医学专题一干细胞-成体干细胞.ppt

成体干细胞成体干细胞Adult stem cells第一页，共五十一页。v概述概述v成体干细胞分化成体干细胞分化(fnhu)(fnhu)(fnhu)(fnhu)的可塑性的可塑性 v成体干细胞的体外培养成体干细胞的体外培养(piyng)(piyng)(piyng)(piyng)和特性和特性 v成体干细胞研究成体干细胞研究(ynji)(ynji)(ynji)(ynji)中的问题中的问题 v成体干细胞在再生医学中的应用成体干细胞在再生医学中的应用 第二页，共五十一页。概述概述一、定义一、定义成体干细胞是指一群成体干细胞是指一群分布在成体分布在成体(chn t)(chn t)组组织织中中尚未分化尚未分化的、具有的、具有自我更新自我更新、并负、并负有有构建和补充构建和补充某种组织的各种类型细胞潜某种组织的各种类型细胞潜能的干细胞能的干细胞,又称组织特异性干细胞又称组织特异性干细胞(Tissue-specific stem cell)。第三页，共五十一页。传统传统(chuntng)观点观点 q干细胞一旦分化成熟，就不再分裂增殖了干细胞一旦分化成熟，就不再分裂增殖了；q成体干细胞的发育潜能是限能或少能的；成体干细胞的发育潜能是限能或少能的；q成体干细胞只能分化为特定成体干细胞只能分化为特定(tdng)(tdng)组织器官若干类型细胞。组织器官若干类型细胞。第四页，共五十一页。转折点转折点q19971997年初，英国科学家年初，英国科学家WilmutWilmut等用体外培养、高度分化的母羊乳等用体外培养、高度分化的母羊乳腺细胞核移植腺细胞核移植(yzh)(yzh)入去核卵细胞，克隆出了入去核卵细胞，克隆出了 “DollyDolly”。q表明某些高度分化的体细胞核仍表明某些高度分化的体细胞核仍具有一套完整的遗传信息，能指具有一套完整的遗传信息，能指导胚胎发育成为一个导胚胎发育成为一个(y)(y)完整的新个体。完整的新个体。q在特定的条件在特定的条件(tiojin)(tiojin)下，分化的体细胞仍具下，分化的体细胞仍具发育的全能性。发育的全能性。第五页，共五十一页。与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有(jyu)许多优势：许多优势：v成体干细胞不存在组织相容性的问题成体干细胞不存在组织相容性的问题(wnt)，治疗时可避免长，治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。期应用免疫抑制剂对患者的伤害。v胚胎胚胎(piti)干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是“非定位性非定位性”的。目前，尚不能控制胚胎的。目前，尚不能控制胚胎(piti)干细胞在特干细胞在特定的部位分化成相应的细胞，容易导致畸胎瘤。定的部位分化成相应的细胞，容易导致畸胎瘤。v成体干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。成体干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。第六页，共五十一页。二二分分 化化目前目前(mqin)(mqin)，比较一致的看法是：，比较一致的看法是：v成体干细胞是一种成体干细胞是一种(y zhn)(y zhn)尚未终末分化的、处于干细胞尚未终末分化的、处于干细胞/祖祖细胞或前体细胞状态的成体细胞；细胞或前体细胞状态的成体细胞；v正常生理条件正常生理条件(tiojin)(tiojin)下，倾向分化为所在特定组织的下，倾向分化为所在特定组织的若干种细胞；若干种细胞；v外界条件诱导下，成体干细胞能超越该特定组织，分化成其他外界条件诱导下，成体干细胞能超越该特定组织，分化成其他的功能细胞，补充参与损伤组织的修复等。的功能细胞，补充参与损伤组织的修复等。第七页，共五十一页。三三特征特征(tzhng)(tzhng)多能性多能性 广广泛泛性性 迁迁移移性性 可调控可调控(dio(dio kn)kn)性性 增生活跃增生活跃(hu(hu yuyu)组织组织（如黏膜、（如黏膜、骨髓）骨髓）不活跃组组不活跃组组织（如神经脂织（如神经脂肪、肺部）。