現(xiàn)代生命科學(xué)與生物技術(shù)-09干細(xì)胞工程

9.1概述9.2干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)9.3干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用

9.4干細(xì)胞工程展望本章內(nèi)容1當(dāng)前1頁，總共90頁。利用干細(xì)胞工程技術(shù)有可能實現(xiàn)：完美地修復(fù)或替代人體組織、肢體或器官的傷殘根治惡性腫瘤、帕金森病、中風(fēng)等疾病9.1概述概述2當(dāng)前2頁，總共90頁。1896年，E.B.Wilson首次使用干細(xì)胞名詞

1961年Till和McCulloch首先描述了造血干細(xì)胞的特征

1967年，美國華盛頓大學(xué)的多納爾·托馬斯開拓了干細(xì)胞臨床應(yīng)用的研究

1981年，英國劍橋大學(xué)的Evans和Kaufman建立了胚胎干細(xì)胞系

9.1.1干細(xì)胞研究的進(jìn)展概述3當(dāng)前3頁，總共90頁。1998年11月，美國威斯康星大學(xué)的Thomson和

Shamblott成功地使人類胚胎干細(xì)胞在體外生長和增殖1999年3月，美國科學(xué)家Goodell發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉組織干細(xì)胞可以橫向分化為成血細(xì)胞。

2001年11月25日，美國馬薩諸塞州先進(jìn)細(xì)胞技術(shù)公司培育出人體早期胚胎概述4當(dāng)前4頁，總共90頁。2002年2月，麻省理工學(xué)院科學(xué)家首次用人體ES細(xì)胞培育出毛細(xì)血管隨后的3～5年期間，各國的科學(xué)家們進(jìn)一步致力于誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化、成體干細(xì)胞的“橫向分化”方面的課題概述5當(dāng)前5頁，總共90頁。目前，科學(xué)家已經(jīng)試圖將一些正常的體細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞（iPCs）

，它們具有類似胚胎干細(xì)胞（ES）的功能。2007.11.20日本京都大學(xué)Yamanaka和美國威斯康辛大學(xué)James

Thomson，宣布成功把人體皮膚細(xì)胞改造成類似胚胎干細(xì)胞的“萬能細(xì)胞”。概述6當(dāng)前6頁，總共90頁。9.1.2干細(xì)胞工程的重要性及意義

重要性1999年12月美國《科學(xué)》公布干細(xì)胞研究的新發(fā)現(xiàn)榮登“世界十大科學(xué)成果”之首2000年再入選《科學(xué)》評選“世界十大科學(xué)成果”2001年末《科學(xué)》將干細(xì)胞研究列為2002年六大熱門科技領(lǐng)域榜首。概述7當(dāng)前7頁，總共90頁。2003年《自然》《科學(xué)》分別將老鼠的胚胎干細(xì)胞中產(chǎn)生出精、卵細(xì)胞列為十大科學(xué)進(jìn)展第4和第7位。2007年《自然》和《科學(xué)》將將體細(xì)胞“返老還童”變成胚胎干細(xì)胞的研究結(jié)果，分別列為當(dāng)年十大重要發(fā)現(xiàn)之一《時代雜志》甚至將上述實驗結(jié)果列為2007年重大發(fā)現(xiàn)之首!概述8當(dāng)前8頁，總共90頁。意義

組織、器官移植的新來源：

研究發(fā)現(xiàn)，取自胚胎或骨髓的干細(xì)胞可用于培養(yǎng)不同的人體細(xì)胞、組織或器官，這有望成為移植器官的新來源。攻克某些重大疾病的根本措施

組織、器官移植可望成為21世紀(jì)人類攻克某些重大疾病，如心腦血管疾病、癌癥、老年性疾病等的根本措施。

概述9當(dāng)前9頁，總共90頁。重建或修復(fù)組織器官的種子細(xì)胞

已有臨床實驗證明，干細(xì)胞是重建或修復(fù)病損或衰老組織器官功能的理想種子細(xì)胞,對白血病、癌癥、嚴(yán)重免疫性疾病以及心血管疾病、糖尿病、早老性癡呆癥和脊髓受損患者有驚人的治愈作用。概述10當(dāng)前10頁，總共90頁。認(rèn)識基本生命規(guī)律

