干细胞研究061106.doc
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参见附件(46KB)。
第一节：干细胞生物学
一、概念
干细胞(stem cells)：来自于胚胎、胎儿或成体内具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞，能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞，同时还能分化为祖细胞。
祖细胞(progenitor cells):祖细胞是相对于干细胞而言，其分化能力和自我更新能力受到一定限制，仅具有单向或双向分化潜能，或其干细胞特性只能维持较短的时间。
前体细胞(precursor cell):是一个不太严格的术语，是指一类在发育进展中较其它细胞处于更早阶段的细胞，可统称干细胞和祖细胞。
二、干细胞的分类
1、 发生学来源分类：
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)
成体干细胞(somatic stem cell)
2、 分化潜能分类：
全能干细胞(totipotent stem cell) 受精卵
多潜能干细胞(pluripotent stem cell) 胚胎干细胞
多能干细胞(multipotent stem cell)造血干细胞
单能干细胞(unipotent stem cell) 成肌细胞
1、胚胎性干细胞
来自于胚胎，具有高度自我更新和多向分化潜能( pluripotent )的未分化细胞。可以分化为内、中外三个胚层的各类细胞。
胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES)
胚胎生殖细胞(embryonic germ cells，EG)
胚胎癌细胞(embryonic carcinoma cells，EC)
2、成体干细胞(somatic stem cell)
指存在于人或动物的已分化组织中的未分化细胞。具有自我更新，有限多向分化潜能(multipotenttial)，在自然条件下倾向于分化为所在组织的各种细胞，在特定条件诱导下，可以横向分化(transdifferentiation)成其他组织的功能细胞。
如：神经干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞、血管内皮干细胞、肠干细胞、肌肉干细胞、胰腺干细胞、角膜干细胞、肝脏干细胞、成骨干细胞
三、哺乳动物干细胞的基本特征
1、形态特征：圆形，体积较小，核质比高，离体培养可产生密集的多细胞克隆。
2、具有自身特异性标记，一旦分化此标记不再表达。干细胞标志可以作为评价其分化程度3、具有种属特异性，如小鼠胚胎干细胞表达胚胎阶段性特异抗原-1(SSEA-1)，不表达SSEA-3或SSEA-4；人胚胎干细胞表达SSEA-3或SSEA-4。
4、干细胞对Hoechst33324和Rhodamine 123染料不着色。
5、 干细胞的增殖特征：(1) 自我更新：通过分裂产生至少一个干细胞(2)群体不对称分裂，使干细胞增殖系统处于相对稳定状
6、干细胞的分化特征
(1)同源细胞逐渐变为形态、功能和生化特征等性质稳定的另一类型细胞的过程称
(2)分化潜能能：全能干细胞、多潜能干细胞、单能干细胞、5、干细胞的可塑性：是指干细胞在适当的条件下可以发生转分化和去分化
(1)干细胞的转分化(横向分化)
(2)干细胞的去分化：一种干细胞向其前体细胞逆向转化称为干细胞的去分化
6、细胞增殖与分化的微环境
干细胞巢(stem cell nich)：干细胞在组织中的居所
干细胞微环境：生存的微环境中控制干细胞增殖与分化外部信号分子
四、胞的分离纯化
细胞分离：是将组织材料分散制成细胞悬液后，从中获取目的细胞过程。
细胞纯化：从原代培养前成分混杂的异质性细胞悬液中或者从培养物中获得单一类型细胞的过程。
细胞富集：许多情况下，细胞分离和纯化并不是完全彻底的，培养物中只能达到某种细胞为主(占绝大多数)的程度。
五、胚胎干细胞与成体干细胞在研究和应用方面的优缺点：
(一)胚胎干细胞：1、具有发育全能性2、具有种系传递能力3、能够形成嵌合体动物4、胚胎干细胞易于进行 基因改造操作
(二)成体干细胞在研究和应用方面具有以下优点：
1、自体移植避免了免疫排斥2、在正常情况下处于静止状态，只有在病理情况下才显
示出一定的自我更新潜能3、分化潜能比较局限，易诱导向特定组织细胞分化，可以直接用于体内组织的原位修复4、 某种类型有向同种组织的损伤部位迁移的趋势
5、 分离和使用成体干细胞不存在伦理学问题
成体干细胞的应用还受到以下因素的制约：
1、目前尚未在人体的所有部位分离出成体干细胞2、在一些遗传性疾病中，遗传错误也会出现在患者的干细胞3、成体干细胞没有胚胎干细胞的增殖能力强
第二节：
胚胎干细胞 (embryonic stem cell，ESC)
来自于胚胎，具有高度自我更新和多向分化潜能( pluripotent )的未分化细胞。可以分化为内、中、三个胚层的各类细胞。