肪、肺部）。体内发生转分体内发生转分化的中介环节。化的中介环节。BlauBlau等将干细等将干细胞借助于循环穿胞借助于循环穿梭于组织的特性梭于组织的特性成为成为“干细胞干细胞高速公路高速公路”。高度依赖于干细胞所处的高度依赖于干细胞所处的三维空间结构三维空间结构和和多维的分化信号多维的分化信号。微环境中的微环境中的细胞因子细胞因子、同种或异种细胞之间的接触同种或异种细胞之间的接触、细胞外、细胞外基质成分基质成分等对成体细等对成体细胞的分化方向与进程起到重要的调控作用。胞的分化方向与进程起到重要的调控作用。第八页，共五十一页。成体干细胞分化成体干细胞分化(fnhu)(fnhu)(fnhu)(fnhu)的可塑性的可塑性 目前对于可塑性的机制目前对于可塑性的机制(jzh)(jzh)(jzh)(jzh)有几种假说有几种假说:假说假说假说假说(ji shu)(ji shu)(ji shu)(ji shu)1 1 q成熟的组织内的确存在由胚胎时残留下来的多能成熟的组织内的确存在由胚胎时残留下来的多能干细胞。干细胞。qVerfaillieVerfaillie等证实在成体许多组织中余存着一种等证实在成体许多组织中余存着一种稀有数量的胚胎样原始干细胞，表达胚胎干细胞的遗稀有数量的胚胎样原始干细胞，表达胚胎干细胞的遗传标志，体外的培养条件也基本类似于胚胎干细胞。传标志，体外的培养条件也基本类似于胚胎干细胞。第九页，共五十一页。假说假说假说假说(ji shu)(ji shu)(ji shu)(ji shu)2 2 q可塑性是细胞融合的结果可塑性是细胞融合的结果(ji gu)(ji gu)。q2020世纪初期，通过细胞世纪初期，通过细胞(xbo)(xbo)融合产生杂合体而改变细胞融合产生杂合体而改变细胞(xbo)(xbo)命运，例如将肌母细胞命运，例如将肌母细胞(xbo)(xbo)与纤维母细胞与纤维母细胞(xbo)(xbo)融合后，融合后，可在纤维母细胞可在纤维母细胞(xbo)(xbo)内观察到肌蛋白表达；内观察到肌蛋白表达；q将鼠骨髓细胞或神经细胞与胚胎干细胞共同培养后，将鼠骨髓细胞或神经细胞与胚胎干细胞共同培养后，骨髓细胞和神经细胞会产生明显的逆向分化，获得胚胎骨髓细胞和神经细胞会产生明显的逆向分化，获得胚胎干细胞特征；干细胞特征；第十页，共五十一页。q最近有研究人员将热休克的小气道上皮细胞与骨髓间质干细胞最近有研究人员将热休克的小气道上皮细胞与骨髓间质干细胞共同培养，观察到间质干细胞与损伤的气道细胞融合新生共同培养，观察到间质干细胞与损伤的气道细胞融合新生(xnshng)(xnshng)出气道上皮，而且融合率大于出气道上皮，而且融合率大于1%1%，推测在，推测在体内出现急性器官衰体内出现急性器官衰竭和组织坏死时有可能通过细胞融合完成组织修复竭和组织坏死时有可能通过细胞融合完成组织修复.第十一页，共五十一页。假说假说假说假说(ji shu)(ji shu)(ji shu)(ji shu)3 3 3 3 q细胞由成熟状态去分化为较原始状态，随后再分化为成细胞由成熟状态去分化为较原始状态，随后再分化为成熟的其他类型熟的其他类型(lixng)(lixng)细胞，细胞，“克隆羊多利克隆羊多利”明确显示明确显示细胞细胞的遗传信息可以被再程序化，体细胞可以去分化成为多的遗传信息可以被再程序化，体细胞可以去分化成为多能干细胞能干细胞.q低等脊椎动物的研究，显示损伤部位可以低等脊椎动物的研究，显示损伤部位可以(ky)(ky)出现与胚胎发出现与胚胎发育类似的未分化细胞进行修复，嵘螺的研究表明其通过局部已育类似的未分化细胞进行修复，嵘螺的研究表明其通过局部已分化终末细胞去分化完成修复功能分化终末细胞去分化完成修复功能.第十二页，共五十一页。分化分化就是受精卵发育成成体的过程中，细胞完成结构功能定向(dn xin)改变的过程，实质是基因选择性表达的结果。去分化去分化就是脱分化，分化细胞失去其特有结构而变成具有未分化细胞特征的过程。在动物中,去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。在植物中,去分化细胞成为薄壁细胞,称为愈伤组织(callus)。