干細(xì)胞研究將促進(jìn)科學(xué)家重新認(rèn)識細(xì)胞生長、分化、生物發(fā)育機制等基本生命規(guī)律；尤其是胚胎干細(xì)胞的識別、分離、增殖、定向分化將成為細(xì)胞生物學(xué)以及整個生命科學(xué)的主攻熱點。后基因組計劃的關(guān)鍵部分之一在人類基因組框架完成之后，細(xì)胞工程或稱組織工程，尤其是干細(xì)胞的研究將成為后基因組計劃(postgenomepro．ject)的極為關(guān)鍵部分之一。

概述11當(dāng)前11頁，總共90頁。1、干細(xì)胞的概念

干細(xì)胞（StemCell，SC）是來自于胚胎、胎兒或成體內(nèi)具有在一定條件下無限自我更新與增殖分化能力的一類細(xì)胞，能產(chǎn)生表現(xiàn)型與基因型和自己完全相同的子細(xì)胞，也能產(chǎn)生組成機體組織、器官的已特化的細(xì)胞,同時還能分化為祖細(xì)胞。

通俗地講，干細(xì)胞是尚未發(fā)育成熟的細(xì)胞，它具有再生為各種組織、器官的潛能，醫(yī)學(xué)界稱其為“萬用細(xì)胞”。

9.2干細(xì)胞及其體外培養(yǎng)技術(shù)

9.2.1干細(xì)胞概述12當(dāng)前12頁，總共90頁。干細(xì)胞的特點（1）干細(xì)胞本身不是處于分化途徑的終端（2）干細(xì)胞能無限的增殖分裂（3）干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代，也可在較長時間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)。（4）干細(xì)胞的兩種生長方式：A.對稱分裂─形成兩個相同的干細(xì)胞;B.非對稱分裂─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；另一個保持親代的特征，仍作為干細(xì)胞保留下來。分化細(xì)胞的數(shù)目受分化前干細(xì)胞的數(shù)目和分裂次數(shù)控制。13當(dāng)前13頁，總共90頁。按分化潛能分類全能干細(xì)胞多功能干細(xì)胞單功能干細(xì)胞具有形成完整個體的分化潛能。例：胚胎干細(xì)胞→可無限增殖分化為全身200多種細(xì)胞類型→形成機體的所有組織、器官具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力。例：骨髓多能造血干細(xì)胞→可分化出至少12種血細(xì)胞只能向單一方向分化，產(chǎn)生一種類型的細(xì)胞。例：肌肉中的成肌干細(xì)胞2、干細(xì)胞的分類概述14當(dāng)前14頁，總共90頁。按發(fā)生學(xué)來源分類胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞造血干細(xì)胞骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞肝干細(xì)胞皮膚表皮干細(xì)胞等等正常情況下處于休眠狀態(tài)，在病理狀態(tài)或外因誘導(dǎo)下可以表現(xiàn)出不同程度的再生和更新的能力。概述15當(dāng)前15頁，總共90頁。1）形態(tài)和生化特征

細(xì)胞核溶酶體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體微絲微管質(zhì)膜線粒體中心體動物細(xì)胞模式圖概述16當(dāng)前16頁，總共90頁。形態(tài)：

細(xì)胞體積較小，通常呈圓形或橢圓形，核質(zhì)比例較大。

細(xì)胞核染色質(zhì)分布較彌散，核仁較明顯。

細(xì)胞質(zhì)內(nèi)除含有游離核糖體外，其它細(xì)胞器均少且小。

根據(jù)形態(tài)學(xué)特性和存在的位置可以辨認(rèn)不同的干細(xì)胞。概述17當(dāng)前17頁，總共90頁。

生化特征：

不同種類的干細(xì)胞生化特征有所差異，

都有較高的端粒酶活性，具有較強的增值能力。

不同干細(xì)胞具有各異的生化標(biāo)志。

實驗證明，干細(xì)胞生存的微環(huán)境可以影響其形

態(tài)和生化特征。概述18當(dāng)前18頁，總共90頁。

干細(xì)胞通過兩種有絲分裂方式進(jìn)行繁殖：概述3、增殖19當(dāng)前19頁，總共90頁。有絲分裂周期G0期：休眠期G1期：DNA合 成前期S期：DNA合 成期G2期:

