1、細胞增殖與分化 魏亞明細胞增殖與分化魏 亞 明博士后，研究員。廣州醫(yī)學院附屬市一人民醫(yī)院，廣州市臨床醫(yī)學研究所，廣州市第一人民醫(yī)院中心實驗室主任。廣東省生化與分子生物學會理事。廣東省醫(yī)療器械評審專家，廣州市政府采購與科研成果評審專家。國內(nèi)外刊物發(fā)表中英文論文100余篇(含SCI收錄10篇)，主要從事干細胞發(fā)育與分化、血液免疫研究。魏 亞 明博士后，研究員。細胞增殖和分化是生物個體生長發(fā)育的重要過程。細胞增殖是個體生命活動的基礎。細胞增殖受多種途徑的調控.細胞增殖和分化是生物個體生長發(fā)育的重要過程。細胞增殖包含三方面內(nèi)容細胞體積增大細胞間質增加細胞數(shù)目增多-狹義細胞增殖包含三方面內(nèi)容細胞增殖與分

2、化課件細胞周期Cell Cycle 分裂間期Interphase 復制前期（G1) 復制期（S期） 復制后期（G2) 分裂期Divisionphase 核分裂karyokinesis 胞質分裂cytokinesis細胞周期Cell Cycle細胞增殖與分化課件細胞增殖與分化課件細胞增殖與分化課件細胞增殖與分化課件細胞增殖與分化課件細胞周期調控細胞周期蛋白-隨細胞分裂其含量周期性變化細胞周期蛋白與細胞周期依賴性激酶構成異二聚體,前者為調節(jié)亞單位,后者為催化亞單位.細胞周期蛋白隨細胞周期進行會降解和新合成細胞周期調控細胞周期蛋白-隨細胞分裂其含量周期性變化主要細胞周期蛋白和周期蛋白依賴激酶細胞周期

3、蛋白 激酶 功能Cyclin D CDK2,CDK4,CDK6 G1-SCyclin E CDK2,CDK3 G1-SCyclin A CDK2 早SDNA起始Cyclin A1 CDK2 早SDNA起始Cyclin B CDK1 G2-M 主要細胞周期蛋白和周期蛋白依賴激酶細胞周期蛋白 細胞生長因子細胞分泌的具有調節(jié)細胞生長與分化的肽類物質，功能類似于激素。生長因子：神經(jīng)、表皮、轉化、胰島素樣、血小板衍生、成纖維細胞生長等介素類，干擾素，腫瘤壞死因子。生長因子受體-調節(jié)細胞生長，臨床已有用于疾病治療細胞生長因子細胞分泌的具有調節(jié)細胞生長與分化的肽類物質，功能 特征：生長和分裂失控 細胞核增大

4、；分裂快；低分化，宮頸癌細胞特征 A: normal; B: precancerous; C: invasive carcinoma 特征：生長和分裂失控宮頸癌細胞特征 正常和癌細胞的分裂增殖 正常和癌細胞的分裂增殖 癌細胞的遺傳不穩(wěn)定性和腫瘤發(fā)生發(fā)展癌細胞的遺傳不穩(wěn)定性和腫瘤發(fā)生發(fā)展惡性腫瘤的轉移（metastasis）惡性腫瘤的轉移（metastasis）結腸癌的發(fā)生過程（基因突變的積累）結腸癌的發(fā)生過程（基因突變的積累） 細胞表面特性的改變 細胞表面膜蛋白（e.g., 受體蛋白）改變，引起細胞間相互作用的改變（如：粘附性改變，易于附著生長，逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視和殺傷，etc.）。 細胞表面

5、特性的改變 蛋白質表達譜系和蛋白活性改變 出現(xiàn)胚胎細胞中的蛋白 端粒酶活性增高 異常表達與癌的發(fā)生發(fā)展相關的蛋白（細胞周期調控、凋亡、粘附、細胞擴散和移動性等）； 癌蛋白和抑癌蛋白的表達及活性變化。 蛋白質表達譜系和蛋白活性改變培養(yǎng)癌細胞的特性惡性轉化（malignant transformation）：培養(yǎng)細胞能象在體內(nèi)一樣不斷分裂生長；不斷繼代，建立癌細胞系。特征： 無限增殖，永生化； 貼壁性下降或不貼壁（懸浮）； 接觸抑制性（contact inhibition）喪失培養(yǎng)癌細胞的特性培養(yǎng)的癌細胞接觸抑制性的喪失培養(yǎng)的癌細胞接觸抑制性的喪失細胞分化細胞分化：來自同源細胞出現(xiàn)差異：形態(tài)結構、

