1、,異體移植臍帶血救活白血病男孩的故事,她只是11個(gè)月大的上海女?huà)胴愗?，而他卻是身患骨髓增生異常綜合征（俗稱白血病前期），躺在淮安市第一人民醫(yī)院血液科病床上處于生死邊緣的6歲鹽城男童周銀寶。素不相識(shí)的兩個(gè)人，卻因小銀寶的病情而血脈相連： 2009年8月24日，貝貝的自留臍帶血被從上海緊急送到淮安市，輸入小銀寶的體內(nèi)。 手術(shù)后兩個(gè)月的觀察發(fā)現(xiàn)，小銀寶有皮疹這樣的排異反應(yīng)，屬于輕度正常。從整體情況看，造血功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以初步肯定，移植手術(shù)是成功的。 這是淮安市首例臍帶血干細(xì)胞成功移植的病例，也是我國(guó)首例自留臍帶血異體移植成功案例。,自體臍帶血造血干細(xì)胞移植術(shù)獲成功的案例,2008年剛剛一歲的源源被

2、診斷患有神經(jīng)母細(xì)胞瘤且到了晚期，經(jīng)手術(shù)和化療后，決定為他進(jìn)行自體造血干細(xì)胞移植術(shù)以提高生存率。2009年4月源源在北京兒童醫(yī)院接受了自體臍帶血造血干細(xì)胞移植。目前源源造血功能已恢復(fù)，腫瘤已全部消失。,裸鼠背上成功復(fù)制“人耳”,干細(xì)胞研究的重要性：,美國(guó)Science雜志 1999年，將“干細(xì)胞研究的新發(fā)現(xiàn)”列入十大科技進(jìn)展之首 2000年，再次入選年度十大科技進(jìn)展 2002年，列入值得關(guān)注的六大科技領(lǐng)域之一 至今，干細(xì)胞各領(lǐng)域的研究飛速發(fā)展,美國(guó)加州每年提供干細(xì)胞研究經(jīng)費(fèi)達(dá)3億美元,我國(guó)有關(guān)干細(xì)胞的研究也十分活躍，已有多個(gè)有關(guān)干細(xì)胞的“973”項(xiàng)目，召開(kāi)過(guò)多次全國(guó)性或國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議，出版過(guò)多本

3、專（譯）著?！?63”計(jì)劃近期將為干細(xì)胞研究提供2億元人民幣的經(jīng)費(fèi)。,目 錄,干細(xì)胞的概念 干細(xì)胞應(yīng)用的基礎(chǔ)調(diào)控 干細(xì)胞應(yīng)用平臺(tái)技術(shù) 干細(xì)胞技術(shù)的市場(chǎng)前景 干細(xì)胞大事記 國(guó)外相關(guān)網(wǎng)站,干細(xì)胞的概念,干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。 胚胎干細(xì)胞是全能的，具有分化為幾乎全部組織和器官的能力 成年組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞一般認(rèn)為具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織。,干細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞分化,干細(xì)胞是生命的主宰！,干細(xì)胞的分類及特點(diǎn)：,胚胎干細(xì)胞 成體干細(xì)胞 誘導(dǎo)分化干細(xì)胞（iPS）,1.1 胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem cell, ES細(xì)胞）,當(dāng)受

4、精卵分裂發(fā)育成囊胚時(shí)，內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞即為胚胎干細(xì)胞。 進(jìn)一步說(shuō)，胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）是一種高度未分化細(xì)胞。它具有發(fā)育的全能性，能分化出成體動(dòng)物的所有組織和器官，包括生殖細(xì)胞。 ES細(xì)胞的研究可追溯到上世紀(jì)五十年代，由于畸胎瘤干細(xì)胞（EC細(xì)胞）的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始了ES細(xì)胞的生物學(xué)研究歷程。,1.2 成體干細(xì)胞,成年動(dòng)物的許多組織和器官，比如表皮和造血系統(tǒng)，具有修復(fù)和再生的能力。成體干細(xì)胞在其中起著關(guān)鍵的作用。在特定條件下，成體干細(xì)胞或者產(chǎn)生新的干細(xì)胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能細(xì)胞，從而使組織和器官保持生長(zhǎng)和衰退的動(dòng)態(tài)平衡。,衍生自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始外胚層的細(xì)胞； 永生化(immortal

