细胞分化与胚胎发育精选课件.ppt

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1、关于细胞分化与胚胎发育第一页，本课件共有37页蛙的胚胎发育过程第二页，本课件共有37页细胞分化第三页，本课件共有37页第一节第一节 细胞分化细胞分化一、细胞分化的基本概念一、细胞分化的基本概念二、细胞的全能性与多能干细胞二、细胞的全能性与多能干细胞三、影响细胞分化的因素三、影响细胞分化的因素第四页，本课件共有37页一、重要的名词一、重要的名词细胞分化；细胞分化；管家基因管家基因/组织特异性基因；组织特异性基因；转分化转分化/重编程；重编程；细胞全能性细胞全能性/多能性；多能性；干细胞干细胞/诱导多能干细胞；诱导多能干细胞；终末分化；终末分化；决定子决定子/“决定早于分化决定早于分化”第五页，本

2、课件共有37页植物细胞的全能性第六页，本课件共有37页干细胞（干细胞（stem cell）u定义定义：具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定组：具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定组织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。u包括包括：胚胎干细胞胚胎干细胞 成体干细胞成体干细胞：上皮上皮干细胞干细胞 造血造血干细胞干细胞 神经神经干细胞干细胞 肌肉肌肉干细胞干细胞 第七页，本课件共有37页细胞重编程细胞重编程(Reprogrammingv Cells)指分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全能性状态指分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全

3、能性状态,或者形或者形成胚胎干细胞系成胚胎干细胞系,或者进一步发育成一个新的个体的过程。或者进一步发育成一个新的个体的过程。“返老还童返老还童”第八页，本课件共有37页 个体中所有不同种类的细胞的个体中所有不同种类的细胞的遗传背景完全一样；分化细胞彼此之间在形态、结构、功能方面的不同是由于其拥有不同的蛋白质所致；细胞分化中最显著的特点是分化状态的稳定性；虽然细胞分化是一种相对稳定和持久的过程,但是在一定的条件下,细胞分化又是可逆的。二、重要的问题二、重要的问题1、分化细胞的特点？、分化细胞的特点？第九页，本课件共有37页组合调控的作用机制示意图2、组合调控引发、组合调控引发组织特异性基因的组织

4、特异性基因的表达。表达。第十页，本课件共有37页黏菌繁殖过程示意图第十一页，本课件共有37页造血干细胞逐级分化为各种类型的血细胞3、多能干细胞？第十二页，本课件共有37页诱导多能干细胞（iPS）建系过程的示意图3、诱导多能干细胞iPS(induced pluripotent stem cells)？第十三页，本课件共有37页人体胚胎干细胞人体胚胎干细胞(hES)优点优点：有潜力在体内发育成任何细胞类型。：有潜力在体内发育成任何细胞类型。缺点缺点：(l)供体卵母细胞的来源困难供体卵母细胞的来源困难,ES细胞建系效率细胞建系效率低；低；(2)免疫排斥反应；免疫排斥反应；(3)ES细胞具有成瘤性；细

5、胞具有成瘤性；(4)体外保持体外保持ES细胞全能性的条件非常复杂；细胞全能性的条件非常复杂；(5)伦理学争论。伦理学争论。第十四页，本课件共有37页诱导多能干细胞（iPS）u通过基因转染技术通过基因转染技术(gene transfection)将将某些转录因某些转录因子子导入动物或人的导入动物或人的体细胞体细胞,使体细胞直接重构成为胚胎使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（干细胞（embryonic stem cell,ESC）细胞样的）细胞样的多潜能细多潜能细胞胞。uiPS细胞不仅在细胞不仅在细胞形态、细胞形态、生长特性、生长特性、干细胞标志干细胞标志物表达物表达等方面与等方面与ES细胞非常相似细

6、胞非常相似,而且在而且在DNA甲基化甲基化方式、方式、基因表达谱、基因表达谱、染色质状态、染色质状态、形成嵌合体动形成嵌合体动物物等方面也与等方面也与ES细胞几乎完全相同。细胞几乎完全相同。第十五页，本课件共有37页iPS优点优点与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同，术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此因此没有伦理学的问题没有伦理学的问题。利用利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备技术可以用病人自己的体细胞制备专用的干细胞，所以专用的干细胞，所以不会有免疫排斥的问不会有免疫排斥的问题题。第十六页，本课件共有3

7、7页iPS缺点缺点比如，添加比如，添加4个个“重新编程重新编程”基因或取代疾基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的副作用。癌症的副作用。第十七页，本课件共有37页iPS发展历程发展历程2006年日本京都大学山中伸弥年日本京都大学山中伸弥Shinya Yamanaka领导领导的实验室在世界著名学术杂志的实验室在世界著名学术杂志细胞细胞上率先报道上率先报道了了iPS的研究。的研究。他们把他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和和Klf4这这4种转录因子引种转录因子引入入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发生，发现可诱