去分化往往随之又发生再分化(redifferentiation)。第十三页，共五十一页。1 1、骨髓、骨髓(su)(su)(su)(su)干细胞干细胞 2 2、神经、神经(shnjng)(shnjng)(shnjng)(shnjng)干细胞干细胞 4 4、骨骼肌干细胞、骨骼肌干细胞 3 3、肝干细胞、肝干细胞 第十四页，共五十一页。1 1、骨髓、骨髓(su)(su)(su)(su)干细胞干细胞 骨髓由不同类型多种细胞成分组成的组织，除了分化骨髓由不同类型多种细胞成分组成的组织，除了分化(fnhu)(fnhu)的血细胞和间质细胞等，还存在两类成体干细胞：的血细胞和间质细胞等，还存在两类成体干细胞：v一类是造血一类是造血(zo xu)(zo xu)干细胞（干细胞（hematopoietic stem cell,HSChematopoietic stem cell,HSC）,能生成各种血细胞；能生成各种血细胞；v另一类是间质干细胞（另一类是间质干细胞（mesenchymal stem cellmesenchymal stem cell，MSCMSC），），能生成内皮细胞、脂肪细胞和成纤维细胞等。能生成内皮细胞、脂肪细胞和成纤维细胞等。v体外培养的骨髓细胞，体外培养的骨髓细胞，HSCHSC细胞呈悬浮集落生长，而细胞呈悬浮集落生长，而MSCMSC细胞则贴壁生长，通过换液很容易把两者分开。细胞则贴壁生长，通过换液很容易把两者分开。第十五页，共五十一页。v间质干细胞间质干细胞 q证明证明(zhngmng)(zhngmng)可分化为包括骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌可分化为包括骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌肉细胞等，也能分化成内皮细胞和内胚层的肝细胞。肉细胞等，也能分化成内皮细胞和内胚层的肝细胞。q当当MSCMSC细胞细胞(xbo)(xbo)移植入小剂量射线照射的宿主，则造血系统和移植入小剂量射线照射的宿主，则造血系统和胃肠道组织有所增多，表明胃肠道组织有所增多，表明MSCMSC细胞在异常环境中，细胞分化细胞在异常环境中，细胞分化的可塑性增加。的可塑性增加。第十六页，共五十一页。v造血造血(zo xu)(zo xu)干细胞干细胞 qHSCHSC移植至不同的体内微环境，可分化为移植至不同的体内微环境，可分化为3 3个胚层的各种类型细个胚层的各种类型细胞，包括心肌、骨骼肌、血管内皮系统、肝细胞、肺泡、食胞，包括心肌、骨骼肌、血管内皮系统、肝细胞、肺泡、食道、肠道、胃、胆管以及道、肠道、胃、胆管以及(yj)(yj)皮肤和神经细胞等。皮肤和神经细胞等。qHSCHSC细胞在体外培养时，发现血细胞系之间，即淋巴细胞系与髓性细胞在体外培养时，发现血细胞系之间，即淋巴细胞系与髓性细胞系之间和系内也存在分化方向细胞系之间和系内也存在分化方向(fngxing)(fngxing)的转变。的转变。第十七页，共五十一页。Hematopoiesis 造血(zo xu)Hematopoietic stem cellCommon lymphoid progenitor（淋巴(ln b)系）Common myeloid progenitor（髓系）NK cellB cellT cellGran/Mac progenitorErythro/Plt progenitorRBCPlateletmacrophageneutrophilbasophileosinophil第十八页，共五十一页。2 2、神经、神经(shnjng)(shnjng)(shnjng)(shnjng)干细胞干细胞 q神经系统中一类能自我更新神经系统中一类能自我更新(gngxn)(gngxn)，并产生神经元和神经胶质，并产生神经元和神经胶质细胞的前体细胞。细胞的前体细胞。q主要存在于中枢神经系统的两个神经发生区域：脑的海马主要存在于中枢神经系统的两个神经发生区域：脑的海马区和次脑室区和次脑室(nosh)(nosh)区，以及包括脊髓等其他非神经性的区域。区，以及包括脊髓等其他非神经性的区域。第十九页，共五十一页。