DNA合 成后期M期：有絲分 裂期G0G1G2SM概述20當(dāng)前20頁，總共90頁。有絲分裂21當(dāng)前21頁，總共90頁。對稱分裂→兩個相同的（干/分化）細(xì)胞非對稱分裂→一個干細(xì)胞一個祖細(xì)胞→分化細(xì)胞→成熟細(xì)胞概述3、增殖干細(xì)胞通過兩種有絲分裂方式進(jìn)行繁殖：22當(dāng)前22頁，總共90頁。

細(xì)胞分離指將組織材料分散制成細(xì)胞懸液后，從中獲取目的細(xì)胞的過程。

細(xì)胞純化從原代培養(yǎng)成分混雜的異質(zhì)性細(xì)胞懸液中或者從培養(yǎng)物中獲得單一類型的細(xì)胞的過程。

2、干細(xì)胞的分離純化干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)23當(dāng)前23頁，總共90頁。細(xì)胞系（細(xì)胞株）通過細(xì)胞分離和純化過程，使得培養(yǎng)物成為單一型培養(yǎng)物，甚至是遺傳特性完全一致的培養(yǎng)物，稱為細(xì)胞系。

干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)24當(dāng)前24頁，總共90頁。細(xì)胞分離純化常用方法有：1、利用細(xì)胞體積和密度，這是基于沉降作用原理，通過離心等方法，將沉降速度不同的細(xì)胞分開。2、選擇性的細(xì)胞凝集，加入某種絮凝劑或物理處理的方法，使某種細(xì)胞凝集，加速沉降出去。3、基于不同粘附特性，某些細(xì)胞的基本生物學(xué)特性之一是粘附于某些固體物質(zhì)，根據(jù)細(xì)胞粘附能力強弱來分離。4、利用細(xì)胞表面標(biāo)志，這是一種抗體介導(dǎo)的細(xì)胞分離技術(shù)，選擇某種單克隆抗體特異性親和吸附分離。

干細(xì)胞的分離純化

干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)25當(dāng)前25頁，總共90頁。

液氮保藏法原理：細(xì)胞在-130℃下代謝作用停止。液氮的溫度可達(dá)-196℃，可使細(xì)胞的代謝活動停止，化學(xué)作用消失。保護(hù)劑：防止細(xì)胞破裂

甘油二甲基亞砜(DMSO)

3、干細(xì)胞的凍存與復(fù)蘇

干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)26當(dāng)前26頁，總共90頁。干細(xì)胞的體外培養(yǎng)

即將上述從機體的組織中分離純化得到的單個干細(xì)胞，給予必要的生長條件，模擬動物體內(nèi)生長環(huán)境，使其在體外繼續(xù)生長和繁殖。9.2.3干細(xì)胞的體外培養(yǎng)條件干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)27當(dāng)前27頁，總共90頁。（1）營養(yǎng)要求：

氨基酸、碳水化合物、維生素及一些無機離子、生長因子等。

（2）環(huán)境條件：

溫度：哺乳動物細(xì)胞適宜的體外培養(yǎng)溫度為35～37℃，一般控制37±0.1℃。

體外培養(yǎng)條件干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)28當(dāng)前28頁，總共90頁。滲透壓：多數(shù)細(xì)胞有一定的耐受滲透壓能力，可在培養(yǎng)基配制時加以控制。

氣相：需要有氧條件，氧分壓維持略低于大氣狀態(tài)，此外，還需CO2。

pH：各種細(xì)胞對pH要求不盡相同，多數(shù)細(xì)胞pH7.2～7.6間生長良好。

環(huán)境無毒和無菌：對培養(yǎng)用的容器清洗和消毒，對培養(yǎng)基除菌及滅菌。以防止真菌、細(xì)菌及支原體的污染。干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)29當(dāng)前29頁，總共90頁。1、基本方法