5、)； 能維持穩(wěn)定的正常的二倍體染色體結(jié)構(gòu)； 有穩(wěn)定的發(fā)育潛能，能被誘導(dǎo)增殖或分化； 能參與胎兒所有組織的發(fā)育過(guò)程；,胚胎干細(xì)胞的性質(zhì),胚胎干細(xì)胞系的建立過(guò)程,ES細(xì)胞研究的趨勢(shì),改善ES細(xì)胞的體外培養(yǎng)條件，建立更有效更簡(jiǎn)便的獲得ES細(xì)胞的方法。 定向誘導(dǎo)分化成特定類型細(xì)胞，用于臨床疾病的治療，并解決免疫排斥和潛在的致腫瘤的問(wèn)題。 成體干細(xì)胞的橫向分化的能力以及與胚胎干細(xì)胞的比較，成體干細(xì)胞能否替代胚胎干細(xì)胞？,胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn),增殖速度：1824h分裂增殖一次 hES必須在含有白血病抑止因子（LIF）的培養(yǎng)基及成纖維細(xì)胞飼養(yǎng)層(freeder cell)條件下才能保持繁殖而不分化。 hES體外

6、培養(yǎng)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是維持細(xì)胞的分裂增殖而抑止其分化。 具有分化形成外、中、內(nèi)三個(gè)胚層的潛能。 能形成嵌合體動(dòng)物，從而成為聯(lián)系細(xì)胞和個(gè)體之間的橋梁。,注：人胚胎干細(xì)胞具有自我更新和多潛能的特性，以及以下一些特征： 1）可以從囊泡的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來(lái)；2）在體外的增殖力非常強(qiáng)；3）在繼代的培養(yǎng)過(guò)程中保持正常的多倍體核型；4）可以分化為三個(gè)胚層的細(xì)胞；5）具有端粒酶活性,內(nèi)細(xì)胞群的細(xì)胞可以發(fā)育成除了胎盤以外的完整個(gè)體，因而這些細(xì)胞被認(rèn)為具有全能性。,胚胎干細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn) 全能性,ES細(xì)胞的全能性主要體現(xiàn)在以下幾方面：,形成畸胎瘤。將ES細(xì)胞注人同源動(dòng)物皮下可形成畸胎瘤，包括三個(gè)胚層細(xì)胞； 形成類胚體。

7、培養(yǎng)ES細(xì)胞在非粘附底物中懸浮生長(zhǎng)，或控制增殖細(xì)胞數(shù)目。能夠使之生成類胚體，它是一個(gè)與畸胎瘤相似的多種系混雜的集合體、具有三個(gè)胚層組織； 直系分化。通過(guò)控制ES細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，或遺傳操縱特定基因表達(dá)，ES細(xì)胞可直接分化成某特定種系細(xì)胞，例如將神經(jīng)決定基因NeuroD2和NeuroD3轉(zhuǎn)人ES細(xì)胞，可使之分化為神經(jīng)細(xì)胞； 形成嵌合體。將ES細(xì)胞注射到同種動(dòng)物囊胚腔中后，可以形成嵌合體（chimera），ES細(xì)胞可以參與嵌合體各個(gè)器官包括生殖腺的發(fā)育。這是檢驗(yàn)一個(gè)細(xì)胞系是否為ES細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)。,ES細(xì)胞生物學(xué)特性,細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及核型 細(xì)胞的高度分化潛能 堿性磷酸酶的表達(dá) 胚胎階段特異性細(xì)胞表面抗原的表