q通过个体发育不同阶段的神经通过个体发育不同阶段的神经(shnjng)(shnjng)干细胞移植至宿主不同干细胞移植至宿主不同部位，发现神经部位，发现神经(shnjng)(shnjng)干细胞移植分化为神经干细胞移植分化为神经(shnjng)(shnjng)细胞的潜细胞的潜能具有发育阶段的依赖性，说明成体中的神经能具有发育阶段的依赖性，说明成体中的神经(shnjng)(shnjng)干细胞分干细胞分化潜能受到一定的限制。化潜能受到一定的限制。q19991999年，年，BjornsonBjornson将从成年小鼠脑组织分离的神经干细胞移植将从成年小鼠脑组织分离的神经干细胞移植(yzh)(yzh)入经入经X X射线照射过的小鼠骨髓部位，分化出血液细胞，开射线照射过的小鼠骨髓部位，分化出血液细胞，开创了成体干细胞跨越组织或胚层分化研究的先例。创了成体干细胞跨越组织或胚层分化研究的先例。第二十页，共五十一页。3 3、肝干细胞、肝干细胞 q对肝干细胞存在与否的问题一直对肝干细胞存在与否的问题一直(yzh)(yzh)有争论。有争论。q对发育中的肝脏具有自我更新能力的细胞进行单克隆培对发育中的肝脏具有自我更新能力的细胞进行单克隆培养和分析，证明其内的卵圆形细胞在体外能大量增殖养和分析，证明其内的卵圆形细胞在体外能大量增殖(zngzh)(zngzh)，细胞移植后可分化，表明肝卵圆形细胞是肝干细胞，具，细胞移植后可分化，表明肝卵圆形细胞是肝干细胞，具有分化为肝细胞和胆管上皮细胞的双潜能性。有分化为肝细胞和胆管上皮细胞的双潜能性。第二十一页，共五十一页。q肝干细胞的鉴定肝干细胞的鉴定(jindng)(jindng)肝干细胞本身缺乏特异性标志，分离肝干细胞本身缺乏特异性标志，分离(fnl)(fnl)和鉴定带来了困难。和鉴定带来了困难。双潜能的肝干细胞同时表达双潜能的肝干细胞同时表达(biod)(biod)肝细胞和胆上皮细胞的标志物，细胞肝细胞和胆上皮细胞的标志物，细胞角蛋白角蛋白CK7CK7和和CK19CK19为胆上皮细胞的特异性标志；为胆上皮细胞的特异性标志；白蛋白白蛋白(ALB)(ALB)、甲胎蛋白甲胎蛋白(AFP)和肝代谢酶细胞色素和肝代谢酶细胞色素P450P450可可 作特异性标志物；作特异性标志物；细胞角蛋白细胞角蛋白CK8CK8和和CK18CK18在肝实质细胞和胆上皮细胞都有表达。在肝实质细胞和胆上皮细胞都有表达。肝干细胞一般除了其特有的形态学外，常结合上述特有标志，通过免疫组肝干细胞一般除了其特有的形态学外，常结合上述特有标志，通过免疫组织化学、流式细胞检测和原位杂交等方法予以鉴定。织化学、流式细胞检测和原位杂交等方法予以鉴定。第二十二页，共五十一页。q肝干细胞的可塑性肝干细胞的可塑性 双潜能双潜能(qin nn)(qin nn)卵圆形细胞不仅能分化为肝细胞和胆上皮细胞，当卵圆形细胞不仅能分化为肝细胞和胆上皮细胞，当分别移植到胰腺和十二指肠时，还能跨组织分化为胰腺细胞和肠上皮分别移植到胰腺和十二指肠时，还能跨组织分化为胰腺细胞和肠上皮细胞，表明肝干细胞在适当的微环境中能被诱导分化为内胚层的其他细胞，表明肝干细胞在适当的微环境中能被诱导分化为内胚层的其他组织细胞，目前，还未见有跨胚层分化的直接例证。组织细胞，目前，还未见有跨胚层分化的直接例证。卵圆形细胞异常分化或分化突然停止有可能卵圆形细胞异常分化或分化突然停止有可能(knng)(knng)发生肝细胞癌。发生肝细胞癌。第二十三页，共五十一页。4 4、骨骼肌干细胞、骨骼肌干细胞 q肌肉的生长、更新和修复是由卫星细胞肌肉的生长、更新和修复是由卫星细胞(xbo)(xbo)（satellite satellite cellscells）介导的，一般认为这就是骨骼肌干细胞。）介导的，一般认为这就是骨骼肌干细胞。q近年的研究表明，从肌肉分离的干细胞不仅近年的研究表明，从肌肉分离的干细胞不仅(bjn)(bjn)能分化出肌能分化出肌肉，还能产生血液细胞成分。肉，还能产生血液细胞成分。q骨骼肌干细胞不仅骨骼肌干细胞不仅(bjn)(bjn)存在于骨骼肌组织，而且具有分化存在于骨骼肌组织，而且具有分化的可塑性，甚至跨越胚层分化为肝细胞和神经细胞。的可塑性，甚至跨越胚层分化为肝细胞和神经细胞。第二十四页，共五十一页。