干細(xì)胞技的學(xué)習(xí)教案

干細(xì)胞技的學(xué)習(xí)教案第1頁/共34頁一、干細(xì)胞概述1、概念：干細(xì)胞是動(dòng)物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我復(fù)制和不同程度分化潛能的一些細(xì)胞。在一定條件下，能分裂、產(chǎn)生出表現(xiàn)型和基因型都和自己完全相同的子細(xì)胞，同時(shí)還能分化為各類祖細(xì)胞和特化細(xì)胞。第2頁/共34頁一、概述干細(xì)胞是重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官功能的理想種子細(xì)胞。干細(xì)胞除了在細(xì)胞治療、組織器官移植、基因治療具重要意義外，還在新基因發(fā)現(xiàn)與基因功能分析、發(fā)育生物學(xué)研究、新藥開發(fā)與藥效以及毒性評估等領(lǐng)域具有重要的意義。第3頁/共34頁一、概述干細(xì)胞研究1999年被Science評為十大科技進(jìn)展之首；2000年再度入選世界十大科技進(jìn)展。美國諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特預(yù)言：

“用不了50年，人類將能夠培育出人體的所有器官。”第4頁/共34頁一、概述2、干細(xì)胞的特征：具有無限增殖分裂的能力；長期保持自我穩(wěn)定的能力；長期保持分化成其它細(xì)胞的可能性；產(chǎn)生新細(xì)胞是對組織（細(xì)胞）損傷的反應(yīng)；以對稱或不對稱兩種方式進(jìn)行生長（由細(xì)胞質(zhì)中調(diào)節(jié)分化蛋白的不均勻分配決定）。第5頁/共34頁2、干細(xì)胞的特征：對稱分裂(symmetriccelldivision),形成兩個(gè)相同的子干細(xì)胞;非對稱分裂(asymmetricccelldivision),即干細(xì)胞分裂后的兩個(gè)子細(xì)胞一個(gè)為干細(xì)胞,而另一個(gè)為祖細(xì)胞,祖細(xì)胞在外界刺激因子的作用下可以向多個(gè)細(xì)胞系的終末期分化。第6頁/共34頁形態(tài)學(xué)特征：細(xì)胞小，核較大，明顯，有1至多個(gè)核仁；細(xì)胞間界限清晰，形態(tài)扁平；堿性磷酸酶（AKP）染色陽性；細(xì)胞克隆如鳥巢狀；2、干細(xì)胞的特征：第7頁/共34頁一、概述3、分類：（1）、按來源分：胚胎干細(xì)胞（ESC）：胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（ICM）原始生殖細(xì)胞（PGC）成體干細(xì)胞（ASC）：骨髓、角膜、皮膚、心臟等第8頁/共34頁一、概述3、分類：（2）、按分化潛能分：全能干細(xì)胞：受精卵及八胞期以前的卵裂球多能干細(xì)胞：骨髓造血干細(xì)胞分化12種血細(xì)胞專能干細(xì)胞：大多數(shù)成體干細(xì)胞，如上皮組織基底層的干細(xì)胞，一般處于穩(wěn)定更新狀態(tài)，組織損傷時(shí)分化起修復(fù)作用。第9頁/共34頁一、概述4、研究進(jìn)展1981年，Evans等獲得小鼠胚胎干細(xì)胞；1990年，Piedrahita等獲得豬和綿羊的胚胎干細(xì)胞；1991年，Meineeke-Tillmann等獲得山羊胚胎干細(xì)胞；1992年，Satio等獲得牛胚胎干細(xì)胞；1992年，Sukoyan等獲得水貂胚胎干細(xì)胞；1993年，Oraves等獲得兔胚胎干細(xì)胞；第10頁/共34頁一、概述1995年，Thomson等獲得恒河猴胚胎干細(xì)胞；1996年，Pain等獲得雞胚胎干細(xì)胞；1997年美國華盛頓大學(xué)的多納爾·托馬斯報(bào)告說，將正常人的骨髓移植到病人體內(nèi)，可以治療造血功能障礙；1998年，Thomson和Shamblott實(shí)驗(yàn)室分別用人的胚泡和早期胚胎的生殖嵴培養(yǎng)出胚胎干細(xì)胞（ES）和生殖嵴干細(xì)胞（Embryonicgermstemcell）；第11頁/共34頁一、概述在一些原本認(rèn)為不可更新的組織中發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞，如：亞腦室區(qū)、側(cè)腦室區(qū)和嗅球的連接處以及海馬區(qū)；目前已發(fā)現(xiàn)存在干細(xì)胞的組織有：骨髓、外周血、臍血、血管、腦、脊髓、皮膚、骨骼肌、肝臟、胰腺、角膜、視網(wǎng)膜、牙齒和消化系統(tǒng)上皮等。第12頁/共34頁一、概述1999年12月，美國科學(xué)家在《美國科學(xué)院院刊》報(bào)告說，小鼠肌肉組織的成體干細(xì)胞可以“橫向分化”為血液細(xì)胞。隨后，世界各國的科學(xué)家相繼證實(shí)，成體干細(xì)胞包括人類的成體干細(xì)胞具有可塑性。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為骨細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞等。避開了倫理爭議和異體免疫排斥問題。第13頁/共34頁一、概述2001年4月，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，從病人臀部和大腿處抽取的脂肪中，含有大量類似干細(xì)胞的細(xì)胞，這些細(xì)胞可以發(fā)育成健康的軟骨和肌肉等。這一發(fā)現(xiàn)有可能使脂肪成為干細(xì)胞的主要來源。2004年12月，法國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過培育人類干細(xì)胞可以將每個(gè)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為200萬個(gè)紅血球。該發(fā)現(xiàn)向著數(shù)十年來批量制造紅細(xì)胞的目標(biāo)又邁進(jìn)了一大步，該研究將最終使得血液短缺成為歷史。第14頁/共34頁一、概述2005年2月加拿大科學(xué)家在人體臍帶中發(fā)現(xiàn)一種新的干細(xì)胞源。這種干細(xì)胞可以生成骨胳、軟骨、肌肉和其他結(jié)締組織。把在結(jié)締組織中發(fā)現(xiàn)的這些干細(xì)胞分離、培養(yǎng)幾周，生成了足夠多的細(xì)胞。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將對骨髓移植有促進(jìn)作用。第15頁/共34頁一、概述2005年1月，臺大醫(yī)院陳耀昌等醫(yī)生從新鮮胎盤分離出胎盤間質(zhì)干細(xì)胞，是介于“胚胎干細(xì)胞”與“成體干細(xì)胞”間的新種干細(xì)胞；放入培養(yǎng)基中誘導(dǎo)分化，大約5到7天后，干細(xì)胞分別成功分化為神經(jīng)、脂肪、成骨細(xì)胞。與臍帶血干細(xì)胞相比，胎盤干細(xì)胞的數(shù)量更充裕。第16頁/共34頁一、概述2005年1月30日在美國威斯康星大學(xué)工作的中國科學(xué)家張素春和李學(xué)軍報(bào)告說，他們成功地用人類胚胎干細(xì)胞分化出了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。