6、生化組成、功能差異穩(wěn)定 細胞分化細胞分化：細胞增殖與分化課件細胞分化特點一、早期:細胞內(nèi)特異轉錄因子分布差異,導致細胞不對稱分裂,子代出現(xiàn)差異.二、受信號分子調控: 1.旁分泌作用:跨膜傳遞調節(jié)信號,激活或抑制 2.近分泌作用:相鄰細胞之間膜蛋白作用3.內(nèi)分泌作用:激素與其特定受體結合三、分化是漸進過程，貫穿于整個生命活動中四、跨過某一分化點，只能繼續(xù)分化成熟。細胞分化特點一、早期:細胞內(nèi)特異轉錄因子分布差異,導致細胞不細胞分化的分子基礎個體發(fā)育：基因表達是按一定時空順序發(fā)生差異表達-選擇性表達。細胞決定：見到分化特征之前，已確定未來分化的特定方向。胚胎內(nèi)、中、外胚層發(fā)育主導基因作用：某一基因

7、激活或打開決定了某一特定分化的發(fā)生。細胞分化的分子基礎個體發(fā)育：基因表達是按一定時空順序發(fā)生差異細胞的轉分化與去分化轉分化(transdifferentiation)：從一種分化狀態(tài)轉化成另一種分化狀態(tài)去分化(dedifferentiation)：已分化細胞在特定條件下失去分化特性，重新進入到未分化狀態(tài)。-腫瘤細胞（部分去分化）問題：動物克隆技術是去分化嗎？細胞的轉分化與去分化轉分化(transdifferentia體細胞全能性totipotency每個細胞都含有生物體全部的遺傳信息植物-很早就在進行體細胞全能性totipotency每個細胞都含有生物體全部的細胞增殖與分化課件動物-2019，

8、Roslin研究所Wilmut克隆羊Dolly體細胞核+去核卵細胞=“受精卵”植入子宮-長成個體動物-2019，Roslin研究所Wilmut克隆羊D細胞增殖與分化課件細胞增殖與分化課件干細胞分化及其臨床應用干細胞分化及其臨床應用干細胞定義Stem Cells definition能產(chǎn)生多種不同種類的特殊細胞群體。干性： 增殖特性 自我更新 不均一性 多向分化干細胞定義Stem Cells definition能產(chǎn)生 干細胞Stem Cells 胚胎干細胞 ESCEmbryonic Stem Cells成體干細胞 ASC（多能與單能） Adult Stem Cells腫瘤干細胞 CSCCanc

9、er Stem Cells 干細胞Stem Cells 胚胎干細胞 ESCE雌原核和雄原核靠近 二核融合開始分裂（卵裂) 卵裂和胚泡形成 2細胞期 受精卵 4細胞期 桑椹胚（第3天） 胚泡（第4天) 雌原核和雄原核靠近 二核融合開始分裂（卵裂) 卵裂和胚泡形成胚胎干細胞 Embryonic Stem Cells囊胚（8-16 cells）-全能-完整個體胚泡-內(nèi)細胞群-亞全能-任何組織胚胎干細胞 Embryonic Stem Cells囊胚（8ESC 的主要特征:1) 具有多向分化潛能和受精卵的某些特性,可以分化為胎兒和成體內(nèi)各種類型的組織細胞;2) 可在體外培養(yǎng)條件下建立穩(wěn)定的的細胞系,可長

10、期增殖培養(yǎng)并保持高度未分化狀態(tài)和發(fā)育潛能性;3) 將ES 細胞與816 細胞階段的胚胎共培養(yǎng)后,植入假妊母體子宮,可發(fā)育為嵌合體動物,其遺傳特性可進入胚系,遺傳給下一代。體外ESC 具有培養(yǎng)細胞的特性,最大特色是可對它進行遺傳改造、核轉移和凍存而不失去潛能性。ESC 的主要特征:Embryonic stem cells Embryonic stem cells 胚 胎 全 能 干 細 胞 （ESC） 造 血 干 細 胞 骨髓 基 質細 胞 成纖維細胞 脂肪細胞 巨噬細胞 內(nèi)皮細胞 網(wǎng)狀細胞 外 胚 層 干 細 胞內(nèi) 胚 層 干 細 胞 中 胚 層 干 細 胞 間 充 質 干 細 胞 Mesen