成体干细胞的体外培养成体干细胞的体外培养(piyng)(piyng)(piyng)(piyng)和特性和特性 骨髓骨髓(su)(su)(su)(su)间质干细胞间质干细胞 造血造血(zo xu)(zo xu)(zo xu)(zo xu)干细胞干细胞 神经干细胞神经干细胞 第二十五页，共五十一页。1 1、骨髓、骨髓(su)(su)(su)(su)间质干细胞间质干细胞 （MSCMSC）v近年的研究近年的研究(ynji)(ynji)已表明间质干细胞（已表明间质干细胞（MSCMSC）能向软骨、）能向软骨、骨、脂肪、造血基质和神经元样等细胞分化，使其首选骨、脂肪、造血基质和神经元样等细胞分化，使其首选为组织工程中的种子细胞。为组织工程中的种子细胞。v最初，用含血清的完全培养基或无血清化学限定性最初，用含血清的完全培养基或无血清化学限定性培养液使孵化培养液使孵化(fhu)(fhu)4.54.5日龄鸡胚肢芽的骨髓日龄鸡胚肢芽的骨髓MSCMSC原代培养原代培养获得成功。获得成功。v随后，大鼠、人和兔的骨髓随后，大鼠、人和兔的骨髓MSCMSC原代和继代培养也有进展。原代和继代培养也有进展。第二十六页，共五十一页。大大鼠鼠骨骨髓髓MSMSC C细细胞胞(xb(xb(xb(xbo)o)o)o)体体外外培培养养 取大鼠股骨，取大鼠股骨，TyrodesTyrodes液洗涤液洗涤(xd)(xd)干净干净 用注射器吸用注射器吸10ml10ml含血清的含血清的DMEMDMEMLGLG培养液，将针头插入除去骨培养液，将针头插入除去骨骺后的股骨骺后的股骨(gg)(gg)一端的骨髓腔，注入培养液一端的骨髓腔，注入培养液 从骨的另一端收集，反复抽吸，打散成细胞悬液从骨的另一端收集，反复抽吸，打散成细胞悬液调节有核细胞密度至调节有核细胞密度至5105107 7个个/ml/ml，接种到直径为，接种到直径为10mm10mm的的培养皿中培养皿中 37,5%CO2 37,5%CO2 每隔每隔3 34 4天换液一次，一般经天换液一次，一般经2 2周左右可形成一些较大的细周左右可形成一些较大的细胞克隆胞克隆 第二十七页，共五十一页。体外生长体外生长体外生长体外生长(shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)特性特性特性特性 o原代培养原代培养(piyng)(piyng)物中多为成纤维样细胞，红细胞在此培养物中多为成纤维样细胞，红细胞在此培养(piyng)(piyng)液中液中不能存活，而且不贴壁，通过换液而洗除。不能存活，而且不贴壁，通过换液而洗除。oMSCMSC中混杂的巨噬细胞、单核细胞，造血细胞等，由于它们的贴壁黏附能力不同，中混杂的巨噬细胞、单核细胞，造血细胞等，由于它们的贴壁黏附能力不同，通过调整胰蛋白酶通过调整胰蛋白酶EDTAEDTA的消化时间，保证的消化时间，保证(bozhng)(bozhng)在短暂消化时间内，使在短暂消化时间内，使MSCMSC与培养皿底脱离，而其他细胞仍贴附于培养皿底，从而使与培养皿底脱离，而其他细胞仍贴附于培养皿底，从而使MSCMSC在传代期间进在传代期间进一步得到纯化。一步得到纯化。第二十八页，共五十一页。oMSCMSC生长生长(shngzhng)(shngzhng)呈长梭形，成索密集排列。呈长梭形，成索密集排列。o鉴定鉴定(jindng)(jindng)包括人在内的包括人在内的MSCMSC的直接标志物的直接标志物SH2SH2、SH3SH3、CD44CD44、CD71CD71、CD94CD94、CD124CD124、CD14CD14、CD34CD34等。等。o还可通过检测它们成骨和成软骨能力还可通过检测它们成骨和成软骨能力(nngl)(nngl)予以鉴定。予以鉴定。第二十九页，共五十一页。2 2、造血、造血(zo xu)(zo xu)(zo xu)(zo xu)干细胞干细胞 v胚胎发育胚胎发育(fy)(fy)中最早出现造血功能的组织是卵黄中最早出现造血功能的组织是卵黄囊。囊。v胎儿出生前，胚胎肝脏是主要的造血组织，内含较多的造血干细胞，胎儿出生前，胚胎肝脏是主要的造血组织，内含较多的造血干细胞，人胚发育至人胚发育至6 6个月后，骨髓组织造血功能个月后，骨髓组织造血功能(gngnng)(gngnng)逐渐明显，而肝脏的逐渐明显，而肝脏的造血功能造血功能(gngnng)(gngnng)逐渐减少。