研究發(fā)現(xiàn)只有在相當(dāng)于人類胚胎發(fā)育第三周到第四周這一段時(shí)間里，胚胎干細(xì)胞才有可能分化成運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。具體為：胚胎干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元祖細(xì)胞運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元第17頁/共34頁一、概述2000年5月，日本把干細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)視作在生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域趕超歐美國家的絕好機(jī)遇。在2000年度啟動(dòng)的“千年世紀(jì)工程”中，日本把干細(xì)胞工程作為四大重點(diǎn)之一，并且在第一年度就投入108億日元的巨額資金；2000年12月19日，英國下議院也超過2／3的多數(shù)票通過了允許克隆人類早期胚胎，并從中提取干細(xì)胞進(jìn)行醫(yī)療研究的決議。第18頁/共34頁一、概述5、干細(xì)胞的分化干細(xì)胞的可塑性：骨髓干細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞造血細(xì)胞骨髓肌間葉干細(xì)胞造血細(xì)胞第19頁/共34頁一、概述5、干細(xì)胞的分化迄今為止，觸發(fā)和控制細(xì)胞分化的機(jī)制尚不明了，是預(yù)先程序化還是受環(huán)境的調(diào)控是一個(gè)有爭議的話題。內(nèi)在調(diào)控：轉(zhuǎn)錄因子，端粒酶活性，結(jié)構(gòu)蛋白等以各種方式影響干細(xì)胞的有絲分裂、分裂部位及染色體的功能；第20頁/共34頁一、概述5、干細(xì)胞的分化外在調(diào)控(微環(huán)境)：

