干細(xì)胞的研究與應(yīng)用的前景PPT課件

1、w 一、干細(xì)胞的概述干細(xì)胞的概述w 二、干細(xì)胞的研究進(jìn)展二、干細(xì)胞的研究進(jìn)展w 三、干細(xì)胞的應(yīng)用三、干細(xì)胞的應(yīng)用w 四、展望四、展望主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、干細(xì)胞的概述干細(xì)胞的概述干細(xì)胞（干細(xì)胞（stem cells） 一類(lèi)來(lái)自胚胎、胎兒或成人的具有持久一類(lèi)來(lái)自胚胎、胎兒或成人的具有持久或終身自我更新、高度增殖和多向分化潛或終身自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞。能的細(xì)胞。w 根據(jù)發(fā)育階段：根據(jù)發(fā)育階段： 胚胎干細(xì)胞（胚胎干細(xì)胞（ESC）：是從早期胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中）：是從早期胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來(lái)的一種高度未分化、具有多向分化潛能的分離出來(lái)的一種高度未分化、具有多向分化潛能的細(xì)胞。細(xì)胞。 成

2、體干細(xì)胞（成體干細(xì)胞（ASC）：是成體組織所具有的不斷增）：是成體組織所具有的不斷增殖、自我更新和組織特異性定向分化潛能的一類(lèi)特殖、自我更新和組織特異性定向分化潛能的一類(lèi)特殊的細(xì)胞群體殊的細(xì)胞群體 干細(xì)胞的分類(lèi)干細(xì)胞的分類(lèi)w 根據(jù)分化潛能的大?。焊鶕?jù)分化潛能的大小： 全能型干細(xì)胞：能分化成機(jī)體所有細(xì)胞類(lèi)型的細(xì)胞，全能型干細(xì)胞：能分化成機(jī)體所有細(xì)胞類(lèi)型的細(xì)胞，如受精卵；如受精卵； 多能型干細(xì)胞：產(chǎn)生兩種以上不同類(lèi)型的分化細(xì)胞，多能型干細(xì)胞：產(chǎn)生兩種以上不同類(lèi)型的分化細(xì)胞，如胚胎干細(xì)胞可以增值并分化成三個(gè)胚層共如胚胎干細(xì)胞可以增值并分化成三個(gè)胚層共200多個(gè)多個(gè)細(xì)胞類(lèi)型細(xì)胞類(lèi)型 ； 單能干細(xì)胞單能

3、干細(xì)胞 ：只能分化成單一類(lèi)型的分化細(xì)胞，如：只能分化成單一類(lèi)型的分化細(xì)胞，如神經(jīng)元干細(xì)胞只能分化成神經(jīng)元。神經(jīng)元干細(xì)胞只能分化成神經(jīng)元。w 1960年，年，James和和Ernest發(fā)現(xiàn)并命名造血干細(xì)胞。發(fā)現(xiàn)并命名造血干細(xì)胞。w 1978年，第一個(gè)試管嬰兒年，第一個(gè)試管嬰兒Louise Brown 在英國(guó)誕生。在英國(guó)誕生。w 1981年，年，Evans等成功地建立了小鼠的等成功地建立了小鼠的ESC系。系。w 1996年，轟動(dòng)世界的年，轟動(dòng)世界的dolly羊誕生，引發(fā)了干細(xì)胞研究羊誕生，引發(fā)了干細(xì)胞研究的熱潮。的熱潮。w 1998年，美國(guó)科學(xué)家年，美國(guó)科學(xué)家Jumes Thomson成功地培養(yǎng)出

4、人成功地培養(yǎng)出人類(lèi)胚胎干細(xì)胞（類(lèi)胚胎干細(xì)胞（ESC），使得利用人類(lèi)），使得利用人類(lèi)ESC治療各種治療各種疾病成為可能。疾病成為可能。w 1999年，年，Margarel Goodell實(shí)驗(yàn)室首先報(bào)道，小鼠源骨實(shí)驗(yàn)室首先報(bào)道，小鼠源骨骼肌成體干細(xì)胞具有很強(qiáng)的橫向分化能力，能分化形骼肌成體干細(xì)胞具有很強(qiáng)的橫向分化能力，能分化形成各種血細(xì)胞。成各種血細(xì)胞。二、干細(xì)胞的研究進(jìn)展二、干細(xì)胞的研究進(jìn)展w 2006年兩項(xiàng)研究成果標(biāo)志著干細(xì)胞技術(shù)從一種概念，年兩項(xiàng)研究成果標(biāo)志著干細(xì)胞技術(shù)從一種概念，轉(zhuǎn)變成能夠看得見(jiàn)的事實(shí)。轉(zhuǎn)變成能夠看得見(jiàn)的事實(shí)。 美國(guó)科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞所衍生的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元美國(guó)科學(xué)家利用胚胎干