8、達(dá),1. 各種動(dòng)物的ES細(xì)胞具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)，胞體體積小，核大，有一個(gè)或幾個(gè)核仁。 2. ES細(xì)胞與卵圓柱期（egg cylinder stage）胚胎外胚層和胎兒生殖峙的原始生殖細(xì)胞類似，而與 ICM細(xì)胞有差異。 3. 細(xì)胞中多為常染色質(zhì)，胞質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散布著大量核糖體和線粒體，核型正常，保留了整倍體性質(zhì)。正常ES細(xì)胞染色體正常，如發(fā)生異常則其很難發(fā)育分化形成動(dòng)物個(gè)體。 4. ES細(xì)胞在體外分化抑制培養(yǎng)中，呈克隆狀生長(zhǎng)，細(xì)胞緊密地聚集在一起，形似鳥(niǎo)巢，細(xì)胞界限不清，克隆周圍有時(shí)可見(jiàn)單個(gè)ES細(xì)胞和分化的扁平狀上皮細(xì)胞。 5. ES細(xì)胞增殖迅速，每1824 h分裂增殖 1次。 6

9、. 此外，其還可以在體外進(jìn)行選擇、操作、凍存。凍存的細(xì)胞可在需要時(shí)隨時(shí)解凍，繼續(xù)培養(yǎng)不失其原有特性，并且來(lái)自一個(gè)克隆的細(xì)胞具有同樣的特征。,1、ES細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及核型,2、ES細(xì)胞的高度分化潛能,ES細(xì)胞的全能性是其區(qū)別于成纖維細(xì)胞等體細(xì)胞的顯著特點(diǎn) 1. ES細(xì)胞在體外需在飼養(yǎng)層細(xì)胞上培養(yǎng)才能維持其未分化狀態(tài)，一旦脫離飼養(yǎng)層就自發(fā)地進(jìn)行分化。 2. 在單層培養(yǎng)時(shí)細(xì)胞自發(fā)分化成多種細(xì)胞， 懸浮培養(yǎng)中： “簡(jiǎn)單類胚體” “囊狀胚體” 細(xì)胞分化物。 3. ES細(xì)胞可進(jìn)行誘導(dǎo)分化 *用RA（維生素A酸或視黃酸）作誘導(dǎo)90以上的ES細(xì)胞分化為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。 *聚集培養(yǎng)的ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化則可分化為有節(jié)律

10、性收縮的心肌細(xì)胞。 *將ES細(xì)胞注射到同源動(dòng)物皮下，可形成組織瘤，其細(xì)胞組成可代表3個(gè)胚層細(xì)胞。 *用ES細(xì)胞作核供體進(jìn)行細(xì)胞核移植，可以得到可發(fā)育重構(gòu)胚和動(dòng)物個(gè)體。,3.堿性磷酸酶的表達(dá),許多資料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚細(xì)胞和囊胚細(xì)胞均有堿性磷酸酶（AKP）表達(dá)，小鼠的EC細(xì)胞和ES細(xì)胞中均含有豐富的AKP。而在已分化的EC細(xì)胞和ES細(xì)胞中AKP呈弱陽(yáng)性或陰性。豬、兔的桑椹胚和早期囊胚AKP呈陽(yáng)性。因此，AKP常用來(lái)作為鑒定EC細(xì)胞或ES細(xì)胞分化與否的標(biāo)志之一。,4、胚胎階段特異性細(xì)胞表面抗原的表達(dá),早期胚胎細(xì)胞表面均表達(dá)胚胎階段特異性表面抗原（SSEA1）。在胚胎的原始外胚層細(xì)胞、ES細(xì)胞

11、、EC細(xì)胞和原始生殖細(xì)胞的表面均可檢測(cè)到SSEA1的表達(dá)。小鼠SSEA1的表達(dá)自8一細(xì)胞期開(kāi)始，直到原始外胚層形成期。早期囊胚ICM細(xì)胞全部呈強(qiáng)陽(yáng)性，晚期囊胚中部分ICM呈強(qiáng)陽(yáng)性，部分呈弱陽(yáng)性，少部分為陰性。因此，SSEA也常作為ES細(xì)胞鑒定的一個(gè)標(biāo)志。,ES細(xì)胞的應(yīng)用前景,（1）ES細(xì)胞在動(dòng)物克隆及人類治療性克隆中的應(yīng)用 （2）在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中的應(yīng)用 （3）制備嵌合體動(dòng)物,ES研究面臨的難題,1、體外培養(yǎng)ES 細(xì)胞應(yīng)當(dāng)是既能快速無(wú)限增殖，又呈未分化狀態(tài)。如何平衡這一對(duì)矛盾, 必須篩選適宜的培養(yǎng)條件。目前在ES細(xì)胞研究中存在著建系成功率也不高等問(wèn)題, 只在小鼠中建立了穩(wěn)定的ES細(xì)胞系，家畜、人類