一、胚胎性干细胞的三种类型：1、细胞(embryonic stem cells，ES)2、生殖细胞(embryonic germ cells，EG)3、癌细胞(embryonic carcinoma cells，EC)
二、hESC的获得：1内细胞团2、胚胎生殖嵴3、从移植细胞
三、胚胎干细胞的主要特征
1、形态特征：细胞圆形或卵圆形，体积小，核质比大，呈紧密堆积的岛状生长。
2、生化特征：(1)硷性磷酸酶(2)转录因子Oct-4(3)胚胎阶段性特异抗原(SSEA)
并有种属差异(4)端粒酶
3、生理功能特征；增殖： ①对称分裂是无限增殖能力的基础②生长在饲养层(feed layer)上或添加分化抑制因子(LIF) ③需生长因子
(2)多向分化潜能 ①将胚胎干细胞植入免疫缺陷小鼠皮下可产生畸胎瘤
②无饲养层培养悬浮生长成拟胚体③可诱导分化为各种成体干细胞
四、胚胎干细胞的研究价值
(一)是发育生物学基础研究的理想材料：究细胞分化、研究基因功能、研究基因表达
(二)研究人胚胎干细胞应用价值：胚胎发育机制及影响因素的研究、用于药物机理及毒性实验的研究、少人体和动物的实验及临床研究。
第三节：成体干细胞
一、概念与特点
成体干细胞(somatic stem cell)又叫组织干细胞(tissue stem cell )
指存在于人或动物的已分化组织中的未分化细胞。具有自我更新，有限多向分化潜能，在自然条件下倾向于分化为所在组织的各种细胞，在特定条件诱导下，可以横向分化成其他组织的功能细胞。在成体组织内具有自我更新能力能分化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞。
成体干细胞的可塑性:在多数情况下，成体干细胞分化为 与其组织来源一致的细胞，但是在某些情况下，成体干细胞的分化并不遵循该规律，表现出很强的跨系或跨胚层分化潜能，人们称其为干细胞的"可塑性"。
干细胞的应用前景：
(1)作为细胞治疗与组织器官替代治疗的种子细胞
(2) 探讨胚胎发育的调控机制
(3)作为疾病基因治疗的载体
(4)利用胚胎干细胞体外整合外源基因，研究基因功能
(5)药物筛选平台的建立，药理研究与新药开发
二、造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC
三、间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC MSC )
四、、上皮干细胞(epithelial stem cell)
五、神经干细胞(neural stem cell)
六、余的成体干细胞：肠干细胞、肌肉干细胞、胰腺干细胞、角膜干细胞、肝脏干细胞、成骨干细胞
第一节：干细胞生物学
一、概念
干细胞(stem cells)：来自于胚胎、胎儿或成体内具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞，能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞，同时还能分化为祖细胞。
祖细胞(progenitor cells):祖细胞是相对于干细胞而言，其分化能力和自我更新能力受到一定限制，仅具有单向或双向分化潜能，或其干细胞特性只能维持较短的时间。
前体细胞(precursor cell):是一个不太严格的术语，是指一类在发育进展中较其它细胞处于更早阶段的细胞，可统称干细胞和祖细胞。
二、干细胞的分类
1、 发生学来源分类：
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)
成体干细胞(somatic stem cell)
2、 分化潜能分类：
全能干细胞(totipotent stem cell) 受精卵
多潜能干细胞(pluripotent stem cell) 胚胎干细胞
多能干细胞(multipotent stem cell)造血干细胞
单能干细胞(unipotent stem cell) 成肌细胞
1、胚胎性干细胞
来自于胚胎，具有高度自我更新和多向分化潜能( pluripotent )的未分化细胞。可以分化为内、中外三个胚层的各类细胞。
胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES)
胚胎生殖细胞(embryonic germ cells，EG)
胚胎癌细胞(embryonic carcinoma cells，EC)
2、成体干细胞(somatic stem cell)
指存在于人或动物的已分化组织中的未分化细胞。具有自我更新，有限多向分化潜能(multipotenttial)，在自然条件下倾向于分化为所在组织的各种细胞，在特定条件诱导下，可以横向分化(transdifferentiation)成其他组织的功能细胞。
如：神经干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞、血管内皮干细胞、肠干细胞、肌肉干细胞、胰腺干细胞、角膜干细胞、肝脏干细胞、成骨干细胞
三、哺乳动物干细胞的基本特征
1、形态特征：圆形，体积较小，核质比高，离体培养可产生密集的多细胞克隆。