5、細(xì)胞所衍生的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元讓癱瘓的老鼠恢復(fù)了行走能力；讓癱瘓的老鼠恢復(fù)了行走能力； 英國(guó)科學(xué)家從胚胎干細(xì)胞中培育出來(lái)的精子，并英國(guó)科學(xué)家從胚胎干細(xì)胞中培育出來(lái)的精子，并使之與卵細(xì)胞結(jié)合，生育出幼鼠。使之與卵細(xì)胞結(jié)合，生育出幼鼠。u2007年，年，Nature和和Cell同時(shí)刊出美國(guó)和日本同時(shí)刊出美國(guó)和日本兩個(gè)研究報(bào)告，證實(shí)皮膚細(xì)胞經(jīng)基因直接重組后，兩個(gè)研究報(bào)告，證實(shí)皮膚細(xì)胞經(jīng)基因直接重組后， 具有胚胎干細(xì)胞特性，稱(chēng)為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞特性，稱(chēng)為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，進(jìn)一步推動(dòng)了干細(xì)胞發(fā)展。進(jìn)一步推動(dòng)了干細(xì)胞發(fā)展。 w 2010年年1月韓國(guó)月韓國(guó)朝鮮日?qǐng)?bào)朝鮮日?qǐng)?bào)報(bào)道，韓國(guó)建國(guó)大學(xué)獸

6、醫(yī)報(bào)道，韓國(guó)建國(guó)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院教授利用人類(lèi)臍帶血干細(xì)胞成功治愈了脊髓受傷學(xué)院教授利用人類(lèi)臍帶血干細(xì)胞成功治愈了脊髓受傷導(dǎo)致兩條后腿癱瘓的狗。導(dǎo)致兩條后腿癱瘓的狗。w 分離和體外培養(yǎng)各種來(lái)源的干細(xì)胞的技術(shù)不斷成熟分離和體外培養(yǎng)各種來(lái)源的干細(xì)胞的技術(shù)不斷成熟,更更是引發(fā)了新一輪的干細(xì)胞研究熱潮。世界各主要國(guó)家是引發(fā)了新一輪的干細(xì)胞研究熱潮。世界各主要國(guó)家都加大了對(duì)其的研究力度。都加大了對(duì)其的研究力度。w 1.1.細(xì)胞移植細(xì)胞移植w 2.2.組織器官的構(gòu)建組織器官的構(gòu)建w 3.3.制備克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效材料制備克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效材料w 4.4.新藥開(kāi)發(fā)的工具細(xì)胞新藥開(kāi)發(fā)的工具細(xì)胞w 5.5.生

7、物學(xué)基礎(chǔ)研究生物學(xué)基礎(chǔ)研究w 6.6.在美容方面的應(yīng)用在美容方面的應(yīng)用三、干細(xì)胞的應(yīng)用三、干細(xì)胞的應(yīng)用1.1.細(xì)胞移植細(xì)胞移植u干細(xì)胞可培養(yǎng)進(jìn)行不定期分化并產(chǎn)生特化細(xì)胞，且干細(xì)胞可培養(yǎng)進(jìn)行不定期分化并產(chǎn)生特化細(xì)胞，且具有一定的遷移能力，能到達(dá)損傷或疾病部位并產(chǎn)具有一定的遷移能力，能到達(dá)損傷或疾病部位并產(chǎn)生新的細(xì)胞。生新的細(xì)胞。u可以用于臨床細(xì)胞移植治療很多疾病，目前在可以用于臨床細(xì)胞移植治療很多疾病，目前在臨床臨床主要用于以下方面：主要用于以下方面： 組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤等；組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤等； 退行性病變?nèi)缗两鹕C合征等；退行性病變?nèi)缗两鹕C合征等