整合素：細(xì)胞受損時(shí)，胞外信息通過整合素傳遞給干細(xì)胞，以觸發(fā)跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控干細(xì)胞的基因表達(dá)；細(xì)胞因子：干細(xì)胞因子，干細(xì)胞生長因子，白細(xì)胞介素，表皮細(xì)胞生長因子，成纖維細(xì)胞生長因子，肝細(xì)胞生長因子等；第21頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)獲得干細(xì)胞系（干細(xì)胞的分離、培養(yǎng)、鑒定）；建立干細(xì)胞誘導(dǎo)分化模型；將上述干細(xì)胞或干細(xì)胞培育體系植入動(dòng)物或人的相應(yīng)器官或組織，考察其效果。第22頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)干細(xì)胞的倫理和社會問題：英國2000年通過了準(zhǔn)許在嚴(yán)格管理的條件下克隆人類早期胚胎進(jìn)行干細(xì)胞研究；美國總統(tǒng)布什在2001年8月宣布，美國政府將僅僅支持對已有的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行研究；德國不僅只允許研究2002年1月30日以前產(chǎn)生的胚胎干細(xì)胞，而且還必須是在沒有其它可選擇的情況下才能進(jìn)行。中國對胚胎干細(xì)胞研究，即治療性克隆持支持態(tài)度。第23頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)（一）、獲得干細(xì)胞系：

這是本研究最重要的第一步。可以從動(dòng)物或人的早期胚胎或各器官、組織中分離并鑒定，能在體外長期保持干細(xì)胞特性（一般應(yīng)穩(wěn)定傳25代以上）。第24頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)（一）、獲得干細(xì)胞系：1、分離純化技術(shù)：密度梯度離心：BSA；Ficoll；泛影酸鹽選擇性細(xì)胞凝聚：例紅細(xì)胞可用羥乙基淀粉、甲基纖維素、T淋巴細(xì)胞進(jìn)行凝聚和其他細(xì)胞分離差異黏附分離：葡聚糖凝膠G10。成纖維細(xì)胞細(xì)胞表面物質(zhì)分選：如抗原分選，例免疫磁珠分選法。第25頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)（一）、獲得干細(xì)胞系：免疫磁珠分選：中心：金屬小顆粒外層：包裹了一層高分子材料，如聚苯乙烯最外層：能與大分子偶聯(lián)的功能集團(tuán)如抗原或抗體第26頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)2、培養(yǎng)(1)、一般采用飼養(yǎng)層培養(yǎng)法。飼養(yǎng)層細(xì)胞：提供附植環(huán)境；飼養(yǎng)層細(xì)胞分泌物對維持干細(xì)胞的生長、抑制分化起重要作用；(2)、也可采用條件培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。第27頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)3、干細(xì)胞的鑒定細(xì)胞周期特征：慢周期性（標(biāo)記滯留法）；無限增殖能力，形成細(xì)胞克?。?/p>

干細(xì)胞表面受體鑒別：熒光素標(biāo)記；受體結(jié)合標(biāo)記；第28頁/共34頁二、干細(xì)胞的培養(yǎng)（二）、建立干細(xì)胞誘導(dǎo)分化模型；探索誘導(dǎo)干細(xì)胞向特定組織、器官分化的條件；

二甲亞砜可誘導(dǎo)肌細(xì)胞分化；維甲酸可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞分（三）、移植研究植入動(dòng)物或人的相應(yīng)器官或組織，考察其效果。第29頁/共34頁三、干細(xì)胞的應(yīng)用細(xì)胞治療、組織器官移植、基因治療新基因發(fā)現(xiàn)與基因功能分析發(fā)育生物學(xué)研究新藥開發(fā)與藥效以及毒性評估第30頁/共34頁三、干細(xì)胞的應(yīng)用神經(jīng)干細(xì)胞治療帕金森病的研究應(yīng)用表皮干細(xì)胞的研究應(yīng)用造血干細(xì)胞移植治療白血病第31頁/共34頁神經(jīng)干細(xì)胞治療帕金森病的研究應(yīng)用帕金森?。≒arkinson’sdisease，PD）又稱震顫麻痹，是錐體外系功能紊亂引起的一種慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)退行性疾病，由英國人JamesParkinson首次描述。此病的主要體征有：①肌強(qiáng)直，肌無力，運(yùn)動(dòng)遲緩；②非自愿的震顫，以手、踝常見；③少動(dòng)。

病因?qū)W說：到目前為止，只有多巴胺缺失學(xué)說得到大多數(shù)學(xué)者的公認(rèn)。該學(xué)說認(rèn)為，帕金森病是由于紋狀體內(nèi)多巴胺（dopamine,DA）減少所致，而紋狀體內(nèi)DA的減少主要是由于黑質(zhì)受損變性所致。

第32頁/共34頁神經(jīng)干細(xì)胞治