细胞分化与干细胞
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• 下边的几个最新的研究成果进一步说明包括人在内的高 等生物的成体干细胞依然有明确的分化能力。
从成年小白鼠未发育的脑干细胞转变为肌肉细胞
Angelo Vescovi 和 Giulio Cossu, 在 the Institute for Stem Cell Research in Milan 2000 9 20 他们也用成年人志愿者的神经干细胞实现了同样的工作
• 成体干细胞：特定组织中的非特异
性细胞，能无限制Hale Waihona Puke Baidu分裂和自我更
新。所产生的子细胞有两种结果，
一是保持亲代特性，仍作为干细胞；
二是不可逆地向终末方向发展，成 为一至几种类型的特定细胞。
干细胞分类
• Totipotent stem cell: 全能干细胞, 如受精卵 • pluripotent stem cell: 多能干细胞，如囊胚中
的内囊细胞
• multipotent stem cell: 专能干细胞，如造血
干细胞
干细胞命运各不相同，但分化机制
相似：调控基因指导特异性基因的转录及特
定蛋白质的合成，从而细胞逐步发展为具有
专门功能的特定细胞类型。 同样，干细胞也对邻近细胞的生长信号 发生反应，导致特定基因活化及相应蛋白质 合成，参与细胞分化，运动，或与其它细胞 作用以形成组织。
Recent experiments in mice suggest that when neural stem cells were placed into the bone marrow, they appeared to produce a variety of blood cell types. • Studies with rats have indicated that stem cells found in the bone marrow were able to produce liver cells.
化能力。在个体发育整个过程中，由于干
细胞的存在使细胞分化不断进行。
• 干细胞是具有无限期产生各种分化细胞能力的细胞。它 是各种干细胞的统称。通常认为干细胞有几个主要特征： • 它们是未分化的，但具有分化成各种特定细胞的 能力； • 它们可无限地分裂产生大量后裔; • 其子细胞有两种命运，保持为干细胞或分化为特 定细胞。
怎样得到 pluripotent stem cell?
• 1998年美国有两个小组分别培养出了人多能 ( pluripotent )干细胞：
• James A. Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人胚胎组 织中培养出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后， 将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。 经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚 胎干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得15－20个细胞用于培养。 • John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组也从 人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后5－9周 人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。由此培 养的细胞株，证实具有巨能干细胞的特征。
细胞分化
指多细胞生物成长发育中，在一些内 在机制作用下，细胞在结构、形态、生理 功能及生化特征等方面逐渐产生稳定性差 异，成为多种不同的细胞类型，以形成个 体不同的组织、器官和系统。
干细胞
受精卵发育按严格的模式和时间次序
发展，发育初级的细胞并非包含成形的形
体，而是具备发育为完整个体的潜力。
这种潜力，来自一组称为干细胞的分
影响成体干细胞应用的某些因素：
• • • • • A. 当前并没有在所以人体组织中发现成体干 细胞； B. 成体干细胞含量极少，很难分离与纯化； C. 对某些病人来说，可能： 疾病的进程等不到足量干细胞的培养； 病人自身基因组有遗传缺陷；
干细胞的应用价值
• 人类胚胎干细胞研究的重要性至少表现在以下几个方面： • 一、生物学与医学基础研究： • 人类干细胞是机体早期发育的极好模型。过去，人类发育生 物学研究经常受到很多实际问题和伦理学的限制，因此只有使用 动物模型。有了胚胎干细胞就可以直接在人类组织上研究早期发 育出现的复杂事件和细胞分化的原初过程。关键是找到特定的因 子，它们控制着与发育和分化过程相关的基因的打开和关闭。这 一研究也必然为了解非正常细胞分化（如：肿瘤等）的原因提供 线索。 • 二、医疗实践 • 细胞移植 • 药物设计
• 干细胞有两方面区别于其它细胞的特征： 1，
可分化为与自身完全相同的细胞，
2，可生产出特异性分化的细胞。 • 根据个体发育过程中出现的先后次序不同， 干细胞可分为两类：胚胎干细胞及成体干细 胞。
• 胚胎干细胞，又称全能干细胞，存在 于未发育成熟的胚胎，高水平表达端 粒酶，可分化为除构成脐胎盘，脐带 等之外的任何一种特定类型细胞。即 能长成动物的任何组织和器官。
（原始生殖细胞）
干细胞培养过程
(胚泡）
（外胚层）
（内胚层）
（中胚层）
（肠内皮）
成年个体的干细胞研究
• 成体干细胞研究是干细胞研究中最激动人心的部分。它 可以有效地防止组织排斥，可以避免伦理学、法律系方 面的争论。 • 1. 成体干细胞是否具有胚胎干细胞那样的分化潜力？