8、； 自體免疫性疾病如胰島素依賴(lài)型糖尿病等。自體免疫性疾病如胰島素依賴(lài)型糖尿病等。 實(shí)例實(shí)例w 以色列工學(xué)院最近宣以色列工學(xué)院最近宣布，科學(xué)家首次從胚胎布，科學(xué)家首次從胚胎干細(xì)胞中培養(yǎng)出干細(xì)胞中培養(yǎng)出人類(lèi)心人類(lèi)心臟組織臟組織，該組織可以自，該組織可以自然跳動(dòng)，并且有新生心然跳動(dòng)，并且有新生心臟組織的臟組織的電特性電特性和和機(jī)械機(jī)械性性。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明：以。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明：以細(xì)胞移植治療心臟病的細(xì)胞移植治療心臟病的可能性是巨大的。可能性是巨大的。2.2.組織器官的構(gòu)建組織器官的構(gòu)建w 將干細(xì)胞作為將干細(xì)胞作為種子細(xì)胞種子細(xì)胞，與，與可降解支架材料可降解支架材料聯(lián)合培養(yǎng)，聯(lián)合培養(yǎng)，在體外構(gòu)建有在體外構(gòu)建

9、有活性的種植體活性的種植體，修復(fù)組織缺損或，修復(fù)組織缺損或 再生組織和器官。再生組織和器官。w 人們?cè)隗w外已實(shí)現(xiàn)了人們?cè)隗w外已實(shí)現(xiàn)了多部位軟骨組織多部位軟骨組織，如筒狀軟骨，如筒狀軟骨，耳廓樣軟骨等的耳廓樣軟骨等的構(gòu)建構(gòu)建，并已成功地在體內(nèi)進(jìn)行了關(guān)，并已成功地在體內(nèi)進(jìn)行了關(guān) 節(jié)軟骨缺損及尿失禁的治療。節(jié)軟骨缺損及尿失禁的治療。u干細(xì)胞在干細(xì)胞在口腔領(lǐng)域口腔領(lǐng)域以及以及神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)方面也取得方面也取得了重大進(jìn)展。如了重大進(jìn)展。如修復(fù)重建牙齒組織，修復(fù)重建牙齒組織，修復(fù)人工神經(jīng)導(dǎo)修復(fù)人工神經(jīng)導(dǎo)管周?chē)窠?jīng)長(zhǎng)距離缺損等。管周?chē)窠?jīng)長(zhǎng)距離缺損等。 生物反應(yīng)器正在攪拌由聚合物載體和細(xì)胞

10、構(gòu)成的生物人生物反應(yīng)器正在攪拌由聚合物載體和細(xì)胞構(gòu)成的生物人工人體部件工人體部件(軟骨軟骨)人工血管人工血管人工軟骨耳人工軟骨耳新骨生長(zhǎng)填補(bǔ)骨間空隙新骨生長(zhǎng)填補(bǔ)骨間空隙w 利用胚胎干細(xì)胞系作為載體，將外源基因?qū)肱咛ジ衫门咛ジ杉?xì)胞系作為載體，將外源基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞，在體外對(duì)胚胎干細(xì)胞進(jìn)行修飾和篩選，將胚胎細(xì)胞，在體外對(duì)胚胎干細(xì)胞進(jìn)行修飾和篩選，將胚胎干細(xì)胞注人胚泡，這種胚胎干細(xì)胞則可以和受體胚胎干細(xì)胞注人胚泡，這種胚胎干細(xì)胞則可以和受體胚胎一起發(fā)育成表達(dá)外源基因的嵌合體，并可穩(wěn)定傳遞給一起發(fā)育成表達(dá)外源基因的嵌合體，并可穩(wěn)定傳遞給后代，獲得穩(wěn)定、滿(mǎn)意的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。后代，獲得穩(wěn)定、滿(mǎn)意的轉(zhuǎn)基

11、因動(dòng)物。3.3.克隆克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效材料的高效材料Wilaysa利用長(zhǎng)期傳代利用長(zhǎng)期傳代(30代以上代以上)的小鼠胚胎的小鼠胚胎干細(xì)胞克隆出的小鼠干細(xì)胞克隆出的小鼠 韓國(guó)某公司同首爾國(guó)立大學(xué)（韓國(guó)某公司同首爾國(guó)立大學(xué)（SNU）合作，用）合作，用脂肪組織的干細(xì)胞成功克隆了兩只小狗。脂肪組織的干細(xì)胞成功克隆了兩只小狗。w 優(yōu)越性?xún)?yōu)越性： 體細(xì)胞克隆容易出現(xiàn)個(gè)體的畸形，早衰，早產(chǎn)，體細(xì)胞克隆容易出現(xiàn)個(gè)體的畸形，早衰，早產(chǎn)，流產(chǎn)和死胎等。流產(chǎn)和死胎等。 通過(guò)采用干細(xì)胞來(lái)克隆動(dòng)物可以克服許多用體細(xì)通過(guò)采用干細(xì)胞來(lái)克隆動(dòng)物可以克服許多用體細(xì)胞克隆的弊端，如提高成功率，降低早衰率。胞克隆的