12、細(xì)胞系建立的最佳條件仍無(wú)定論。,2、ES 細(xì)胞高度未分化, 具有形成畸胎瘤的可能性, 因此在使用ES 細(xì)胞進(jìn)行治療前必須首先體外誘導(dǎo)ES 細(xì)胞分化產(chǎn)生某種特異的組織細(xì)胞或設(shè)計(jì)自殺基因, 當(dāng)移植的細(xì)胞向腫瘤發(fā)展時(shí), 自殺基因能啟動(dòng)自毀機(jī)制使其凋亡。但如何誘導(dǎo)ES細(xì)胞定向分化成單一類型的分化細(xì)胞, 是至今仍未解決的難題。因此，必須尋找各種細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化的條件和方法，以及不同干細(xì)胞的表面標(biāo)志和分選技術(shù)，從而得到所需要的細(xì)胞或組織。,3、ES細(xì)胞真正用于器官克隆與移植仍需要技術(shù)上的突破，因?yàn)槠鞴俚男纬墒且粋€(gè)非常復(fù)雜的三維過(guò)程, 很多器官是兩個(gè)不同胚層的組織相互作用而形成的。即便是發(fā)育完整的來(lái)自自然機(jī)

13、體的器官, 要離體培養(yǎng)并維持其正常的生理功能目前還無(wú)法做到, 器官的體外保存和維持仍是器官移植中的難題。,4、最大的障礙來(lái)自于倫理學(xué)問(wèn)題，特別是ES細(xì)胞應(yīng)用受到倫理、法律、宗教以及社會(huì)因素的強(qiáng)烈反對(duì)，有些國(guó)家甚至明令禁止進(jìn)行人類ES細(xì)胞研究。無(wú)論從基礎(chǔ)研究角度來(lái)講還是從臨床應(yīng)用方面來(lái)看，人類ES細(xì)胞帶給人類的益處遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在倫理方面可能造成的負(fù)面影響，但隨著觀念的改變，人們會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到ES細(xì)胞對(duì)臨床醫(yī)學(xué)及生物學(xué)理論研究的重要作用。,另外，利用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行克隆性治療在目前尚受到多方面的限制 胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化的條件及分化成熟的鑒定標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟，人們對(duì)如何避免分化不完全的胚胎干細(xì)胞在體內(nèi)導(dǎo)致畸胎瘤

14、的危險(xiǎn)性仍不清楚,人ESC用于臨床的疾病治療短期內(nèi)將難以實(shí)現(xiàn),解決胚胎來(lái)源有限的途徑： 未成熟卵的體外成熟,（1）Knock-out 胚胎干細(xì)胞的組織相 容性抗原 （2）Knock-in 受者的組織相容性抗原 （3）與同一來(lái)源的造血干細(xì)胞一同移植 （4）受者的體細(xì)胞核移植,避免免疫排斥的方法,分離、純化：隨著對(duì)胚胎干細(xì)胞研究的進(jìn)展，分離、純化技術(shù)得到較好的解決。,倫理學(xué)問(wèn)題的解決：,誘導(dǎo)產(chǎn)生多能性干細(xì)胞（IPS）的研究，充分解決了胚胎干細(xì)胞所面臨的倫理學(xué)問(wèn)題。,誘導(dǎo)產(chǎn)生多能性干細(xì)胞的研究,細(xì)胞重編程的研究概況,核移植：核移植試驗(yàn)最初是在兩棲動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)將體細(xì)胞核注入到去核卵母細(xì)胞中，但具