2、具有自身特异性标记，一旦分化此标记不再表达。干细胞标志可以作为评价其分化程度3、具有种属特异性，如小鼠胚胎干细胞表达胚胎阶段性特异抗原-1(SSEA-1)，不表达SSEA-3或SSEA-4；人胚胎干细胞表达SSEA-3或SSEA-4。
4、干细胞对Hoechst33324和Rhodamine 123染料不着色。
5、 干细胞的增殖特征：(1) 自我更新：通过分裂产生至少一个干细胞(2)群体不对称分裂，使干细胞增殖系统处于相对稳定状
6、干细胞的分化特征
(1)同源细胞逐渐变为形态、功能和生化特征等性质稳定的另一类型细胞的过程称
(2)分化潜能能：全能干细胞、多潜能干细胞、单能干细胞、5、干细胞的可塑性：是指干细胞在适当的条件下可以发生转分化和去分化
(1)干细胞的转分化(横向分化)
(2)干细胞的去分化：一种干细胞向其前体细胞逆向转化称为干细胞的去分化
6、细胞增殖与分化的微环境
干细胞巢(stem cell nich)：干细胞在组织中的居所
干细胞微环境：生存的微环境中控制干细胞增殖与分化外部信号分子
四、胞的分离纯化
细胞分离：是将组织材料分散制成细胞悬液后，从中获取目的细胞过程。
细胞纯化：从原代培养前成分混杂的异质性细胞悬液中或者从培养物中获得单一类型细胞的过程。
细胞富集：许多情况下，细胞分离和纯化并不是完全彻底的，培养物中只能达到某种细胞为主(占绝大多数)的程度。
五、胚胎干细胞与成体干细胞在研究和应用方面的优缺点：
(一)胚胎干细胞：1、具有发育全能性2、具有种系传递能力3、能够形成嵌合体动物4、胚胎干细胞易于进行 基因改造操作
(二)成体干细胞在研究和应用方面具有以下优点：
1、自体移植避免了免疫排斥2、在正常情况下处于静止状态，只有在病理情况下才显
示出一定的自我更新潜能3、分化潜能比较局限，易诱导向特定组织细胞分化，可以直接用于体内组织的原位修复4、 某种类型有向同种组织的损伤部位迁移的趋势
5、 分离和使用成体干细胞不存在伦理学问题
成体干细胞的应用还受到以下因素的制约：
1、目前尚未在人体的所有部位分离出成体干细胞2、在一些遗传性疾病中，遗传错误也会出现在患者的干细胞3、成体干细胞没有胚胎干细胞的增殖能力强
第二节：
胚胎干细胞 (embryonic stem cell，ESC)
来自于胚胎，具有高度自我更新和多向分化潜能( pluripotent )的未分化细胞。可以分化为内、中、三个胚层的各类细胞。
一、胚胎性干细胞的三种类型：1、细胞(embryonic stem cells，ES)2、生殖细胞(embryonic germ cells，EG)3、癌细胞(embryonic carcinoma cells，EC)
二、hESC的获得：1内细胞团2、胚胎生殖嵴3、从移植细胞
三、胚胎干细胞的主要特征
1、形态特征：细胞圆形或卵圆形，体积小，核质比大，呈紧密堆积的岛状生长。
2、生化特征：(1)硷性磷酸酶(2)转录因子Oct-4(3)胚胎阶段性特异抗原(SSEA)
并有种属差异(4)端粒酶
3、生理功能特征；增殖： ①对称分裂是无限增殖能力的基础②生长在饲养层(feed layer)上或添加分化抑制因子(LIF) ③需生长因子
(2)多向分化潜能 ①将胚胎干细胞植入免疫缺陷小鼠皮下可产生畸胎瘤
②无饲养层培养悬浮生长成拟胚体③可诱导分化为各种成体干细胞
四、胚胎干细胞的研究价值
(一)是发育生物学基础研究的理想材料：究细胞分化、研究基因功能、研究基因表达
(二)研究人胚胎干细胞应用价值：胚胎发育机制及影响因素的研究、用于药物机理及毒性实验的研究、少人体和动物的实验及临床研究。
第三节：成体干细胞
一、概念与特点
成体干细胞(somatic stem cell)又叫组织干细胞(tissue stem cell )
指存在于人或动物的已分化组织中的未分化细胞。具有自我更新，有限多向分化潜能，在自然条件下倾向于分化为所在组织的各种细胞，在特定条件诱导下，可以横向分化成其他组织的功能细胞。在成体组织内具有自我更新能力能分化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞。
成体干细胞的可塑性:在多数情况下，成体干细胞分化为 与其组织来源一致的细胞，但是在某些情况下，成体干细胞的分化并不遵循该规律，表现出很强的跨系或跨胚层分化潜能，人们称其为干细胞的"可塑性"。
干细胞的应用前景：
(1)作为细胞治疗与组织器官替代治疗的种子细胞
(2) 探讨胚胎发育的调控机制
(3)作为疾病基因治疗的载体
(4)利用胚胎干细胞体外整合外源基因，研究基因功能
(5)药物筛选平台的建立，药理研究与新药开发
二、造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC
三、间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC MSC )
四、、上皮干细胞(epithelial stem cell)
五、神经干细胞(neural stem cell)
六、余的成体干细胞：肠干细胞、肌肉干细胞、胰腺干细胞、角膜干细胞、肝脏干细胞、成骨干细胞
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