12、弊端，如提高成功率，降低早衰率。w 干細(xì)胞克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)完美結(jié)合的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物干細(xì)胞克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)完美結(jié)合的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究是動(dòng)物生物工程中最誘人和最有發(fā)展前景的課題研究是動(dòng)物生物工程中最誘人和最有發(fā)展前景的課題之一。之一。w 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用主要有：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用主要有：w 疾病的動(dòng)物模型：尤其是單基因遺傳病。用于研究疾疾病的動(dòng)物模型：尤其是單基因遺傳病。用于研究疾病的發(fā)病機(jī)理、藥物篩選、藥物治療、毒物測(cè)試；病的發(fā)病機(jī)理、藥物篩選、藥物治療、毒物測(cè)試；w 家畜品種的改良；家畜品種的改良；w 作為醫(yī)用器官移植的供體；作為醫(yī)用器官移植的供體；w 生物反應(yīng)器：藥用或食品蛋白的大量生產(chǎn)，即

13、轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器：藥用或食品蛋白的大量生產(chǎn)，即轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥；動(dòng)物制藥；這些豬能提供可用于人類(lèi)器官移植的心臟、肝臟和腎等。這些豬能提供可用于人類(lèi)器官移植的心臟、肝臟和腎等。人心豬人心豬美國(guó)創(chuàng)造全球首只美國(guó)創(chuàng)造全球首只“人羊人羊” 為器官為器官移植尋找新路移植尋找新路w 通過(guò)通過(guò)乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器的方式，可得到治療一些疑難的方式，可得到治療一些疑難病癥的藥物。把一些目的基因（能治療這種疾病的病癥的藥物。把一些目的基因（能治療這種疾病的基因）基因）注射注射到一個(gè)奶牛受精卵的原核里，通過(guò)基因到一個(gè)奶牛受精卵的原核里，通過(guò)基因整合整合，胚胎，胚胎發(fā)育發(fā)育，然后將其，然后將其移入移入母體子宮中

14、繼續(xù)發(fā)母體子宮中繼續(xù)發(fā)育，最后生出個(gè)體。若是雌性，待其長(zhǎng)大后就可在育，最后生出個(gè)體。若是雌性，待其長(zhǎng)大后就可在其乳汁中提取有用的藥物。其乳汁中提取有用的藥物。作為生物反應(yīng)器作為生物反應(yīng)器青島森淼生物研究所建成了奶羊乳腺生物反應(yīng)器青島森淼生物研究所建成了奶羊乳腺生物反應(yīng)器羊奶經(jīng)純化可得到羊奶經(jīng)純化可得到抗凝血酶抗凝血酶蛋白蛋白我國(guó)首例報(bào)道的，乳汁中含人凝血因子我國(guó)首例報(bào)道的，乳汁中含人凝血因子IXIX的轉(zhuǎn)基因山羊的轉(zhuǎn)基因山羊w 干細(xì)胞為藥物篩選提供了極好的模型。干細(xì)胞為藥物篩選提供了極好的模型。w 干細(xì)胞可無(wú)限增殖，獲得大量的細(xì)胞，并能分化為干細(xì)胞可無(wú)限增殖，獲得大量的細(xì)胞，并能分化為具各種功能

15、的特化細(xì)胞，為新藥藥效、毒性、藥理、具各種功能的特化細(xì)胞，為新藥藥效、毒性、藥理、藥物代謝、藥物動(dòng)力學(xué)、耐藥性等的檢測(cè)提供了細(xì)藥物代謝、藥物動(dòng)力學(xué)、耐藥性等的檢測(cè)提供了細(xì)胞水平的研究手段。胞水平的研究手段。w 如：誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為胰島細(xì)胞或用胰腺干細(xì)胞誘如：誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為胰島細(xì)胞或用胰腺干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為胰腺導(dǎo)分化為胰腺細(xì)胞，可以用來(lái)篩選糖尿病的治療藥細(xì)胞，可以用來(lái)篩選糖尿病的治療藥物；物；w 將神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，用以篩選治療將神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，用以篩選治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病如老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的神經(jīng)系統(tǒng)疾病如老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的藥物。藥物。w 利用干細(xì)胞進(jìn)行藥物