• 大量的动物实验证明了成体干细胞具有很强的分化能力。如：
从成年小白鼠未发育的脑干细胞转变为肌肉细胞
Angelo Vescovi 和 Giulio Cossu, 在 the Institute for Stem Cell Research in Milan 2000 9 20 他们也用成年人志愿者的神经干细胞实现了同样的工作
• 成体干细胞：特定组织中的非特异
性细胞，能无限制Hale Waihona Puke Baidu分裂和自我更
新。所产生的子细胞有两种结果，
一是保持亲代特性，仍作为干细胞；
二是不可逆地向终末方向发展，成 为一至几种类型的特定细胞。
干细胞分类
• Totipotent stem cell: 全能干细胞, 如受精卵 • pluripotent stem cell: 多能干细胞，如囊胚中
的内囊细胞
• multipotent stem cell: 专能干细胞，如造血
干细胞
干细胞命运各不相同，但分化机制
相似：调控基因指导特异性基因的转录及特
定蛋白质的合成，从而细胞逐步发展为具有
专门功能的特定细胞类型。 同样，干细胞也对邻近细胞的生长信号 发生反应，导致特定基因活化及相应蛋白质 合成，参与细胞分化，运动，或与其它细胞 作用以形成组织。
Recent experiments in mice suggest that when neural stem cells were placed into the bone marrow, they appeared to produce a variety of blood cell types. • Studies with rats have indicated that stem cells found in the bone marrow were able to produce liver cells.
化能力。在个体发育整个过程中，由于干
细胞的存在使细胞分化不断进行。
• 干细胞是具有无限期产生各种分化细胞能力的细胞。它 是各种干细胞的统称。通常认为干细胞有几个主要特征： • 它们是未分化的，但具有分化成各种特定细胞的 能力； • 它们可无限地分裂产生大量后裔; • 其子细胞有两种命运，保持为干细胞或分化为特 定细胞。
怎样得到 pluripotent stem cell?
• 1998年美国有两个小组分别培养出了人多能 ( pluripotent )干细胞：
• James A. Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人胚胎组 织中培养出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后， 将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。 经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚 胎干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得15－20个细胞用于培养。 • John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组也从 人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后5－9周 人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。由此培 养的细胞株，证实具有巨能干细胞的特征。
细胞分化
指多细胞生物成长发育中，在一些内 在机制作用下，细胞在结构、形态、生理 功能及生化特征等方面逐渐产生稳定性差 异，成为多种不同的细胞类型，以形成个 体不同的组织、器官和系统。
干细胞
受精卵发育按严格的模式和时间次序
发展，发育初级的细胞并非包含成形的形
体，而是具备发育为完整个体的潜力。
这种潜力，来自一组称为干细胞的分
影响成体干细胞应用的某些因素：
• • • • • A. 当前并没有在所以人体组织中发现成体干 细胞； B. 成体干细胞含量极少，很难分离与纯化； C. 对某些病人来说，可能： 疾病的进程等不到足量干细胞的培养； 病人自身基因组有遗传缺陷；
干细胞的应用价值
• 人类胚胎干细胞研究的重要性至少表现在以下几个方面： • 一、生物学与医学基础研究： • 人类干细胞是机体早期发育的极好模型。过去，人类发育生 物学研究经常受到很多实际问题和伦理学的限制，因此只有使用 动物模型。有了胚胎干细胞就可以直接在人类组织上研究早期发 育出现的复杂事件和细胞分化的原初过程。关键是找到特定的因 子，它们控制着与发育和分化过程相关的基因的打开和关闭。这 一研究也必然为了解非正常细胞分化（如：肿瘤等）的原因提供 线索。 • 二、医疗实践 • 细胞移植 • 药物设计
• 干细胞有两方面区别于其它细胞的特征： 1，
可分化为与自身完全相同的细胞，
2，可生产出特异性分化的细胞。 • 根据个体发育过程中出现的先后次序不同， 干细胞可分为两类：胚胎干细胞及成体干细 胞。
• 胚胎干细胞，又称全能干细胞，存在 于未发育成熟的胚胎，高水平表达端 粒酶，可分化为除构成脐胎盘，脐带 等之外的任何一种特定类型细胞。即 能长成动物的任何组织和器官。
（原始生殖细胞）
干细胞培养过程
(胚泡）
（外胚层）
（内胚层）
（中胚层）
（肠内皮）
成年个体的干细胞研究
• 成体干细胞研究是干细胞研究中最激动人心的部分。它 可以有效地防止组织排斥，可以避免伦理学、法律系方 面的争论。 • 1. 成体干细胞是否具有胚胎干细胞那样的分化潜力？
• 大量的动物实验证明了成体干细胞具有很强的分化能力。如：