胚胎干细胞培养与应用讲稿.ppt
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1、关于胚胎干细胞培养与应用第一页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作细胞是机体组成的基本单位细胞是机体组成的基本单位细胞细胞细胞细胞细胞群细胞群细胞群细胞群组织组织组织组织机体机体机体机体第二页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作1.1.干细胞的概念:干细胞的概念:是指动物(包括人)是指动物(包括人)早期胚胎早期胚胎及某些器官中具有及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。即未分化自我复制和多向分化潜能的原始细胞。即未分化或未完全的种子细胞。或未完全的种子细胞。干细胞(干细胞(Stem cellStem cell)又叫起源细胞。)又叫起源细胞。2.2.干细胞作用:干细胞作用:
2、是重建、修复病损或衰老组织、是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞器官功能的种子细胞 。一、干细胞一、干细胞第三页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作专能干细胞多能干细胞全能干细胞按分化潜能按分化潜能按发育状态按发育状态胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞3 3、干细胞的分类、干细胞的分类第四页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作专能干细胞:(multipotent stem cell)只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如上皮组织基底层的干细胞,肌肉中的成肌细胞。全能干细胞:(Totipotent stem cell)具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞(ES
3、细胞)多能干细胞:(pluripotent stem cell)具有分化出多种组织细胞,但有失去发育为个体的潜能。如造血干细胞、神经干细胞。第五页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作成体干细胞 成年动物的许多组织和器官,比如表皮和成年动物的许多组织和器官,比如表皮和造血系统,具有修复和再生的能力。成体干细造血系统,具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下,成胞在其中起着关键的作用。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持
4、生长和衰退的动态平衡。器官保持生长和衰退的动态平衡。第六页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源,它主要造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源,它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。存在于骨髓、外周血、脐带血中。造造 血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。法。与骨髓移植和外周血干细胞移植相比,脐血干细胞与骨髓移植和外周血干细胞移植相比,脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制,对移植的长处在于无来源的限制,对HLAHLA配型要求不配型
5、要求不高,不易受病毒或肿瘤的污染。高,不易受病毒或肿瘤的污染。造血干细胞造血干细胞第七页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作造血干细胞分化第八页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作 骨髓;骨髓;外周血;外周血;脐带血;脐带血;胎儿造血系统;胎儿造血系统;胚胎干细胞。胚胎干细胞。造血干细胞的来源造血干细胞的来源造血干细胞的移植:造血干细胞的移植:1、采集供体者的造血干细胞(骨髓、外周血、脐带血),、采集供体者的造血干细胞(骨髓、外周血、脐带血),并与受体进行并与受体进行HLA配型;配型;2、适度抑制受体免疫系统。、适度抑制受体免疫系统。第九页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作
6、成人细胞或脐血(骨髓和血)/胎儿组织(专能/多能)。人工流产后的人类胎儿生殖组织(全能)。通过体外授精产生的人类胚胎,治疗不育症的夫妇不再需要(全能)。用捐赠者的配子通过体外授精创造的人类胚胎(全能)。女性供卵要非常慎重。通过体细胞核转移技术(克隆技术)产生的人类胚胎(全能)。以上都必须获得当事人的知情同意。4 4、干细胞的来源、干细胞的来源第十页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作1.1.概念:概念:简称简称ESES或或EKEK细胞细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的离出来的未分化状态未分化状态的一类细胞的一类细胞.2.2.特点:特点:(1 1)形态)形态
7、:体积小、细胞核大、核仁明显。体积小、细胞核大、核仁明显。(2 2)功能)功能:具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。何一种组织细胞。(3 3)在)在体外培养体外培养的条件下,的条件下,ESES细胞可以细胞可以增殖而不发生分增殖而不发生分化。化。对它可以进行冷冻保存,也可以进行对它可以进行冷冻保存,也可以进行遗传改造遗传改造。二、胚胎干细胞二、胚胎干细胞第十一页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作3、来源:早期胚胎囊胚的内细胞团、来源:早期胚胎囊胚的内细胞团第十二页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作特点:特点:具有增殖能力