11、chymal Stem Cell ( M S C ) 間 充 質(祖) 細 胞 Mesenchymal Cells (MC) SH 2 / 3 / 4 (+) CD 13, 29, 44, 50, 54, 73, 90, 105, 106, 166 (+) CD 34, 133, 45, 33, 2, 3, 4, 8, 14, 15, 16, 19, 20, 24 ( - ) 胚 胎 全 能 干 細 胞 （ESC） 骨髓 基 質細 成體干細胞Adult Stem Cells構成1個人的細胞 100,000,000,000,000，絕大多數(shù)只分裂幾次只有特異的干細胞（Specialized st

12、em cells）才能連續(xù)產(chǎn)生一定的組織（tissues）.有一種組織就幾乎對應有一種干細胞，包括 skin, bone marrow, liver, muscle, etc. 他們是成體干細胞-adult stem cells.成體干細胞Adult Stem Cells構成1個人的細胞已證實的組織干細胞造血干細胞間充質干細胞神經(jīng)干細胞表皮干細胞肝臟干細胞胰腺干細胞腸上皮干細胞肌肉干細胞血管內(nèi)皮干細胞已證實的組織干細胞造血干細胞CD34（+） 細胞造血祖細胞造血干細胞某些腫瘤干細胞，如乳腺癌干細胞，白血病干細胞等。其它？CD34（+） 細胞造血祖細胞檢測方法體外集落形成實驗脾集落生成細胞CFU

13、-S長期培養(yǎng)再生能力LTRA胎羊宮內(nèi)移植實驗競爭性再植實驗體內(nèi)可見光成像技術檢測方法體外集落形成實驗 骨髓基質細 胞 成纖維細胞 脂肪細胞 巨噬細胞 內(nèi)皮細胞 網(wǎng)狀細胞 間 充 質 干 細 胞 Mesenchymal Stem Cell ( M S C ) 成骨細胞 血管平滑肌細胞 軟骨細胞 血管外層細胞 肌腱細胞 血管內(nèi)皮細胞 間 充 質 細 胞 Mesenchymal Cells ( M C ) SH 2 / 3 / 4 (+) CD 13, 29, 44, 50, 54, 73, 90, 105, 106, 166 (+) CD 34, 133, 45, 33, 2, 3, 4, 8,

14、14, 15, 16, 19, 20, 24 ( - ) 骨髓基質細 胞 間 培養(yǎng)48-72小時后出現(xiàn)的紡錘形的貼壁細胞 MSC/MC 的第一步分離 培養(yǎng)48-72小時后出現(xiàn)的紡錘形的貼壁細胞 MSC/M 培養(yǎng)14天后出現(xiàn)致密貼壁的細胞匯合單層 培養(yǎng)14天后出現(xiàn)致密貼壁的細胞匯合單層臨床應用造血系統(tǒng)大劑量放化療后的支持治療免疫治療基因治療其它疾病的治療臨床應用造血系統(tǒng)現(xiàn)階段干細胞移植可治療疾病 血色素疾病與血液異常(Hemoglobinopathies and Blood Disorders)巨細胞球缺乏性血小板減少癥 (Amegakaryocyte Thrombocytopenia, AMT

15、) 再生不良性貧血 (Aplastic Anemia)先天性血球細胞缺乏癥 (Congenital Cytopenia)鎌形細胞貧血 (Sickle-cell Anemia)地中海性貧血 (Thalassemia)Blackfan-Diamond氏貧血 (Blackfan-Diamond Anemia)Evan氏癥候群 (Evan Syndrome)Fanconi氏貧血 (Fanconi Anemia)Kostmann氏癥候群 (Kostmann Syndrome)現(xiàn)階段干細胞移植可治療疾病 血色素疾病與血液異常惡性病類(Malignancies, Cancers)急性淋巴細胞性血癌 (Acu

