醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)課件：干細胞

1、干細胞 Stem Cell北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細胞生物學(xué)系楊 華 82801476E-mail: 內(nèi)容要求掌握干細胞的概念、特點及類型掌握成體干細胞在組織更新中的作用熟悉誘導(dǎo)性多能干細胞的建立原理了解干細胞的應(yīng)用前景第一節(jié)、干細胞概述（一）、 概念 干細胞是指具有自我復(fù)制和分化潛能的細胞。 干細胞有絲分裂終末分化細胞分化子細胞自我復(fù)制Self-renew（二）、干細胞特點干細胞具有無限分裂的能力；干細胞是未分化的細胞；干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中選擇其一：（1）保持親代特征仍作為干細胞；（2）向終末分化。 干細胞分裂模式：（1）對稱分裂（symmetry division）（2）不對稱

2、分裂 （asymmetry division）（三）、干細胞類型哺乳動物早期發(fā)育期間細胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細胞團上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎干細胞類型（按分化潛能分）全能干細胞多能干細胞專能干細胞干細胞類型（按來源分）胚胎干細胞 (embryonic stem cells, ES cells)成體干細胞 (adult stem cells)第二節(jié)、胚胎干細胞（一）胚胎干細胞建系（二）胚胎干細胞鑒定嵌合體動物模型小鼠成瘤體外分化培養(yǎng) （1）嵌合體動物模型 （2）小鼠成瘤ES細胞接種至同種或免疫缺陷小鼠皮下。 （3）體外分化培養(yǎng)ES細胞在體外自發(fā)分化或誘導(dǎo)分化。

3、（3）體外分化培養(yǎng)ES細胞在體外自發(fā)分化或誘導(dǎo)分化。第三節(jié)、成體干細胞成體干細胞造血干細胞間充質(zhì)干細胞紅細胞白細胞肥大細胞纖維細胞脂肪細胞（一）成體干細胞與組織更新表皮的更新血細胞的更新1. 表皮的更新與分化表皮由大量角質(zhì)細胞構(gòu)成，其分化特征是能夠合成角質(zhì)素，使表皮更加結(jié)實?；准毎╞asal cells）:附著于基底膜的細胞，只有基底細胞是可分裂的。棘細胞（prickle cells）：基底細胞上面數(shù)層較大的細胞，由于其含有橋粒結(jié)構(gòu)，光鏡下呈針尖樣，故得名。顆粒細胞（granular cells）：棘細胞上一薄層染色較深的細胞層，形成一個不透水的屏障。也是內(nèi)外表皮的分界標(biāo)志，其外側(cè)為表皮的

4、外層。表皮的更新與分化過程基底細胞分裂，數(shù)量增加，一些細胞被擠到棘細胞層，開始了分化的第一步當(dāng)細胞到達顆粒層，胞核及胞質(zhì)中的細胞器開始丟失，轉(zhuǎn)變?yōu)榻琴|(zhì)化的鱗狀細胞表層不斷衰老脫落的鱗狀上皮細胞由下層不斷分化成熟的表皮細胞補充替代表皮的更新機制 基底細胞分裂產(chǎn)生子代細胞，子代細胞中的一部分分化后離開基底層，而另一部分像親代那樣維持不分化的狀態(tài)。 基底細胞必須與基膜接觸才能維持其不分化狀態(tài)，一旦失去與基膜的接觸將觸發(fā)細胞終末分化?；准毎姆只芰?細胞分裂能力與整合素（integrin）1表達水平正相關(guān)。因此與基底膜接觸的基底細胞并不一定是干細胞。2. 血細胞的更新與分化多能造血干細胞逐步定向形

5、成各種血液細胞集落刺激因子調(diào)節(jié)造血干細胞的分化細胞分化抗原作為分化各階段的表面標(biāo)志造血干細胞分化示意圖造血干細胞(多向性)原紅細胞(定向性)粒系巨噬定向干細胞原巨核細胞(定向性)淋巴母細胞網(wǎng)織紅細胞紅細胞原單核細胞單核細胞巨噬細胞原粒細胞粒細胞(中性、嗜堿、嗜酸性)巨核細胞血小板淋巴細胞影響造血干細胞分化潛能的因素將骨髓造血干細胞體外培養(yǎng)在骨髓間質(zhì)細胞上，可維持造血過程數(shù)年之久。當(dāng)失去與骨髓間質(zhì)細胞的接觸即失去干細胞的潛能。造血干細胞表面表達Notch1受體，與骨髓間質(zhì)細胞表達的Notch1配體結(jié)合有助于維持不分化的狀態(tài)。集落刺激因子 集落刺激因子（colony-stimulating fac

6、tors、CSF）: 能夠刺激體外培養(yǎng)的造血細胞分裂增殖形成集落的信號因子。集落刺激因子對造血干細胞分化的調(diào)節(jié)集落刺激因子通過調(diào)控細胞分裂速度、分裂次數(shù)等調(diào)節(jié)造血干細胞的分化集落刺激因子是維持造血干細胞存活的必要條件，否則細胞將會凋亡。細胞分化抗原細胞分化抗原（ cluster of differention、CD）： 細胞在不同分化階段生成的特異性蛋白標(biāo)記物。不同的分化抗原可作為血液細胞分化各個階段的表面標(biāo)志。第四節(jié)、干細胞的應(yīng)用1. 干細胞與腫瘤2. 干細胞與治療性克隆干細胞與腫瘤 腫瘤干細胞2. 誘導(dǎo)腫瘤干細胞分化干細胞與治療性克隆第五節(jié)、誘導(dǎo)性多能干細胞（一）、 概念 iPS (induced pluripotent stem cells) : 體細胞重編程為類似ES的干細胞。（二）、 iPS的建立1. iPS的誘導(dǎo)2. iPS的培養(yǎng)3. iPS的鑒定（三）、 iPS的應(yīng)用前景1. iPS全能性作為發(fā)育生物學(xué)的 研究模型（四倍體補償技術(shù)）2. iPS用于治療3. iPS用于建立疾病模型（四）、 iPS存在的問題1. 安全性2. 技術(shù)性參考書醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)（第二版） 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社 周柔麗主編醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)（第一版） 科學(xué)出版社 湯雪明主編醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)（第一版） 人民衛(wèi)生出版社 宋金丹主編醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)（第