8、导其发生转化，产生的转化，产生的iPS细胞在细胞在形态、基因和蛋白表达、表形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。等都与胚胎干细胞极为相似。第十八页，本课件共有37页第十九页，本课件共有37页2007年末，年末，Thompson实验室实验室(美国美国Wisconsin大学大学)和和山中伸弥实验室几乎同时报道山中伸弥实验室几乎同时报道，利用，利用iPS技术同样可以技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全

9、一样的多能干细胞。样的多能干细胞。所不同的是日本实验室依然采用了用所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒逆转录病毒引引入入Oct3/4、Sox2、c-Myc和和Klf4 4种因子组合，而种因子组合，而Thompson实验室则采用了以实验室则采用了以慢病毒载体慢病毒载体引入引入OCT4、SOX2加加NANOG和和LIN28这种因子组合。这种因子组合。这些研究成果被美国这些研究成果被美国科学科学杂志列为杂志列为2007年十大科年十大科技突破中的第技突破中的第2位。位。第二十页，本课件共有37页2008年，哈佛大学年，哈佛大学George Daley实验室利用诱导细实验室利用诱导细胞重新编程技术

10、把采自胞重新编程技术把采自10种种不同遗传病患者病人的不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为皮肤细胞转变为iPS，这些细胞将会在建立疾病模型、，这些细胞将会在建立疾病模型、药物筛选等方面发挥重要作用。药物筛选等方面发挥重要作用。美国科学家还发现，美国科学家还发现，iPS可在适当诱导条件下可在适当诱导条件下定向分定向分化，化，如变成血细胞，再用于治疗疾病。如变成血细胞，再用于治疗疾病。哈佛大学哈佛大学.这表明利用诱导重新编程技术这表明利用诱导重新编程技术可以直接获得某一特定组可以直接获得某一特定组织细胞，而不必先经过诱导多能干细胞这一步。织细胞，而不必先经过诱导多能干细胞这一步。第二十一页，本课件共

11、有37页2009年，中国科学家于年，中国科学家于2008年年11月利用月利用iPS细胞培育细胞培育出小鼠出小鼠“小小小小”。中国科学院动物研究所中国科学院动物研究所周琪周琪研究员和上海交通大学研究员和上海交通大学医学院医学院曾凡一曾凡一研究员领导的研究组合作完成的工作表研究员领导的研究组合作完成的工作表明，明，利用利用iPS细胞能够得到成活的具有繁殖能力的细胞能够得到成活的具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS细胞与胚胎细胞与胚胎干细胞具有相似的多能性。干细胞具有相似的多能性。科学家表示，这一研究成果表明科学家表示，这一研究成果表明iPS干细胞或许同胚

12、胎干细胞或许同胚胎干细胞一样可以作为治疗各种疾病的潜在来源。干细胞一样可以作为治疗各种疾病的潜在来源。时代周刊2009年十大医学突破 第二十二页，本课件共有37页2012年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖 京都大学物质-细胞统合系统据点iPS细胞研究中心主任长山中山中伸弥伸弥和英国发育生物学家约翰约翰-戈登戈登因在细胞核重新编程细胞核重新编程研究领域的杰出贡献而获奖。第二十三页，本课件共有37页人类治疗性克隆与再生医学的设想第二十四页，本课件共有37页人的胚胎干细胞诱导分化成胰岛细胞第二十五页，本课件共有37页5、影响细胞分化的因素？、影响细胞分化的因素？u受精卵细胞质的不均一性；u

13、胞外信号分子；u胞间相互作用与位置效应；u细胞记忆与决定；u环境；u染色质变化与基因重组。第二十六页，本课件共有37页第二节第二节 胚胎发育中的细胞分化胚胎发育中的细胞分化一、生殖细胞的分化一、生殖细胞的分化二、早期胚胎发育过程中的细胞分化二、早期胚胎发育过程中的细胞分化三、果蝇胚胎早期发育中的细胞分化三、果蝇胚胎早期发育中的细胞分化第二十七页，本课件共有37页原生殖细胞（PGC）的迁移第二十八页，本课件共有37页性腺细胞分化中的信号途径第二十九页，本课件共有37页PGC进入生殖嵴后的细胞分裂第三十页，本课件共有37页生殖嵴对生殖细胞减数分裂的调控第三十一页，本课件共有37页神经管的形成第三十二页，本课件共有37页调控脊髓神经细胞增殖的信号系统第三十三页，本课件共有37页神经元前体细胞通过侧向抑制而特化第三十四页，本课件共有37页脊髓背腹分化中的信号网络第三十五页，本课件共有37页果蝇体节形成中的基因调控第三十六页，本课件共有37页感感谢谢大大家家观观看看第三十七页，本课件共有37页