逐渐减少。v出生后，造血细胞主要存在于红髓内。出生后，造血细胞主要存在于红髓内。第三十页，共五十一页。红髓：红髓：脾脏白髓周围的区域，包括脾索和脾窦，脾索含大量(dling)B细胞、浆细胞、巨噬细胞和树突状细胞，由脾索围成的脾窦内充满血液。脾索和脾窦壁的巨噬细胞能吞噬和清除血液中衰老红细胞和病原体。第三十一页，共五十一页。脾脏内部可分为红髓及白髓。红髓的主要功能是过 滤和储存血液，由脾索及血窦组成，但因为其不含输入淋巴管，所以脾脏不能过滤淋巴的功能。而白髓的主要功能则为对抗外来微生物及感染。在正常状态下一般摸不到脾脏，如果仰卧或右侧卧位可能(knng)触摸到脾脏边缘即可认为是脾大，近年来B超在临床的广泛应用：第三十二页，共五十一页。引起脾大的原因有：（1）感染性脾大。各种急、慢性感染如伤寒(shnghn)、副伤寒(shnghn)、黑热病、血吸虫病、疟疾、病毒性肝炎、败血症、晚期梅毒等.（2）郁血性脾肿大。斑替氏综合征、肝硬化、慢性心力衰竭致心原性肝硬化、慢性缩窄性心包炎、门静脉或脾静脉血栓形成。（3）增生性脾大。见于某些血液病如白血病、溶血性贫血、恶性淋巴瘤等。（4）其它。脾脏恶性肿瘤较罕见、脾脏囊肿、播散性红斑狼疮、皮肌炎、结节性多动脉炎、高雪氏病等。因脾脏大原因较复杂，除少数人为生理性外，都应在医生指导下寻找病因，并要定期复查。第三十三页，共五十一页。3 3、神经、神经(shnjng)(shnjng)(shnjng)(shnjng)干细胞干细胞 v神经干细胞体外培养和建系，必须神经干细胞体外培养和建系，必须(bx)(bx)满足两个基本条件：满足两个基本条件：q具有具有(jyu)(jyu)永生化特性永生化特性即在细胞周期内不断地复制增殖，产生大量子代细胞；即在细胞周期内不断地复制增殖，产生大量子代细胞；q具有神经干细胞世系遗传显性特性具有神经干细胞世系遗传显性特性 即神经干细胞表型，在适当的环境和条件下，它可分化为神经元和包即神经干细胞表型，在适当的环境和条件下，它可分化为神经元和包括星形细胞、少突胶质细胞及括星形细胞、少突胶质细胞及SchwannsSchwanns细胞等在内的神经胶质细细胞等在内的神经胶质细胞。胞。第三十四页，共五十一页。体外培养体外培养(piyng)(piyng)(piyng)(piyng)建系建系 q早期胚胎的神经管和神经嵴或胎儿的脑组织是体外培早期胚胎的神经管和神经嵴或胎儿的脑组织是体外培养神经干细胞的最理想养神经干细胞的最理想(lxing)(lxing)材料来源。材料来源。q首要问题是维持其分裂、增殖首要问题是维持其分裂、增殖(zngzh)(zngzh)的能力。的能力。基本培养基基本培养基是一种特定的是一种特定的N2N2液。添加因子有葡萄糖、人胰岛素、人转铁蛋液。添加因子有葡萄糖、人胰岛素、人转铁蛋白、黄体酮、二氢氯丁二胺、硒酸钠、谷氨酰胺和肝素等。白、黄体酮、二氢氯丁二胺、硒酸钠、谷氨酰胺和肝素等。细胞传代细胞传代时，用手术刀片沿着神经球中间的纵横轴切割成四等份，则神经干细胞时，用手术刀片沿着神经球中间的纵横轴切割成四等份，则神经干细胞可维持稳定而快速的生长。可维持稳定而快速的生长。第三十五页，共五十一页。生物学特性生物学特性(txng)(txng)(txng)(txng)未分化未分化(fnhu)(fnhu)的神经干细胞一般每隔的神经干细胞一般每隔7 71010天细胞数可增加一天细胞数可增加一倍，一般可传倍，一般可传3535代，历时一年，在这期间，细胞系可分化为神代，历时一年，在这期间，细胞系可分化为神经元、少突神经胶质细胞和星形细胞等多能性。经元、少突神经胶质细胞和星形细胞等多能性。第三十六页，共五十一页。成体干细胞研究成体干细胞研究(ynji)(ynji)(ynji)(ynji)中的问题中的问题 限制成体干细胞应用的主要限制成体干细胞应用的主要(zhyo)(zhyo)因素是来源困难因素是来源困难 成体干细胞在体外传代中成体干细胞在体外传代中端粒酶活性很快下降端粒酶活性很快下降，可能，可能(knng)(knng)是造成成体干细胞不能在体外大量扩增的主要原是造成成体干细胞不能在体外大量扩增的主要原因因.第三十七页，共五十一页。