16、te Lymphocytic Leukemia, ALL)急性骨髓性白血癌 (Acute Myelogenous Leukemia, AML)急性非淋巴細胞性白血癌 (Acute Nonlymphocytic Leukemia, ANL)慢性淋巴細胞性白血癌 (Chronic Lymphocytic Leukemia, CLL)慢性骨髓細胞性白血癌 (Chronic Myelocytic Leukemia, CML)年輕型骨髓單核細胞性白血癌 (Juvenile Myelomonocytic Leukemia, JML)骨髓發(fā)育不良癥候群 (Myelodysplastic Syndrome,

17、MDS)多發(fā)性骨髓瘤 (Multiple Myeloma)固體性腫瘤 (Solid Tumor)腦瘤 (Brain Tumors)何杰金氏病 (Hodgkins Disease)非-何杰金氏淋巴瘤 (Non- Hodgkins Lymphoma)Ewing氏肉瘤 (Ewing Sarcoma)生殖細胞腫瘤 (Germ Cell Tumors)神經(jīng)母細胞瘤 (Neuroblastoma)卵巢癌 (Ovarian Cancer)小細胞性肺癌 (Small-Cell Lung Cancer)睪丸癌(Testicular Cancer)惡性病類先天性代謝性缺陷(Inborn Errors of Met

18、abolism)腦白質腎上腺營養(yǎng)不良癥 (Adrenoleukodystrophy)淀粉樣變性 (Amyloidosis)巴爾淋巴球癥候群 (Bare-Lymphocyte Syndrome)先天性角化不良 (Dyskeratosis Congenita)家族性噬紅血球性淋巴組織細胞增生癥 (Familial Erythrophagocytic Lymphohististiocytosis)Gaucher氏疾病 (Gaucher Disease)Gunter氏疾病 (Gunter Disease)Hunter氏癥候群 (Hunter Syndrome)Hurler氏癥候群 (Hurler Sy

19、ndrome)遺傳性神經(jīng)元蠟樣脂褐質沉著癥 (Inherited Neuronal Ceroid Lipofuscinosis)Krabbe氏疾?。▼雰哼z傳性腦白質萎縮）(Krabbe Disease)Langerhan氏細胞組織細胞增生癥 (Langerhans Cell Histiocytosis)Lesch-Nyhan氏疾病 (Lesch-Nyhan Disease)骨硬化?。ü琴|石化?。?Osteopetrosis)白血球粘著缺乏癥 (Leukocyte Adhesion Deficiency)先天性代謝性缺陷免疫缺乏病變（Immunodeficiencies)腺嘌呤去氨酵素缺損 (A

20、denosine Deaminase Deficiency, ADA)慢性肉芽腫疾病 (Chronic Granulomatous Disease, CGD)嚴重性聯(lián)合免疫缺陷疾病 (Severe Combined Immunodeficiency Diseases, SCIDs)X-性聯(lián)性淋巴組織增生疾病 (X-linked Lymphoproliferative Disease, KLP)Wiskott-Aldrich癥候群 自體免疫疾病(Autoimmune Diseases)多發(fā)性硬化癥 (Multiple Sclerosis)風濕性關節(jié)炎 (Rheumatoid Arthritis)

21、紅斑性狼瘡 (Systemic Lupus erythematosus) 免疫缺乏病變（Immunodeficiencies)未來干細胞之臨床應用 糖尿病 (Diabetes)帕金森氏病 (Parkinsons Disease)阿爾罕默氏?。òV呆病） (Alzheimers Disease)脊髓傷害 (Spinal Cord injury)中風 (Stroke)心臟病 (Heart Disease)肝病 (Liver Disease)皮膚移殖 (Skin Transplantation)肌肉營養(yǎng)不良癥 (Muscular Dystrophy 未來干細胞之臨床應用 糖尿病 (Diabetes)帕