15、有很大的局限性。 將成熟的體細(xì)胞與多潛能的細(xì)胞（ES細(xì)胞、胚胎癌細(xì)胞等）融合，或者用胚胎干細(xì)胞提取物來(lái)處理體細(xì)胞，也可以在一定程度上使體細(xì)胞發(fā)生重編程。但面臨許多倫理學(xué)問(wèn)題。,有沒(méi)有相對(duì)簡(jiǎn)單，又可擺脫材料來(lái)源和倫理學(xué)諸多限制，重編程的效率和程度都十分可觀的新方法呢？,2006年11月20日，日本京都大學(xué)的山中伸彌（Shinya Yamanaka)和美國(guó)威斯康星大學(xué)的詹姆斯湯姆森（James Thomson）分別在細(xì)胞和科學(xué)雜志上發(fā)表重量級(jí)論文，宣布他們用基因改造的手段，將人類體細(xì)胞改造成了類胚胎干細(xì)胞，在功能上幾乎可以和胚胎干細(xì)胞相媲美。,誘導(dǎo)產(chǎn)生多能性干細(xì)胞：,幾個(gè)轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入已分化的細(xì)胞，

16、進(jìn)而獲得了類似于胚胎干細(xì)胞的多能性干細(xì)胞，稱之為“誘導(dǎo)產(chǎn)生的多功能性干細(xì)胞”（induced pluripotent stem cells,iPS細(xì)胞）。,方法：,借助“逆轉(zhuǎn)錄酶病毒”為載體,即向皮膚細(xì)胞中植入一組4個(gè)基因 (Oct4,Sox2,c-myc和Klf4 )，通過(guò)基因重新編排，使皮膚細(xì)胞具備胚胎干細(xì)胞的功能。這種被改造過(guò)的細(xì)胞稱作“iPS細(xì)胞”。,優(yōu)越性：,1、利用iPS細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，只操縱幾個(gè)因子的表達(dá)，加速對(duì)多能性調(diào)控機(jī)理的深入研究。 2、獲得的方法相對(duì)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，不涉及胚胎的破壞，無(wú)倫理道德限制。 3、對(duì)于疾病機(jī)理研究和新藥開(kāi)發(fā)等方面將有很大貢獻(xiàn)。 4、可望制造特定病人來(lái)源

17、的iPS細(xì)胞，用“個(gè)性化”移植來(lái)治療諸多疾病。,iPS細(xì)胞檢測(cè)-hES 標(biāo)記表現(xiàn),stage-specific embryonic antigen-1(SSEA-1),Ips細(xì)胞研究中存在的問(wèn)題,1、腫瘤相關(guān)基因，如c-myc的使用，有誘發(fā)癌癥的可能。 2、逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染可能會(huì)導(dǎo)致一些癌基因的激活，也可能導(dǎo)致某些重要基因功能受阻。 3、基因表達(dá)模式與ESC還存在一些不同。 4、效率較低，重組率只有0.1%。,iPS細(xì)胞形成畸胎瘤,In vivo：將iPS細(xì)胞胞注射至嚴(yán)重免疫缺陷綜合癥(SCID)小鼠的背側(cè)皮下。 九周后：產(chǎn)生腫瘤 組織學(xué)檢測(cè)：腫瘤中含有各式各樣的組織 Teratoma：畸胎瘤包

18、含有器官或是組織的腫瘤，類似三個(gè)胚層的衍生物。,iPS細(xì)胞形成畸胎瘤,IPS細(xì)胞插入基因檢測(cè),PCR顯示每個(gè)中都有插入四個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒,IPS細(xì)胞非污染的產(chǎn)物,免疫印跡分析，以c-Myc cDNA為探針,IPS細(xì)胞與hES細(xì)胞的DNA分析結(jié)果顯示兩者之間仍有差異存在 效率不高：1/5103 cells 挑選出的細(xì)胞群落參雜有HDF 反轉(zhuǎn)錄病毒隨機(jī)插入而抑制相關(guān)基因 一些沒(méi)有被核型分析檢測(cè)到的基因改變 反轉(zhuǎn)錄病毒隨機(jī)插入可能會(huì)誘發(fā)癌癥,1.3 造血干細(xì)胞,造血干細(xì)胞是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來(lái)源，它主要存在于骨髓、外周血、臍帶血中。 在20世紀(jì)五十年代，臨床上就開(kāi)始應(yīng)用骨髓移植（BMT）方法來(lái)治療血液

