第五章 干细胞工程

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1、第五章：干细胞工程主要知识点：干细胞的基本概念干细胞的类型胚胎干细胞系成体干细胞干细胞与组织工程人类干细胞研究的应用教学内容：一、干细胞的基本概念干细胞：具有自我复制的能力，在一定条件下能分化成各种功能细胞。全能干细胞：包括胚胎干细胞（embryonicstemcells,ES细胞）,早期胚胎（4-5天）胚泡中内细胞群（innercellmass,ICM），生殖干细胞（embryonicgermcells,EG细胞），具有全能性，能分化成全身200多种细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。多能干细胞：具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发

2、育成完整个体的能力。如：内、中、外三个胚层的各种细胞。专能干细胞：13多能干细胞进一步分化成具有专门功能细胞的干细胞。如：造血干细胞、皮肤干细胞、神经干细胞等。专能干细胞又分化为定向干细胞，如：造血干细胞可分化为红细胞系定向干细胞、粒细胞系定向干细胞……胚胎生殖细胞(embryonicgermcell,EGcell)：来自于早期胚胎（5-10周）胎儿生殖嵴的原生殖细胞，也属于全能干细胞。但与胚胎干细胞在特征上并不相同。 成体干细胞(somatic)：出现在已特化的组织中的未分化或未特化的细胞，能够自我更新，并且产生它来源的所有特化类型的组织细胞，通

3、常成体干细胞分裂产生祖细胞，后者分化成熟为组织细胞。 可塑性(plasticity)：一种组织类型的干细胞转化为另一种组织类型的细胞的能力。畸胎瘤细胞（embryoniccarcinomacell,ECcell)：13源于胚胎组织，保留胚胎组织特点的肿瘤。祖细胞(progenitorcell)：存在于胎儿或成体组织中，部分地特化化，分裂产生继续分裂的祖细胞或分化的细胞。二、干细胞的分类按分化潜能大小来分类:全能干细胞（Totipotentstemcell）：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（pluripotentste

4、mcell）：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（multipotentstemcell），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。根据来源来分:来源于胚胎---胚胎干细胞ESC（EmbryonicStemCell）胚胎性生殖细胞EGC（EmbryonicGermCell）来源于成体---成体干细胞ASC（Adult-derivedStemCell）13根据干细胞组织

5、发生的名称进行分类:胎胎干细胞造血干细胞骨髓间质干细胞肌肉干细胞成骨干细胞内胚层干细胞视网膜干细胞胰腺干细胞三、胚胎干细胞1、来源：(1)发育良好的囊胚，从中分离内细胞群细胞ES细胞(2)从5-9周的胚胎生殖腺中分离出人的EG细胞（embryonicgerminatecells）(3)恶性胚胎肿瘤或畸胎瘤细胞（embryonalcarcinoma,EC)(4)生殖克隆（治疗性克隆）：体细胞核转移（SCNT）132、胚胎干细胞的分离酶消化免疫方法去除滋养层细胞流式细胞仪分离法3、培养条件：(1)特殊的培养液：用DMEM培养液，其中胎牛血清的浓度和质量

6、很重要，还要加非必须氨基酸；β-巯基乙醇。(2)以人或胚鼠的成纤维细胞为饲养细胞。(3)必须加入LIF，抑制细胞分化。4、胚胎干细胞诱导分化（1）加入诱导细胞分化的因子或化学物质，如VGEF、bFGF、DMSO和RA等（2）将ES细胞与特定的细胞共培养13（3）将某种分化诱导因子的基因转入ES细胞内5.ES细胞的全能性主要体现在以下几方面：①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；②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

7、胚层组织；③直接分化。通过控制ES细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，ES细胞可直接分化成某特定种系细胞，例如将神经决定基因NeuroD2和NeuroD3转人ES细胞，可使之分化为神经细胞；④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（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为ES细胞的标准。6、ES细胞的应用前景及面临的难题ES细胞的应用前景：研究哺乳动物个体发生发育规律研究细胞分化研究基因功能生产转基因动物ES细胞治疗性克隆研究细胞癌变机理及新药物的筛选ES研究面临的难题13

8、（1）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。如何平衡这一对矛盾,必须筛选适宜的培养条件。目前在ES细胞研