8、并保持未分化状态、在一定条具有增殖能力并保持未分化状态、在一定条件下可以向各种组织和器官分化、易于进行基因改造件下可以向各种组织和器官分化、易于进行基因改造等等。内细胞团:内细胞团:内细胞团(未分化的细胞)具有很强的分化能力,内细胞团(未分化的细胞)具有很强的分化能力,内细胞团(未分化的细胞)具有很强的分化能力,内细胞团(未分化的细胞)具有很强的分化能力,可以进一步分裂、分化,形成组织和器官,再逐步发育可以进一步分裂、分化,形成组织和器官,再逐步发育可以进一步分裂、分化,形成组织和器官,再逐步发育可以进一步分裂、分化,形成组织和器官,再逐步发育成个体。成个体。成个体。成个体。这些细胞被认为具有
9、全能性,称为这些细胞被认为具有全能性,称为胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞。第十三页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作外胚层外胚层外胚层外胚层中胚层中胚层中胚层中胚层内胚层内胚层内胚层内胚层滋养层滋养层滋养层滋养层内细胞团内细胞团内细胞团内细胞团囊胚囊胚(5-6d(5-6d)移植和培养移植和培养内细胞团细内细胞团细胞胞(胚胎干细胞胚胎干细胞)第十四页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养第十五页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作4、胚胎干细胞的应用、胚胎干细胞的应用理论研究(人体发育过程、发育机制和影响因素、体外细胞分化的理想材料)研究新
10、药(细胞药理和毒理实验,药物致病机理)医疗手段(提供无免疫排斥的材料,用于疾病治疗)改良品种(结合基因工程培育生长快、抗病力强、高产的新品种)第十六页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作来源于干细胞的组织可能用于治疗的疾病来源于干细胞的组织可能用于治疗的疾病 细胞类型细胞类型 治疗的疾病治疗的疾病神经细胞神经细胞 中风、帕金森氏病、老年痴呆症、中风、帕金森氏病、老年痴呆症、脊髓损伤、多发性硬化病脊髓损伤、多发性硬化病心肌细胞心肌细胞 心脏病发作、充血性心脏病心脏病发作、充血性心脏病产生胰岛素的细胞产生胰岛素的细胞 糖尿病糖尿病软骨细胞软骨细胞 骨性关节炎骨性关节炎血细胞血细胞 癌症、免疫
11、缺乏症、遗传学血液癌症、免疫缺乏症、遗传学血液 病、白血病病、白血病肝细胞肝细胞肝炎、肝硬化肝炎、肝硬化皮肤细胞皮肤细胞烧伤烧伤骨细胞骨细胞骨质疏松症骨质疏松症视网视网(眼眼)细胞细胞黄斑症黄斑症骨骼肌细胞骨骼肌细胞 肌肉萎缩症肌肉萎缩症第十七页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作三、胚胎干细胞研究面临的挑战三、胚胎干细胞研究面临的挑战1、安全性问题(1 1)胚胎干细胞的研究给法律、伦理、国家安全等方)胚胎干细胞的研究给法律、伦理、国家安全等方)胚胎干细胞的研究给法律、伦理、国家安全等方)胚胎干细胞的研究给法律、伦理、国家安全等方面带来冲击。面带来冲击。面带来冲击。面带来冲击。受精卵是生
12、物发育的起点,胚胎是生命开始阶段,以窒息一个生命的代价去挽救另一个生命是否值得。可能导致克隆人的出现可能导致克隆人的出现(2 2 2 2)观点:不应该反对以治疗为目的的胚胎干细胞研究,)观点:不应该反对以治疗为目的的胚胎干细胞研究,)观点:不应该反对以治疗为目的的胚胎干细胞研究,)观点:不应该反对以治疗为目的的胚胎干细胞研究,而反对生殖性克隆。而反对生殖性克隆。而反对生殖性克隆。而反对生殖性克隆。第十八页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作胚胎干细胞体外培养条件的优化仍需进一步胚胎干细胞体外培养条件的优化仍需进一步研究。研究。分化细胞的增殖是一个瓶颈问题,如何得到分化细胞的增殖是一个瓶颈
13、问题,如何得到纯化的分化细胞有很多工作要做。纯化的分化细胞有很多工作要做。对胚胎干细胞向不同组织细胞的对胚胎干细胞向不同组织细胞的“定向分化定向分化”的条件尚不清楚,限制了其临床应用。的条件尚不清楚,限制了其临床应用。2 2、其他技术方面的问题、其他技术方面的问题第十九页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作建立并完善维持体外增殖与定向分化的体系。建立并完善维持体外增殖与定向分化的体系。研究转基因或核移植胚胎干细胞的增殖与分研究转基因或核移植胚胎干细胞的增殖与分化及其调控机制。化及其调控机制。诱导分化细胞的性能分析与鉴定。诱导分化细胞的性能分析与鉴定。体外重构重要的组织与器官,探索克服移植
14、体外重构重要的组织与器官,探索克服移植排斥反应等的技术和方法。排斥反应等的技术和方法。对于胚胎干细胞在组织原位再生修复中的作对于胚胎干细胞在组织原位再生修复中的作用机制与原位培养模式的探索。用机制与原位培养模式的探索。3、未来干细胞研究领域第二十页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作胚胎干细胞的培养胚胎干细胞的培养第二十一页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作胚胎干细胞研究面临的问题及解决办法胚胎干细胞研究面临的问题及解决办法 l用于干细胞研究的胚胎来源困难用于干细胞研究的胚胎来源困难;l如何保持胚胎干细胞的全能性,并控制向特别类型如何保持胚胎干细胞的全能性,并控制向特别类型细胞转
15、化?细胞转化?l如何分离、纯化干细胞?如何分离、纯化干细胞?l分化后的细胞是否有致瘤性?分化后的细胞是否有致瘤性?l干细胞在体外发育成完整的器官尚难以做到干细胞在体外发育成完整的器官尚难以做到;l分化细胞移植仍有可能发生免疫排斥分化细胞移植仍有可能发生免疫排斥;l伦理问题伦理问题 第二十二页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作观点理 由1.不符合伦理道德(1)把试管婴儿当作人体零配件工厂,是对生命的不尊敬;(2)早期的生命也有活下去的权利,抛弃或杀死多余的胚胎,无异于”谋杀”;(3)有人会滥用设计试管婴儿技术,而设计婴儿性别;2.符合伦理道德(1)设计试管婴儿是为了救人,是救治患者的最好