16、篩選可大大提高效率，降低成利用干細(xì)胞進(jìn)行藥物篩選可大大提高效率，降低成本。本。 4.4.新藥開(kāi)發(fā)的工具細(xì)胞新藥開(kāi)發(fā)的工具細(xì)胞w 研究哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的良好模型研究哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的良好模型 哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育在體內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法研究發(fā)育的調(diào)哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育在體內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法研究發(fā)育的調(diào)控機(jī)制。胚胎干細(xì)胞已成為細(xì)胞分化和發(fā)育生物學(xué)研控機(jī)制。胚胎干細(xì)胞已成為細(xì)胞分化和發(fā)育生物學(xué)研究的重要材料，可作為發(fā)育的良好模型究的重要材料，可作為發(fā)育的良好模型 。w 基因功能的研究基因功能的研究 人類(lèi)基因組計(jì)劃已經(jīng)完成，估計(jì)人類(lèi)基因組中有人類(lèi)基因組計(jì)劃已經(jīng)完成，估計(jì)人類(lèi)基因組中有3.5萬(wàn)萬(wàn)個(gè)基因，其中有的參

17、與了胚胎發(fā)育過(guò)程，這些基因的個(gè)基因，其中有的參與了胚胎發(fā)育過(guò)程，這些基因的功能僅在發(fā)育過(guò)程中才表現(xiàn)出來(lái)，而利用干細(xì)胞為模功能僅在發(fā)育過(guò)程中才表現(xiàn)出來(lái)，而利用干細(xì)胞為模型就可較容易地進(jìn)行其功能的研究。例如，在各種干型就可較容易地進(jìn)行其功能的研究。例如，在各種干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為終末分化細(xì)胞的過(guò)程中，可進(jìn)行相應(yīng)細(xì)胞誘導(dǎo)分化為終末分化細(xì)胞的過(guò)程中，可進(jìn)行相應(yīng)基因功能的研究?；蚬δ艿难芯俊?5.5.生物學(xué)基礎(chǔ)研究生物學(xué)基礎(chǔ)研究6.6.在美容方面的應(yīng)用在美容方面的應(yīng)用 自身體腰、腹、臀、腿等部位提取脂肪組織，自身體腰、腹、臀、腿等部位提取脂肪組織，在體外進(jìn)行分離、擴(kuò)增干細(xì)胞。在體外進(jìn)行分離、擴(kuò)增干細(xì)胞。

18、通過(guò)靜脈點(diǎn)滴的方式輸入到人體，通過(guò)干細(xì)胞通過(guò)靜脈點(diǎn)滴的方式輸入到人體，通過(guò)干細(xì)胞的自我復(fù)制、歸巢功能，從而到達(dá)對(duì)自身受損部位的的自我復(fù)制、歸巢功能，從而到達(dá)對(duì)自身受損部位的修復(fù)、調(diào)理。修復(fù)、調(diào)理。 注射到人體真皮淺層，從而達(dá)到對(duì)皺紋的填充注射到人體真皮淺層，從而達(dá)到對(duì)皺紋的填充以及對(duì)自身皮膚的改善。以及對(duì)自身皮膚的改善。干細(xì)胞研究與應(yīng)用干細(xì)胞研究與應(yīng)用 引發(fā)的爭(zhēng)議問(wèn)題引發(fā)的爭(zhēng)議問(wèn)題l倫理學(xué)方面的困擾倫理學(xué)方面的困擾l干細(xì)胞分化的問(wèn)題干細(xì)胞分化的問(wèn)題l移植治療中的問(wèn)題移植治療中的問(wèn)題四、展望四、展望w 干細(xì)胞研究不僅為人們提供了豐富的想干細(xì)胞研究不僅為人們提供了豐富的想象空間、廣闊的應(yīng)用前景和重要的理論象空間、廣闊的應(yīng)用前景和重要的理論價(jià)價(jià)w 值，而且其中還蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)。據(jù)值，而且其中還蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，干細(xì)胞醫(yī)療的潛在市場(chǎng)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，干細(xì)胞醫(yī)療的潛在市場(chǎng)近兩年大近兩年大w 約為約為800億美元，到億美元，到2020年前后可達(dá)年前后可達(dá)4000億美元。因此，干細(xì)胞研究吸引了生命億美元。因此，干細(xì)胞研究吸引了生命科