22、金森氏骨髓干細胞移植治療下肢缺血抽出自身骨髓血，分離，成體干細胞注射在缺血的下肢肌肉中，誘導血管再生，再生新鮮微小血管并逐漸發(fā)育形成微小動脈，向缺血肢體供應血液，改善缺血部位的血液循環(huán)，達到治療下肢缺血的目的。足痛消失，皮膚顏色恢復正常。自體外周血干細胞移植治療糖尿病足500例臨床研究-解放軍463醫(yī)院楊曉風主任骨髓干細胞移植治療下肢缺血抽出自身骨髓血，分離，成體干細胞注 軍事醫(yī)學科學院放射醫(yī)學研究所吳祖澤院士輸血研究所裴雪濤教授正在申報新藥： 即將干細胞生產(chǎn)標準化，生產(chǎn)過程規(guī)范化，建立相應的產(chǎn)品質控標準和質控體系，向藥品一樣推向市場，應用于下肢靜脈栓塞治療，目前處于一期臨床階段。 軍事醫(yī)學科

23、學院干細胞移植治療心肌梗死收集干細胞（自體來源）-爬片-間充干細胞-10uM/L 5-aza誘導24小時，PBS清洗-IMDM培養(yǎng)2-3周，檢測肌節(jié)性肌動蛋白，結蛋白，細胞1107，標記后移植。動物模型制作：結扎冠狀動脈前降支，結扎點遠端穿刺注入。移植2，4，6周后病檢，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定植入和存活證據(jù)，分泌IGF-1和VEGF，產(chǎn)生新血管，改善功能。直接取骨髓基質細胞，分離單個核細胞或干細胞直接輸注，體內(nèi)誘導，也有效果。人，大鼠，狗等動物均取得成功，已臨床應用。干細胞移植治療心肌梗死收集干細胞（自體來源）-爬片-干細胞誘導為胰島素分泌細胞移植治療型糖尿病MSCs誘導分化ISC分為3個階段:（1）MSC

24、s被誘導分化為nestin(+)細胞(胰島前體細胞標志) （05h）;（2）nestin(+)細胞增殖后誘導（ 3磷酸肌醇激酶抑制劑和煙酰胺等）成為胰島前體細胞（6h7d）；（3）ISC成熟階段（8d28d）。形態(tài)上類似正常胰島，可表達胰島素、胰高血糖素、胰多肽和生長抑素等蛋白，以及葡萄糖轉運體2、葡萄糖激酶、胰十二指腸同源異型盒基因、HNF3等多種胰島相關基因的mRNA，而且誘導后細胞對多種藥物刺激反應敏感，其胰島素的分泌調節(jié)機制與正常細胞相近。DM病人有望利用自身MSCs體外誘導分化為ISC來治療DM。干細胞誘導為胰島素分泌細胞移植治療型糖尿病MSCs誘導分化胰島細胞移植治愈七名糖尿病患者

25、-京軍區(qū)福州總醫(yī)院南京軍區(qū)福州總醫(yī)院副院長兼泌尿外科主任、全軍 器官移植中心主任譚建明教授與 上海市第一人民醫(yī)院合作完成的。 成人胰島細胞移植，是從成人胰腺中分離、純化出胰島細胞，通 過短期培養(yǎng)，經(jīng)門靜脈行肝內(nèi)移植。譚建明教授2019年 在亞洲率先建立起大鼠糖尿病模型，建立了經(jīng)門靜脈肝內(nèi)移植胰島細胞和無激素免疫抑制劑治療方案。應用該方法治愈的7名患者中，年齡最大的45歲，最小的13歲。 福建福清患者周某，糖尿病病史10年，多次出現(xiàn)酮癥酸中毒，接受胰 島細胞移植后，完全撤離胰島素已超過3年。 胰島細胞移植治愈七名糖尿病患者-京軍區(qū)福州總醫(yī)院干細胞移植治療帕金森病干細胞移植對 模型動物研究 干細胞

26、移植對 模型動物基礎研究的主要供體細胞是， 以及 經(jīng)誘導分化而制備的神經(jīng)干前體細胞。移植前的預先誘導可能提高了供體細胞對局部微環(huán)境的適應性， 更易于功能恢復， 從而取得療效。動物實驗：大樹，食蟹猴，獼猴。機理：1.替代作用；2.神經(jīng)元營養(yǎng)保護作用腦癱，腦缺血，腦外傷等神經(jīng)損傷國內(nèi)已有報道。干細胞移植治療帕金森病干細胞移植對 模型動物研究植物人神經(jīng)干細胞移植手術 2019年12月,新密市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科專家王武、張美嶺、付振峰等與國家自然科學基金會及鄭州大學聯(lián)合成立“神經(jīng)干細胞移植的基礎和臨床研究”攻關小組,先后完成了一系例動物試驗和臨床觀察,反復進行了人胚神經(jīng)干細胞移植的論證工作,并將動物

