，编辑于2022年，星期日53第53页，共73页，编辑于2022年，星期日54Isolation of Primary and Immortalized CD34 Hematopoietic and Mesenchymal Stem Cells from Various Sources Stem Cells,Vol.18,No.1,1-9,January 2000第54页，共73页，编辑于2022年，星期日55Previous work with mice and human had shown that adult bone marrow stem cells could form liver,as well as bone,cartilage,tendon,nerve and other tissues.1,Neil Theise et al.;Liver from Bone Marrow in Humans;Hepatology 32,11-16,July,2000.2,Malcolm Alison et al.;Cell Differentiation:Hepatocytes from Non-Hepatic Adult Stem Cells;Nature 406,257,July 20,2000.3,Susan Okie,Bone Marrow Stem Cells Offer Hope for Liver Therapies;Study of Transplants Shows a Transformation;Washington Post,June 27,2000.4,Dr.David Whitehouse,Stem cells promise liver repair;BBC,July 19,2000.5,Neil Theise et al.;Derivation of hepatocytes from bone marrow cells in mice after radiation-induced myeloablation;Hepatology 31,235-240,January,2000.6,Bryon Petersen et al.;Bone marrow as a potential source of hepatic oval cells;Science 284,1168-1170;May 14,1999.第55页，共73页，编辑于2022年，星期日56五、人类干细胞研究的应用五、人类干细胞研究的应用 1.ES1.ES系统已经成为基因功能研究的有效手段系统已经成为基因功能研究的有效手段2.ES2.ES细胞系建立后，可从最根本上揭示人及细胞系建立后，可从最根本上揭示人及 动物发育过程中的决定基因动物发育过程中的决定基因3.ES3.ES细胞可作为评价新药及化学产品的毒性细胞可作为评价新药及化学产品的毒性 及效能的检测系统及效能的检测系统4.ES4.ES细胞有可能成为今后细胞替代疗法和组细胞有可能成为今后细胞替代疗法和组 织器官移植的最佳来源织器官移植的最佳来源第56页，共73页，编辑于2022年，星期日57The Business of Stem Cells Science,Volume 287,Number 5457 Issue of 25 Feb 2000,pp.1419-1421 Eliot MarshallBetting on Stem CellsCompany name Location Employees SpecialtyAastrom Biosciences Ann Arbor,MI 33 Hematopoietic stem cellsGeron Corp.Men lo Park,CA 100 Embryonic,fetal stem cellsLayton BioScience Atherton,CA 25 Fetal neural stem cellsNeuralSTEM Bethesda,MD 14 Fetal neural stem cellsBiopharmaceuticals Neuronyx Inc.Malvern,PA 10 Neural stem cellsNexell Irvine,CA 120 Hematopoietic stem cellsTherapeutics Inc.Osiris Therapeutics Baltimore,MD 75 Mesenchymal stem cellsReNeuron London 17 Neural stem cellsStem Cell Sciences Melbourne,Australia-Embryonic stem cellsStemCells Inc.Sunnyvale,CA 16 Adult neural stem cells第57页，共73页，编辑于2022年，星期日58Successful Trial of Gene Therapy in France Uses“Adult”Stem Cells Science 288,669-672,April 28,2000.French researchers recently reported what appears to be the first successful trial of human gene therapy,boosting the immune systems of two infants with severe combined immunodeficiency by injecting them with their own stem cells containing a normal copy of the gene that they lacked.Researchers removed stem cells from the infants bone marrow,added a working copy of the gene to the cells DNA,and injected the repaired stem cells back into the infants(8 and 11 months old at the time of treatment)第58页，共73页，编辑于2022年，星期日59Adult Stem Cells Reverse Diabetes in Mice Nature Medicine 6,278-282,March 2000Researchers at the University of Florida announced in March that they have reversed diabetes in mice using adult pancreatic stem cells.The pancreatic stem cells were harvested from adult donors and grown in culture,where they formed small functional organs known as islets of Langerhans(the insulin-secreting parts of the pancreas.)The cells were then injected under the skin of the diabetic mice,where they began secreting insulin.Within 7-10 days,the mice were able to regulate the