干细胞研究的重大事件
1 1981年,Eva*s等从3.5天小鼠囊胚中分离出内细胞团,传代建立了高度未分化的小鼠ESCs系;
2 1997年英国罗斯林研究所克隆绵羊“多利”问世;
3 1998年Thomson等成功建立人胚胎干细胞系;
4 2000年发现成体干细胞具有“可塑性”或跨系分化(plasticity或transdifferentiation)。
不同的胚层发育为特定的组织
1 外胚层→神经组织和表皮;
2 中胚层→肌肉、结缔组织、脉管系统和其他内脏器官;
3 内胚层→消化管上皮及其衍生物。
干细胞的概念
1 自我更新能力(self-renewal) :指细胞在增殖分裂为子细胞时,其子细胞的表现型与基因型与亲代细胞完全一致;
2 多向分化潜能(multiple differentiation potential):可以分化成体内各种组织和器官的能力。
干细胞分类(1)
(依细胞来源和分化潜能不同)
1 全能性干细胞(Totipotent stem cell):具有无限分化潜能,能发育分化为胚胎及所有胚后期组织和器官,如卵裂母细胞。
2 多能干细胞(Pluripotent stem cell):具有产生所有三个胚层的细胞和组织的潜能,如胚胎干细胞。
3 专能干细胞(committed stem cell):只能分化成某一类型细胞,如造血干细胞、神经干细胞等。
干细胞的分类(2)
(按个体发育出现的先后次序)
1 胚胎干细胞:出现在胚胎发育的囊胚内细胞团,高水平表达端粒酶,具有全能性和可以建系。
2 成体干细胞:胚胎干细胞继续进行分化,形成具有特定功能的干细胞,如造血干细胞、皮肤干细胞等,称为成体干细胞。
胚胎干细胞
1 胚胎干细胞(Embryonic stem cell, ES):来源于早期胚胎(4~5天)的内细胞团,从中分离、培养的细胞系。能在体外长期培养,属高度未分化的细胞,本身不能形成胚胎,但可分化为成体各种类型的组织细胞。
2 胚胎生殖嵴细胞(Embryonic germ cell, EG ):来源于胎儿(5~10周)生殖嵴的原生殖细胞,具多能性,但其特性与ES细胞有差异。
胚胎和生殖嵴干细胞
1 1981年Evans等建立了第一个小鼠的胚胎干细胞系,命名为ES细胞。经典ES细胞的含义是指从囊胚内细胞团(ICM)分离、体外建系并保留未分化、多潜能和无限增殖能力的一类细胞。
2 从早期流产胎儿生殖嵴分离到的细胞也具有ES细胞特点,称为EG细胞。
人胚胎干细胞的来源
3 胚囊的内细胞团及受精卵发育至桑椹胚之前的早期胚胎细胞(ES);
4 从胎儿生殖嵴分离得到的原生殖细胞(EG);
5 体细胞核转移至去核卵母细胞后培养出来的全能细胞(治疗性克隆)。
体外ES细胞的分离、培养
1 原始ES细胞获得:从受孕动物体内或人体外受精卵培养中获得发育至桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎,得到原始ES细胞悬液 ;
2 ES细胞传代培养:反复传代培养,可获得生长旺盛的高纯度ES细胞。
3 ES细胞鉴定:长期培养的ES细胞呈巢式或集落式生长;具有形态学、组织化学等特点。
ES细胞的应用前景 (1)
1 基因功能与胚胎发育研究 ;
2 转基因动物制备;
3 细胞移植:ES细胞具有多向分化潜能,可在体外诱导分化为各种类型的特化干细胞或成熟细胞,在合适的条件下还可能发育为完整器官,成为组织或器官移植材料的新来源;
ES细胞的应用前景 (2)
1 ES细胞还是基因治疗的良好靶细胞,具有基因转移效率高,易于操作等优点;
2 人ES细胞是新型药物筛选的理想模型,将使新药开发、药物筛选、药理研究等更为直接、可靠。
ASC的特征
1 通常处于静止状态,分裂缓慢;
2 不断地以不对称分裂方式自我更新,保持其成体干细胞特性;
3 受到损伤时,可以对称分裂产生祖细胞,分化成形态和功能特化的成熟细胞,如肌肉、神经、各种上皮;
4 分布广泛,但数量极少。
成体干细胞与可塑性(1)
1 成体干细胞(ASC):是存在于已分化的各种组织中的一种未特化的细胞,具有自我更新和分化为特化细胞的能力。
2 可塑性(Plasticity):在某些条件下,专能干细胞仍具多向分化潜能,甚至跨胚层,横向分化为无关类型的成熟细胞。
MSC的特点
1 MSC在骨髓内处于静止期,在体外可保持不分化特征;
2 有多向分化潜能,可塑性强,可以超越胚层的界限分化为多种组织细胞,如神经元、成骨细胞、肌腱、血管内皮细胞、脂肪细胞、基质细胞等;
3 虽然骨髓中数量也较少(104-105个骨髓单核细胞中大约只有1个MSC),但其体外培养与扩增均较容易。
造血干细胞移植的临床应用
1 重建造血与免疫功能治疗血液病
2 重建神经系统
3 修复病损心脏
4 治疗性血管新生
5 治疗糖尿病
6 治疗自身免疫性疾病
胚胎干细胞与成体干细胞比较(1)
1 ESC能永生化,可传代建系,且增殖能力强,来源充沛;
2 ESC具有全能性,分化效率高于成体干细胞;
3 ESC分化呈“非定位性”,尚不能在特定的部位分化成相应细胞,需在治疗前进行诱导分化,破坏胚囊才能获得。
胚胎干细胞与成体干细胞比较(2)
1 ASC可自身获得,无ESC治疗时发生非整倍体的危险;
2 ASC分化具有“定位性”,无致畸胎瘤性;
3 ASC也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。