16、,最快捷的办法之一;(2)提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤;(3)脐带血乃试管婴儿的”身外之物”.3.中国政府的观点中国卫生部在体外受精-胚胎移植及其衍生技术规范中规定,”实施体外受精-胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部批准证书”.第二十四页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作一、掌握核心术语一、掌握核心术语(记准、写准、理解透,把握内涵和记准、写准、理解透,把握内涵和外延外延)胚胎工程解题策略胚胎工程解题策略1.胚胎工程(胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培胚胎工程(胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养技术)。养技术)。2.胚胎发育受精卵、卵裂、桑椹胚、囊胚(
17、内细胞团、胚胎发育受精卵、卵裂、桑椹胚、囊胚(内细胞团、滋养层细胞)、原肠胚。滋养层细胞)、原肠胚。3.同期发情、超数排卵、冲卵。同期发情、超数排卵、冲卵。4.转基因生物、生殖性克隆、治疗性克隆、生物武器。转基因生物、生殖性克隆、治疗性克隆、生物武器。第二十五页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作二、能概述精子、卵子发生过程和胚胎发育文字二、能概述精子、卵子发生过程和胚胎发育文字流程图,并思考以下问题。流程图,并思考以下问题。第二十六页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作第二十七页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作1要注意区分受精的标志和受精过程结束的标志。受精的标志是卵黄
18、膜和透明带的间隙可以观察到两个极体,受精过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。二、受精作用相关知识辨析二、受精作用相关知识辨析2要辨别三大反应:顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。(1)发生的时间不同:顶体反应是发生在精子与卵子相遇时;透明带反应是发生在精子触及卵黄膜的瞬间;卵黄膜的封闭作用是发生在精子入卵后。(2)生理作用不同:顶体反应是要形成精子穿越放射冠的通路;透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障;卵黄膜封闭作用则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。第二十八页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作3受精的准备和受精过程要熟悉(1)受精的准备:)受精的准备:精子的成熟和获能;卵细
19、胞必须是 减数第二次分裂中期。(2)受精过程)受精过程四步曲四步曲 第一步:精子穿越放射冠和透明带。第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体 内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步:精子进入卵黄膜。第二步:精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步:原核形成。第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。第四步:合子形成。第四步:合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。第二十九页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作4动物排出卵子的成熟程度不同,有的可能是次级卵母细胞,如猪、羊等;有的可能是初级卵母细
20、胞,如马、犬等,但它们都要在输卵管内进一步成熟,当达到减数第二次分裂的中期时,才具有与精子受精的能力。5胚胎早期培养过程中有两次用到了显微镜进行检查:在进行卵母细胞成熟培养前,要抽取卵母细胞在显微镜下检查并挑选;胚胎培养前要用显微镜检查受精卵。第三十页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作(1)受精的标志和受精完成的标志分别是什么?)受精的标志和受精完成的标志分别是什么?(2)卵裂期、桑椹胚和囊胚中细胞各具有什么)卵裂期、桑椹胚和囊胚中细胞各具有什么特点?特点?卵裂期的特点:卵裂期的特点:细胞有丝分裂使细胞数目增加,但胚胎总细胞有丝分裂使细胞数目增加,但胚胎总体积并不增加或略缩小,因此每个
21、细胞的体积会随分裂的进体积并不增加或略缩小,因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小,但核内遗传物质并未减少。行不断缩小,但核内遗传物质并未减少。桑椹胚以前的细胞均未分化,细胞全能性最高,是桑椹胚以前的细胞均未分化,细胞全能性最高,是胚胎分胚胎分割割的最佳时期。的最佳时期。受精的标志受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙出现两个极体;是卵黄膜和透明带的间隙出现两个极体;受受精完成标志精完成标志是雌雄原核融合为合子。是雌雄原核融合为合子。第三十一页,讲稿共五十六页哦小飞守角制作小飞守角制作(3)体外受精的操作步骤是什么?)体外受精的操作步骤是什么?答案答案 培养液成分培养液成分盐类:无机盐和有机盐盐类
22、:无机盐和有机盐营养物质:氨基酸、核苷酸营养物质:氨基酸、核苷酸调节物质:维生素、激素调节物质:维生素、激素特有物质:动物血清特有物质:动物血清桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,是胚胎移植的最桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,是胚胎移植的最佳时期。但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。其中个体较大的佳时期。但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。其中个体较大的细胞叫内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来细胞叫内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。发育成胎膜和胎盘。卵母细胞的采集和培养。卵母细胞的采集和培养。精子的采集和获能。精子的采集和获能。
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