19、系統(tǒng)疾病。,1.4 神經(jīng)干細(xì)胞,神經(jīng)干細(xì)胞的研究仍處于初級(jí)階段 理論上講，任何一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病都可歸結(jié)為神經(jīng)干細(xì)胞功能的紊亂。,干細(xì)胞有幾個(gè)主要特征,干細(xì)胞本身不是終末分化細(xì)胞； 干細(xì)胞能無(wú)限增殖分裂； 干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代，也可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于靜止 狀態(tài)； 干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞只能有兩種命運(yùn)保持為干細(xì)胞或分化為特定細(xì)胞。,2.干細(xì)胞應(yīng)用的基礎(chǔ)調(diào)控,干細(xì)胞的調(diào)控是指給出適當(dāng)?shù)囊蜃訔l件，對(duì)干細(xì)胞的增值和分化進(jìn)行調(diào)控，使之向指定的方向發(fā)展。 內(nèi)源性調(diào)控 外源性調(diào)控,2.1 內(nèi)源性調(diào)控,干細(xì)胞自身有許多調(diào)控因子可對(duì)外界信號(hào)起反應(yīng)從而調(diào)節(jié)其增殖和分化 （1）細(xì)胞內(nèi)蛋白對(duì)干細(xì)胞分裂的調(diào)控 在果蠅卵

20、巢中，調(diào)控干細(xì)胞不對(duì)稱分裂的是一種稱為收縮體的細(xì)胞器，包含有許多調(diào)節(jié)蛋白，如膜收縮蛋白和細(xì)胞周期素A。收縮體與紡錘體的結(jié)合決定了干細(xì)胞分裂的部位，從而把維持干細(xì)胞性狀所必需的成分保留在子代干細(xì)胞中。,2.1 內(nèi)源性調(diào)控,（2）轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控 在胚胎干細(xì)胞的發(fā)生中，轉(zhuǎn)錄因子Oct4是必需的。Oct4是一種哺乳動(dòng)物早期胚胎細(xì)胞表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，它誘導(dǎo)表達(dá)的靶基因產(chǎn)物是FGF-4等生長(zhǎng)因子，能夠通過(guò)生長(zhǎng)因子的旁分泌作用調(diào)節(jié)干細(xì)胞以及周圍滋養(yǎng)層的進(jìn)一步分化。Oct4缺失突變的胚胎只能發(fā)育到囊胚期，其內(nèi)部細(xì)胞不能發(fā)育成內(nèi)層細(xì)胞團(tuán) 白血病抑制因子（LIF） Tcf/Lef轉(zhuǎn)錄因子,2.2 外源性調(diào)控,干細(xì)胞

21、的分化還可受到其周圍組織及細(xì)胞外基質(zhì)等外源性因素的影響 （1）分泌因子 間質(zhì)細(xì)胞能夠分泌許多因子，維持干細(xì)胞的增殖，分化和存活.有兩類因子在不同組織甚至不同種屬中都發(fā)揮重要作用，它們是TGF家族和Wnt信號(hào)通路。,2.2 外源性調(diào)控,干細(xì)胞的分化還可受到其周圍組織及細(xì)胞外基質(zhì)等外源性因素的影響 （2）膜蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞間的相互作用 有些信號(hào)是通過(guò)細(xì)胞-細(xì)胞的直接接觸起作用的。-Catenin就是一種介導(dǎo)細(xì)胞粘附連接的結(jié)構(gòu)成分。穿膜蛋白Notch及其配體Delta或Jagged也對(duì)干細(xì)胞分化有重要影響.,2.2 外源性調(diào)控,干細(xì)胞的分化還可受到其周圍組織及細(xì)胞外基質(zhì)等外源性因素的影響 （3）整合素

