第十五章細胞分化與胚胎發(fā)育詳解

第十五章細胞分化與胚胎發(fā)育詳解演示文稿第一頁，共三十二頁。優(yōu)選第十五章細胞分化與胚胎發(fā)育第二頁，共三十二頁。細胞分化第三頁，共三十二頁。第一節(jié)細胞分化一、細胞分化的基本概念二、細胞的全能性與多能干細胞三、影響細胞分化的因素第四頁，共三十二頁。一、重要的名詞細胞分化；管家基因/組織特異性基因；轉(zhuǎn)分化/重編程；細胞全能性/多能性；干細胞/誘導(dǎo)多能干細胞；終末分化；決定子/“決定早于分化”第五頁，共三十二頁。植物細胞的全能性第六頁，共三十二頁。干細胞（stemcell）定義：具有無限制自我更新能力、同時也可分化成特定組織的細胞，在細胞發(fā)育過程中處于較原始階段。包括：

胚胎干細胞

成體干細胞：上皮干細胞

造血干細胞

神經(jīng)干細胞

肌肉干細胞

第七頁，共三十二頁。細胞重編程(ReprogrammingvCells)指分化的細胞在特定的條件下被逆轉(zhuǎn)后恢復(fù)到全能性狀態(tài),或者形成胚胎干細胞系,或者進一步發(fā)育成一個新的個體的過程?！胺道线€童”

第八頁，共三十二頁。個體中所有不同種類的細胞的遺傳背景完全一樣；分化細胞彼此之間在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能方面的不同是由于其擁有不同的蛋白質(zhì)所致；細胞分化中最顯著的特點是分化狀態(tài)的穩(wěn)定性；雖然細胞分化是一種相對穩(wěn)定和持久的過程,但是在一定的條件下,細胞分化又是可逆的。二、重要的問題1、分化細胞的特點？第九頁，共三十二頁。組合調(diào)控的作用機制示意圖2、組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達。第十頁，共三十二頁。黏菌繁殖過程示意圖第十一頁，共三十二頁。造血干細胞逐級分化為各種類型的血細胞3、多能干細胞？第十二頁，共三十二頁。誘導(dǎo)多能干細胞（iPS）建系過程的示意圖3、誘導(dǎo)多能干細胞iPS

(inducedpluripotentstemcells)？第十三頁，共三十二頁。人體胚胎干細胞(hES)優(yōu)點：有潛力在體內(nèi)發(fā)育成任何細胞類型。缺點：(l)供體卵母細胞的來源困難,ES細胞建系效率低；(2)免疫排斥反應(yīng)；(3)ES細胞具有成瘤性；(4)體外保持ES細胞全能性的條件非常復(fù)雜；(5)倫理學(xué)爭論。第十四頁，共三十二頁。誘導(dǎo)多能干細胞（iPS）通過基因轉(zhuǎn)染技術(shù)(genetransfection)將某些轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入動物或人的體細胞,使體細胞直接重構(gòu)成為胚胎干細胞（embryonicstemcell,ESC）細胞樣的多潛能細胞。iPS細胞不僅在細胞形態(tài)、生長特性、干細胞標志物表達等方面與ES細胞非常相似,而且在DNA甲基化方式、基因表達譜、染色質(zhì)狀態(tài)、形成嵌合體動物等方面也與ES細胞幾乎完全相同。

第十五頁，共三十二頁。iPS優(yōu)點與經(jīng)典的胚胎干細胞技術(shù)和體細胞核移植技術(shù)不同，iPS技術(shù)不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學(xué)的問題。利用iPS技術(shù)可以用病人自己的體細胞制備專用的干細胞，所以不會有免疫排斥的問題。

第十六頁，共三十二頁。iPS缺點比如，添加4個“重新編程”基因或取代疾病細胞中有缺陷基因的方法都可能有導(dǎo)致癌癥的副作用。第十七頁，共三十二頁。iPS發(fā)展歷程2006年日本京都大學(xué)山中伸彌ShinyaYamanaka領(lǐng)導(dǎo)的實驗室在世界著名學(xué)術(shù)雜志《細胞》上率先報道了iPS的研究。他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這4種轉(zhuǎn)錄因子引入小鼠胚胎或皮膚纖維母細胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細胞在形態(tài)、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等都與胚胎干細胞極為相似。

第十八頁，共三十二頁。第十九頁，共三十二頁。2007年末，Thompson實驗室(美國Wisconsin大學(xué))和山中伸彌實驗室?guī)缀跬瑫r報道，利用iPS技術(shù)同樣可以誘導(dǎo)人皮膚纖維母細胞成為幾乎與胚胎干細胞完全一樣的多能干細胞。所不同的是日本實驗室依然采用了用逆轉(zhuǎn)錄病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4

4種因子組合，而Thompson實驗室則采用了以慢病毒載體引入OCT4、SOX2加NANOG和LIN28這種因子組合。這些研究成果被美國《科學(xué)》雜志列為2007年十大科技突破中的第2位。第二十頁，共三十二頁。2008年，哈佛大學(xué)GeorgeDaley實驗室利用誘導(dǎo)細胞重新編程技術(shù)把采自10種不同遺傳病患者病人的皮膚細胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS，這些細胞將會在建立疾病模型、藥物篩選等方面發(fā)揮重要作用。美國科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，iPS可在適當誘導(dǎo)條件下定向分化，如變成血細胞，再用于治療疾病。哈佛大學(xué)…….這表明利用誘導(dǎo)重新編程技術(shù)可以直接獲得某一特定組織細胞，而不必先經(jīng)過誘導(dǎo)多能干細胞這一步。第二十一頁，共三十二頁。2009年，中國科學(xué)家于2008年11月利用iPS細胞培育出小鼠——“小小”。中國科學(xué)院動物研究所周琪研究員和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院曾凡一研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組合作完成的工作表明，利用iPS細胞能夠得到成活的具有繁殖能力的小鼠，從而在世界上第一次證明了iPS細胞與胚胎干細胞具有相似的多能性?？茖W(xué)家表示，這一研究成果表明iPS干細胞或許同胚胎干細胞一樣可以作為治療各種疾病的潛在來源?！稌r代周刊》2009年十大醫(yī)學(xué)突破

第二十二頁，共三十二頁。2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎京都大學(xué)物質(zhì)-細胞統(tǒng)合系統(tǒng)據(jù)點iPS細胞研究中心主任長山中伸彌和英國發(fā)育生物學(xué)家約翰-戈登因在細胞核重新編程研究領(lǐng)域的杰出貢獻而獲獎。第二十三頁，共三十二頁。人類治療性克隆與再生醫(yī)學(xué)的設(shè)想第二十四頁，共三十二頁。人的胚胎干細胞誘導(dǎo)分化成胰島β細胞第二十五頁，共三十二頁。5、影響細胞分化的因素？受精卵細胞質(zhì)的不均一性；胞外信號分子；胞間相互作用與位置效應(yīng)；細胞記憶與決定；環(huán)境；染色質(zhì)變化與基因重組。第二十六頁，共三十二頁。第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細胞分化一、生殖細胞的分化二、早期胚胎發(fā)育過程中的細胞分化三、果蠅胚胎早期發(fā)育中的細胞