懸滴培養(yǎng)法培養(yǎng)瓶培養(yǎng)法

旋轉(zhuǎn)管培養(yǎng)法

灌注小室培養(yǎng)法培養(yǎng)板培養(yǎng)法9.2.3干細(xì)胞培養(yǎng)的基本方法及體外培養(yǎng)類型

干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)30當(dāng)前30頁，總共90頁。懸浮培養(yǎng)指細(xì)胞在培養(yǎng)皿中自由懸浮生長的過程。用于非貼壁依賴型細(xì)胞。貼壁培養(yǎng)必須黏附在固體介質(zhì)表面上生長的細(xì)胞培養(yǎng)。固定化培養(yǎng)（微載體培養(yǎng)系統(tǒng)）即適用于貼壁依賴型細(xì)胞,又適用于非貼壁型依賴性細(xì)胞的包埋培養(yǎng)方式。2、體外培養(yǎng)類型

干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)31當(dāng)前31頁，總共90頁。1、何謂造血干細(xì)胞（HSC）血液中血細(xì)胞淋巴系細(xì)胞髓系血細(xì)胞

B淋巴細(xì)胞

T淋巴細(xì)胞單核巨噬細(xì)胞粒細(xì)胞巨核細(xì)胞紅細(xì)胞9.3干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用

9.3.1造血干細(xì)胞32當(dāng)前32頁，總共90頁。一個成年人含有2.5×1013個紅細(xì)胞

每一個紅細(xì)胞平均壽命為120天（107秒）

相當(dāng)于機體每秒需產(chǎn)生2.5×106個紅細(xì)胞

這些成熟的血細(xì)胞是如何產(chǎn)生？

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用33當(dāng)前33頁，總共90頁。所有血細(xì)胞均來自于一個共同的始祖細(xì)胞——

造血干細(xì)胞（HSC）

即：造血干細(xì)胞→造血祖細(xì)胞→前體細(xì)胞→

成熟血細(xì)胞

造血干細(xì)胞定義

是一小群具有高度的自我復(fù)制和多向分化潛能的最原始的造血細(xì)胞。

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用34當(dāng)前34頁，總共90頁。（1）在體內(nèi)終身生存，數(shù)量和質(zhì)量保持不變，移植后可永久重建造血；（2）兼有向髓系和淋巴系多向分化的潛能，即重建造血的同時重建免疫。造血干細(xì)胞的功能干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用35當(dāng)前35頁，總共90頁。一個造血干細(xì)胞→分裂為兩個子細(xì)胞一個自我更新——保持機體內(nèi)干細(xì)胞數(shù)量相對穩(wěn)定另一個多向分化→→→成熟血細(xì)胞直至衰老死亡造血干細(xì)胞采用不對稱的分裂方式造血干細(xì)胞的分裂方式干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用36當(dāng)前36頁，總共90頁。骨髓外周血臍帶血胎兒造血系統(tǒng)胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞造血干細(xì)胞的來源

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用37當(dāng)前37頁，總共90頁。

血液系統(tǒng)病實體癌免疫缺陷性疾病遺傳性疾病自身免疫性疾病等的支持治療免疫治療替代療法基因治療2、造血干細(xì)胞的臨床應(yīng)用

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用38當(dāng)前38頁，總共90頁。表1造血干細(xì)胞移植適應(yīng)癥

39當(dāng)前39頁，總共90頁。造血干細(xì)胞提取(外周)首先為捐獻(xiàn)者注射4至5天藥物“動員劑”，將骨髓中含有的大量造血干細(xì)胞動員入血液，然后從捐獻(xiàn)者手臂靜脈處采集全血，通過血細(xì)胞分離機提取干細(xì)胞，同時將其它血液通過另一手臂靜脈輸回體內(nèi)。一次捐獻(xiàn)后1至2周即可恢復(fù)40當(dāng)前40頁，總共90頁。血癌包括：急性淋巴細(xì)胞白血病、急性髓細(xì)胞白血病、慢性髓細(xì)胞白血病、何杰金病、多發(fā)性骨髓瘤和非何杰金淋巴瘤。傳統(tǒng)的治療方法：