22、（Integrin）與細(xì)胞外基質(zhì) 整合素家族是介導(dǎo)干細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)粘附的最主要的分子。整合素與其配體的相互作用為干細(xì)胞的非分化增殖提供了適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。 1整合素,2.3 干細(xì)胞的可塑性,通常情況下，供體的干細(xì)胞在受體中分化為與其組織來(lái)源一致的細(xì)胞。而在某些情況下干細(xì)胞的分化并不遵循這種規(guī)律。 1999年Goodell等人分離出小鼠的肌肉干細(xì)胞，體外培養(yǎng)5天后，與少量的骨髓間質(zhì)細(xì)胞一起移植入接受致死量輻射的小鼠中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌肉干細(xì)胞會(huì)分化為各種血細(xì)胞系。這種現(xiàn)象被稱為干細(xì)胞的橫向分化,干細(xì)胞的研究與應(yīng)用,基礎(chǔ)研究 藥物開(kāi)發(fā) 器官移植,基礎(chǔ)研究,在基礎(chǔ)研究方面，多功能干細(xì)胞的研究能幫助人類了解，

23、從一個(gè)受精卵細(xì)胞到發(fā)展成一個(gè)嬰兒如此復(fù)雜的過(guò)程中所發(fā)生的事件，最主要的工作在于找到細(xì)胞發(fā)展過(guò)程中的決定因子。,藥物研究,藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中，藥物安全性的分析，亦可由特定干細(xì)胞或由干細(xì)胞分化的專一細(xì)胞作為試驗(yàn)的標(biāo)的，而非傳統(tǒng)上必須進(jìn)行耗時(shí)費(fèi)力又昂貴的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。,器官移植,干細(xì)胞有可能產(chǎn)生新的細(xì)胞、組織或是器官。我們需要器官移植，但是器官的短缺限制了移植手術(shù)而產(chǎn)生了很多不幸。多功能干細(xì)胞經(jīng)過(guò)刺激以后，可以發(fā)展成特定的細(xì)胞。對(duì)于很多疾病來(lái)說(shuō)，它都是一個(gè)新的治療方式。,3.干細(xì)胞應(yīng)用平臺(tái)技術(shù),3.1 技術(shù)原理 干細(xì)胞充當(dāng)了分化細(xì)胞預(yù)備隊(duì)的角色。 干細(xì)胞有以下特點(diǎn)： （1）干細(xì)胞本身不是處于分化途徑的終端。

24、 （2）干細(xì)胞能無(wú)限的增殖分裂。 （3）干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代，也可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)。 （4）干細(xì)胞通過(guò)兩種方式生長(zhǎng) ，一種是對(duì)稱分裂形成兩個(gè)相同的干細(xì)胞，另一種是非對(duì)稱分裂由于細(xì)胞質(zhì)中的調(diào)節(jié)分化蛋白不均勻地分配，使得一個(gè)子細(xì)胞不可逆的走向分化的終端成為功能專一的分化細(xì)胞；另一個(gè)保持親代的特征，仍作為干細(xì)胞保留下來(lái)。,3.2 技術(shù)方向,凡需要不斷產(chǎn)生新的分化細(xì)胞以及分化細(xì)胞本身不能再分裂的細(xì)胞或組織都要通過(guò)干細(xì)胞所產(chǎn)生的具有分化能力的細(xì)胞來(lái)維持機(jī)體細(xì)胞的數(shù)量，可以這樣說(shuō)，生命體是通過(guò)干細(xì)胞的分裂來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的更新及保證持續(xù)生長(zhǎng)。隨著基因工程、胚胎工程、細(xì)胞工程等各種生物技術(shù)的快速發(fā)展，按照