27、試驗成果應用于癱瘓病人的臨床治療。一男子因車禍致重型顱腦損傷,成為植物人。實施了人胚神經(jīng)干細胞移植術,將320萬個純化神經(jīng)干細胞移植到患者體內(nèi)。術后第四天,患者肢體肌力開始恢復,可自主進食。目前患者運動障礙逐漸消失,僵硬攣縮的肢體變得柔軟靈活,基本達到正常人狀態(tài) 。植物人神經(jīng)干細胞移植手術 2019年12月,新密市第一人臍血造血干細胞移植到山羊胎中，生出小羊的血液、組織和器官含人的細胞和基因上海交通大學醫(yī)學遺傳研究所黃淑幀教授（曾溢滔院士夫人）領銜的課題組，將人臍血內(nèi)的造血干細胞移植到50頭山羊胚胎中，生出的39頭小羊，發(fā)現(xiàn)羊寶寶的血液、骨髓、脾、肝、腎、骨骼肌、肺、心臟等器官里，都有人的基因

28、，最高的檢出率達37%。以肝臟和血液為例，除了外表看上去是羊的肝外，內(nèi)核都是人的細胞，血液中也表達了人血清的白蛋白。相關研究成果刊登在2019年6月的美國科學院院報（PNAS） 。曾溢滔院士曾在2019年春培育了我國第一頭克隆牛“滔滔”以及乳汁中含有人凝血因子的克隆羊。如果該干細胞打到卵巢或睪丸組織中，并定植下來，后代會怎樣呢？臍血造血干細胞移植到山羊胎中，生出小羊的血液、組織和器官含人間充質干細胞有望治療眼疾2019年月自然醫(yī)學雜志;人和鼠的骨髓中都包含著“內(nèi)皮祖細胞”，這類干細胞能形成紅血球和血管。美國加州斯克里普斯研究所的弗里德蘭德等人在研究中發(fā)現(xiàn)，取自實驗鼠骨髓的“內(nèi)皮祖細胞”被注入鼠

29、眼后，會附著在視網(wǎng)膜內(nèi)的星形細胞上，與鼠眼內(nèi)部已有的血管結構相結合形成新血管，這對鼠眼內(nèi)已退化的血管結構起到了改善作用。糖尿病性視網(wǎng)膜病主要由視網(wǎng)膜內(nèi)的血管受損而引起，在糖尿病患者中比較常見，嚴重的話有可能使人失明。類似的技術有望為治療糖尿病性視網(wǎng)膜病等疾病開辟一條全新的途徑。間充質干細胞有望治療眼疾2019年月自然醫(yī)學雜志;干細胞組織工程干細胞-骨組織工程干細胞-軟骨組織工程干細胞-皮膚組織工程干細胞-肌腱組織工程干細胞-心肌組織工程干細胞-血管組織工程干細胞-肝組織工程干細胞-膀胱組織工程干細胞組織工程干細胞-骨組織工程單個成體干細胞首次培育出多種組織細胞韋克福雷斯特大學再生醫(yī)學研究所所長

30、安東尼艾塔拉包皮環(huán)割手術者的皮膚樣本中，分別提取了單個干細胞。聯(lián)合使用激素和生長因子，誘導分化成脂肪、肌肉和骨骼細胞。這些分化而成的組織細胞經(jīng)過三維空間培養(yǎng)后，被植入實驗鼠體內(nèi)進行驗證。研究人員設想，將來可以用患者自身的皮膚樣本提取干細胞，再培育出各種組織細胞注射回患者體內(nèi)，修復他們受損的組織。單個成體干細胞首次培育出多種組織細胞韋克福雷斯特大學再生醫(yī)學膀胱組織工程柳葉刀雜志的報告，接受膀胱組織工程移植手術的7名患有先天性疾病脊柱裂患者移植手術后，小便失禁狀況得到明顯改善。培育原理“新膀胱”由三層物質構成：外層為肌肉、內(nèi)層為膀胱上皮，中間是起連接作用的組織蛋白膠原質。從患者的膀胱上取下活細胞樣本，提取細胞、剝下膠原質，將肌肉細胞和膀胱上皮細胞分別