放療、化療殺傷正常骨髓細(xì)胞骨髓移植來源受限干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用（1）治療白血病和淋巴瘤41當(dāng)前41頁，總共90頁。(自體)干細(xì)胞移植法√先用大劑量的放、化療將骨髓中癌變造血細(xì)胞摧毀√取病人本身少量的正常的干細(xì)胞在體外大量擴(kuò)增√再將其移植至病人骨髓中√正常的干細(xì)胞在病人體內(nèi)自我更新√并且分化出各種所需的正常血細(xì)胞病人完全康復(fù)！干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用42當(dāng)前42頁，總共90頁。遺傳性血液病包括：各種遺傳性貧血（不能生成紅細(xì)胞），先天性代謝失調(diào)（關(guān)鍵酶缺失），如：再生障礙性貧血、β-地中海貧血、骨髓石化癥等。利用干細(xì)胞移植法：（1）異基因HSC移植免疫排斥（2）自體HSC的遺傳修飾補充缺陷基因的功能（2）治療遺傳性血液病干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用43當(dāng)前43頁，總共90頁。放、化療的目的在于殺滅快速增殖的癌細(xì)胞，但同時也殺滅了快速增殖的正常HSC。

利用干細(xì)胞移植法：（1）自體干細(xì)胞骨髓移植以補充被殺滅的HSC；（2）從放、化療前動員的外周血中采集HSC并儲存，化療后將這些細(xì)胞重新注入該病人體內(nèi)。

（3）癌癥放、化療后造血干細(xì)胞的恢復(fù)44當(dāng)前44頁，總共90頁。

AD包括：潰瘍性結(jié)腸炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、牛皮癬等。利用干細(xì)胞移植法：使用大劑量化療聯(lián)合自體HSC治療頑固高危AD臨床上已有AD患者痊愈的實例（4）治療自身免疫性疾病(AD)干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用45當(dāng)前45頁，總共90頁。除可以分化為各系血細(xì)胞外，造血干細(xì)胞還可以分化為多種非造血組織的細(xì)胞。

例：

從HSC→肌肉細(xì)胞

從HSC→肝臟細(xì)胞

從HSC→神經(jīng)細(xì)胞從HSC→血管內(nèi)皮細(xì)胞

從HSC→多組織上皮細(xì)胞

（5）造血干細(xì)胞的可塑性干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用46當(dāng)前46頁，總共90頁。1、何謂胚胎干細(xì)胞（ES）

（1）ES定義胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ESC）是指由哺乳動物囊胚的內(nèi)細(xì)胞群(innercellmass，ICM)或原始生殖細(xì)胞(primordialgermcell，PGC)分離出來的，能夠在體外建系的多能干細(xì)胞。它具有與胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)和分化潛能，具有分化為機體任何一種組織器官的潛能，習(xí)慣上稱之為胚胎干細(xì)胞。

9.3.2胚胎干細(xì)胞干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用47當(dāng)前47頁，總共90頁。胚胎干細(xì)胞（ES）

胚胎干細(xì)胞是在人胚胎發(fā)育早期—囊胚(受精后約57天)中未分化的細(xì)胞。早在1970年MartinEvans已從小鼠中分離出胚胎干細(xì)胞并在體外進(jìn)行培養(yǎng)。

48當(dāng)前48頁，總共90頁。（2）ES的來源

胚泡存活5～7天的胚胎由大約140個細(xì)胞所組成，看上去像黏稠的漿果或花粉粒。它們通體毛絨絨，相互依偎著呈空心的圓球狀。

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用49當(dāng)前49頁，總共90頁。滋養(yǎng)層胚泡的外層組織即滋養(yǎng)層，由一層扁

平的細(xì)胞組成，會發(fā)育成胎盤。

囊胚腔胚泡中心的腔

內(nèi)細(xì)胞團(tuán)腔內(nèi)一側(cè)的細(xì)胞群，它是由受精

卵分裂得到的約16～33個細(xì)胞組成。

胚胎干細(xì)胞由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離培養(yǎng)建系！

(見圖)

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用50當(dāng)前50頁，總共90頁。圖5-8

囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層51當(dāng)前51頁，總共90頁。52當(dāng)前52頁，總共90頁。53當(dāng)前53頁，總共90頁。54當(dāng)前54頁，總共90頁。55當(dāng)前55頁，總共90頁。56當(dāng)前56頁，總共90頁。57當(dāng)前57頁，總共90頁。58當(dāng)前58頁，總共90頁。59當(dāng)前59頁，總共90頁。（3）ES的全能性