1 1、异质性、异质性 2 2、干细胞所处环境、干细胞所处环境(hunjng)(hunjng)3 3、可塑性的调控、可塑性的调控(dio kn)(dio kn)4 4、分化、分化(fnhu)(fnhu)细胞的功能细胞的功能 5 5、体外增殖、体外增殖 第三十八页，共五十一页。1 1、异质性（、异质性（heterogeneityheterogeneity）o指由于不同遗传机制而产生相同或类似指由于不同遗传机制而产生相同或类似(li s)(li s)的表现型。异质的表现型。异质性在某种程度上是干细胞固有的特性。性在某种程度上是干细胞固有的特性。o成体干细胞的可塑性是否成体干细胞的可塑性是否(sh fu)(sh fu)与干细胞异质性直接相关？一种与干细胞异质性直接相关？一种干细胞与其组织来源及归宿之间的确切关系？等，还需要深入的干细胞与其组织来源及归宿之间的确切关系？等，还需要深入的研究。研究。第三十九页，共五十一页。2 2、干细胞所处环境、干细胞所处环境(hunjng)(hunjng)o环境的信号对干细胞的分化命运有着环境的信号对干细胞的分化命运有着(yu zhe)(yu zhe)重要影响。重要影响。如，小鼠造血干细胞和胰腺干细胞都能分化出肝细胞，并能修如，小鼠造血干细胞和胰腺干细胞都能分化出肝细胞，并能修复复(xif)(xif)小鼠受损的肝组织，但，移植造血干细胞和胰腺干细胞小鼠受损的肝组织，但，移植造血干细胞和胰腺干细胞对修复对修复(xif)(xif)小鼠受损的肝组织的效果远远比移植成熟肝干细胞小鼠受损的肝组织的效果远远比移植成熟肝干细胞本身差得多。本身差得多。o干细胞在接受亚致死剂量照射等异常环境下被观察到干细胞在接受亚致死剂量照射等异常环境下被观察到“可塑可塑性性”现象，人们还难以解释。现象，人们还难以解释。第四十页，共五十一页。3 3、可塑性调控、可塑性调控(dio(dio kn)kn)外源性外源性内源性内源性v体液因子、同种或异种细胞的接触、细胞外基质等的作用体液因子、同种或异种细胞的接触、细胞外基质等的作用v大多数干细胞的可塑性研究是基于大多数干细胞的可塑性研究是基于(jy(jy)组织损伤而造成的微环境组织损伤而造成的微环境一般一般(ybn)(ybn)认为转录因子在其中起着重要的作用。认为转录因子在其中起着重要的作用。尚在尚在起步阶段起步阶段第四十一页，共五十一页。成体干细胞成体干细胞“可塑性可塑性”调控调控(dio kn)(dio kn)的解释的解释(4 4种种)：q机体中存在机体中存在(cnzi)(cnzi)着多种来源和不同分化方向的成体着多种来源和不同分化方向的成体干细胞群体，能定向地向各自的组织来源的细胞分化；干细胞群体，能定向地向各自的组织来源的细胞分化；q机体中存在机体中存在(cnzi)(cnzi)着一种多潜能的成体干细胞，在不同的微着一种多潜能的成体干细胞，在不同的微环境信号刺激下，可向不同组织的细胞方向分化；环境信号刺激下，可向不同组织的细胞方向分化；第四十二页，共五十一页。q特定组织来源的成体干细胞，除了向该组织的细胞分化特定组织来源的成体干细胞，除了向该组织的细胞分化(fnhu)(fnhu)外，在特殊信号的刺激下，可重新编程，继续分化外，在特殊信号的刺激下，可重新编程，继续分化(fnhu)(fnhu)为为其他类型的细胞；其他类型的细胞；q某种成体干细胞与特定组织来源某种成体干细胞与特定组织来源(liyun)(liyun)的干细胞发生的干细胞发生融合，产生具有两种细胞的遗传物质且染色体数量也是融合，产生具有两种细胞的遗传物质且染色体数量也是正常细胞两倍的正常细胞两倍的“杂交细胞杂交细胞”，因而获得了后者的分化，因而获得了后者的分化潜能。潜能。第四十三页，共五十一页。4 4、分化、分化(fnhu)(fnhu)细胞的功能细胞的功能 v检测终末分化细胞的特定蛋白或标志物的表达，很少检测终检测终末分化细胞的特定蛋白或标志物的表达，很少检测终末分化细胞的功能末分化细胞的功能(gngnng)(gngnng)，有些不同类型的细胞却具有相同的，有些不同类型的细胞却具有相同的标志。标志。v检测到某种标志就证明该细胞或组织具有正常功能持有质疑检测到某种标志就证明该细胞或组织具有正常功能持有质疑，特别是干细胞的异质性和类型以及环境的复杂性使得人们特别是干细胞的异质性和类型以及环境的复杂性使得人们对体外培养的干细胞移植入体内对体外培养的干细胞移植入体内(t ni)(t ni)能否发挥预期功能表能否发挥预期功能表示怀疑。