25、一定的目的，在體外人工分離、培養(yǎng)干細(xì)胞已成為可能，利用干細(xì)胞構(gòu)建各種細(xì)胞、組織、器官作為移植器官的來(lái)源，這將成為干細(xì)胞應(yīng)用的主要方向。,3.3 技術(shù)突破,最近干細(xì)胞的研究有兩個(gè)重大的技術(shù)突破，一是人類胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)成功。 1998年Wisconsin大學(xué)的James Thomson和Johns Hopkins大學(xué)的John Gearhart從人囊胚的內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)中取得胚胎干細(xì)胞。他們把胚胎干細(xì)胞與小鼠的骨髓間質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行了共培養(yǎng)。結(jié)果表明胚胎干細(xì)胞可以進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的非分化增殖，同時(shí)還保持著分化為滋養(yǎng)層組織及三種胚層組織的能力。這為胚胎干細(xì)胞的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 另外一個(gè)重大突破是成體干細(xì)

26、胞的橫向分化。 1999年Goodell等人用肌肉來(lái)源的干細(xì)胞在小鼠體內(nèi)分化成各種血細(xì)胞。這表明成體干細(xì)胞在一定的微環(huán)境的作用下，可以橫向分化為需要的細(xì)胞和組織，從而起到極其有效的治療作用。,3.4 干細(xì)胞的分離與純化,干細(xì)胞表面有許多特殊的標(biāo)記，以造血系統(tǒng)為例，干細(xì)胞的表面標(biāo)志有Sca-1和c-kit等。另外各種成體干細(xì)胞還有各自獨(dú)特的標(biāo)記物，如人造血干細(xì)胞表現(xiàn)為CD34+和Thylo而CD10，CD14，CD15，CD16，CD19，CD20皆為陰性 另外干細(xì)胞還有不同于一般分化細(xì)胞的物理特性，比如干細(xì)胞不被染料Hoechst33324和Rhodamine123染色。利用這些特性及表面標(biāo)志

27、，采用熒光細(xì)胞分離器從單細(xì)胞懸液中即可分離純化干細(xì)胞。,3.5 干細(xì)胞的體外培養(yǎng),Brustle等人在體外成功地培養(yǎng)了鼠的ES細(xì)胞。他們首先把分離的ES細(xì)胞在含有FGF2的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，隨后加入上皮生長(zhǎng)因子（EGF），最后在FGF2和PDGF的混合培養(yǎng)基中生長(zhǎng)增殖。在這種培養(yǎng)條件下，ES細(xì)胞可以保持其分化潛能，如停止供給生長(zhǎng)因子，ES細(xì)胞會(huì)分化為寡樹(shù)突細(xì)胞或星狀細(xì)胞,4.干細(xì)胞技術(shù)的市場(chǎng)前景,研究干細(xì)胞增殖和分化機(jī)制的最終目的是應(yīng)用干細(xì)胞治療疾病。理論上講，干細(xì)胞可以用于各種疾病的治療，但其最適合的疾病主要是組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死，退行性病變?nèi)缗两鹕C合征，自體免疫性疾病如胰島素依

28、賴型糖尿病等。,4.1 優(yōu)點(diǎn)明顯,低毒性（或無(wú)毒性），一次藥有效； 不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機(jī)理； 還可能應(yīng)用自身干細(xì)胞移植，避免產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。 用干細(xì)胞治療疾病已不再只是設(shè)想。,4.2 革命性的機(jī)制轉(zhuǎn)變,利用胚胎干細(xì)胞治療疾病有廣泛的應(yīng)用前景，但是干細(xì)胞應(yīng)用在歐美卻受到社會(huì)倫理學(xué)的制約，并且在實(shí)際應(yīng)用中還不能避免免疫排斥。因此橫向分化的發(fā)現(xiàn)在干細(xì)胞研究中具有革命性意義。它打破了用于臨床治療的干細(xì)胞只能來(lái)源于胚胎或受精卵的限制，為干細(xì)胞治療疾病提供了新途徑。人們可望從自體中分離出成體干細(xì)胞，在體外定向誘導(dǎo)分化為靶組織細(xì)胞并保持增殖能力，將這些細(xì)胞回輸入體內(nèi)，從而達(dá)到長(zhǎng)期治療的目的。,4.3 體外制造人體器官,比如通過(guò)形成嵌合體，在嚴(yán)格的控制下，使動(dòng)物的某些器官來(lái)源于人體干細(xì)胞。這些來(lái)自