示怀疑。v要确定供体干细胞的终末分化状态，应该基于细胞要确定供体干细胞的终末分化状态，应该基于细胞表面标表面标志的鉴别志的鉴别和和细胞功能细胞功能证明这两方面的依据。证明这两方面的依据。第四十四页，共五十一页。5 5、体外增殖、体外增殖(zngzh)(zngzh)v尚无有效的能较长期尚无有效的能较长期(chngq)(chngq)在体外维持未分化状态并大量在体外维持未分化状态并大量增殖的体外培养方法。增殖的体外培养方法。v大多数成体干细胞是用于再生医学作细胞治疗的目的，大多数成体干细胞是用于再生医学作细胞治疗的目的，通常通常(tngchng)(tngchng)设计使用两种手段：设计使用两种手段：q将分离的成体干细胞直接移植入动物或病人的损害组织器官，将分离的成体干细胞直接移植入动物或病人的损害组织器官，在受损组织原位分化出该组织中成熟的功能性的细胞；在受损组织原位分化出该组织中成熟的功能性的细胞；q在体外将干细胞诱导分化为所需要的成熟细胞，随后将细胞移植入损在体外将干细胞诱导分化为所需要的成熟细胞，随后将细胞移植入损害组织器官。害组织器官。第四十五页，共五十一页。v鉴于鉴于(jiny)(jiny)成体干细胞很难分离、纯化和体外培养，因而，成体干细胞很难分离、纯化和体外培养，因而，目前这两种都不能很好奏效。目前这两种都不能很好奏效。v一个典型的例子是将烫伤病人的、含有皮肤干细胞的健一个典型的例子是将烫伤病人的、含有皮肤干细胞的健康皮肤切取下来，进行短暂体外培养，再重新康皮肤切取下来，进行短暂体外培养，再重新(chngxn)(chngxn)植回植回病人的皮肤损害部位，发现尽管皮肤可愈合，但不能产病人的皮肤损害部位，发现尽管皮肤可愈合，但不能产生汗腺和毛孔，无法行使正常功能。生汗腺和毛孔，无法行使正常功能。第四十六页，共五十一页。成体干细胞在再生医学成体干细胞在再生医学(yxu)(yxu)(yxu)(yxu)中的应用中的应用 v向传统的细胞分化和细胞周期性理论向传统的细胞分化和细胞周期性理论(lln)(lln)提出了挑战提出了挑战 v在细胞生物学行为上与癌细胞相似，形成了研究癌症发生在细胞生物学行为上与癌细胞相似，形成了研究癌症发生(fshng)(fshng)机理的一个新生长点。机理的一个新生长点。v在再生医学中，可望利用成体干细胞于创伤修复、疾病的在再生医学中，可望利用成体干细胞于创伤修复、疾病的细胞治疗，以及整形外科学和组织工程学等方面的需要。细胞治疗，以及整形外科学和组织工程学等方面的需要。第四十七页，共五十一页。组织组织(zzh)(zzh)(zzh)(zzh)工程化皮工程化皮肤肤 骨髓与组织骨髓与组织(zzh)(zzh)(zzh)(zzh)工程工程 组织组织(zzh)(zzh)(zzh)(zzh)工程化骨骼工程化骨骼 第四十八页，共五十一页。我国成体干细胞研究我国成体干细胞研究(ynji)(ynji)获重大进展获重大进展v首次在世界上建立首次在世界上建立(jinl)(jinl)了人胎儿胰腺干细胞系。了人胎儿胰腺干细胞系。v首次采用冻存的角膜缘干细胞和无饲养层细胞培养体系首次采用冻存的角膜缘干细胞和无饲养层细胞培养体系(tx)(tx)构建角膜上皮组织移植片，对角膜缘干细胞缺损的治构建角膜上皮组织移植片，对角膜缘干细胞缺损的治疗提供了新的措施。疗提供了新的措施。v首次以人羊膜为载体负载表皮干细胞，构建组织工程化首次以人羊膜为载体负载表皮干细胞，构建组织工程化角膜上皮植片，移植后具有正常角膜相似的组织结构。角膜上皮植片，移植后具有正常角膜相似的组织结构。第四十九页，共五十一页。谢谢 谢！谢！第五十页，共五十一页。内容(nirng)总结成体干细胞。成体干细胞的发育潜能是限能或少能的。表明某些高度分化的体细胞核仍具有一套完整的遗传信息，能指导胚胎发育成为一个完整的新个体。在特定的条件下，分化的体细胞仍具发育的全能性。高度依赖于干细胞所处的三维空间(snwikngjin)结构和多维的分化信号。环境的信号对干细胞的分化命运有着重要影响。大多数干细胞的可塑性研究是基于组织损伤而造成的微环境第五十一页，共五十一页。