存在于內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中的ES尚未決定今后生長發(fā)育的走向，但它們均具有“全能性”，亦即可演變?yōu)?00多種構(gòu)成從心臟、肝臟、腎到皮膚、神經(jīng)元等人體任何一種器官組織的組成細(xì)胞。(見圖)干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用60當(dāng)前60頁，總共90頁。

合子囊胚外胚層中胚層內(nèi)胚層生殖細(xì)胞表皮細(xì)胞神經(jīng)經(jīng)元色素細(xì)胞心肌細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞腎小管細(xì)胞紅細(xì)胞平滑肌細(xì)胞胰腺細(xì)胞甲狀腺細(xì)胞肺細(xì)胞精子卵子原腸胚干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用61當(dāng)前61頁，總共90頁。（4）ES的分離及建系

從胚胎的囊胚期內(nèi)細(xì)胞群中直接分離(1995年）

從終止妊娠的胎兒組織中分離（1998年）

利用克隆技術(shù)制造出人體胚胎并從中摘取

(見圖)干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用62當(dāng)前62頁，總共90頁。1.體細(xì)胞2.去核卵細(xì)胞3.體外培養(yǎng)4.胚囊Inner

cellmass(ICM)6.幹細(xì)胞5.培養(yǎng)ICM細(xì)胞7.神經(jīng)細(xì)胞心肌組織肝細(xì)胞…治療性克隆干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用63當(dāng)前63頁，總共90頁。韓美利用克隆技術(shù)獲得人類胚胎干細(xì)胞

漢城國立大學(xué)和美國密歇根州立大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家參與了利用克隆技術(shù)獲得胚胎干細(xì)胞的研究。16名健康婦女為這項研究志愿捐獻(xiàn)了242個卵細(xì)胞以及被稱為卵丘細(xì)胞的體細(xì)胞?？茖W(xué)家們從卵丘細(xì)胞內(nèi)提取出細(xì)胞核，然后將其植入同一位婦女去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞內(nèi)，并采用化學(xué)手段刺激卵細(xì)胞分裂，共有30個克隆細(xì)胞經(jīng)過約7天的時間發(fā)育到至少幾十個細(xì)胞組成的、被稱為胚囊的早期胚胎階段。已從這些胚囊中分離出20個內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)，并在此基礎(chǔ)上最終獲得一個人類胚胎干細(xì)胞系。實驗顯示，利用這種辦法獲得的胚胎干細(xì)胞具有多能性，可分化成骨骼細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和未成熟的腦細(xì)胞等多種細(xì)胞類型。64當(dāng)前64頁，總共90頁。

ESC最誘人的前景和用途是生產(chǎn)組織和細(xì)胞，用于“細(xì)胞療法”，為細(xì)胞移植提供無免疫原性的材料。

①治療慢性心臟病

慢性心肌病病人的心臟已經(jīng)無法正常跳動，若從ESC中發(fā)育出健康心肌細(xì)胞，并移植到逐漸衰退的心肌肌肉中，以使恢復(fù)衰退的心臟功能。

2、胚胎干細(xì)胞應(yīng)用的潛力

（1）細(xì)胞替代治療疾病干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用65當(dāng)前65頁，總共90頁。66當(dāng)前66頁，總共90頁。

Ⅰ型糖尿病人特異的胰島（即胰腺）細(xì)胞生成胰島素的功能遭到破壞。

可將人類ESC轉(zhuǎn)化為能制造胰島素的細(xì)胞:

√首先從受精后數(shù)日的人類胚胎萃取ES，

√在培養(yǎng)皿中誘導(dǎo)產(chǎn)生具有分泌胰島素功能的細(xì)胞

－－稱胰小島細(xì)胞或β細(xì)胞，

√將β細(xì)胞移植到患者體內(nèi)，產(chǎn)生健康的胰小島細(xì)

胞，以分泌與控制胰島素，用來治療糖尿病。

②治療糖尿病

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用67當(dāng)前67頁，總共90頁。68當(dāng)前68頁，總共90頁。③干細(xì)胞療法治其它疾病

肝炎或肝硬化

干細(xì)胞注射植入肝臟

風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)置換受損軟骨大面積燒傷提供新的皮膚

脊椎神經(jīng)受傷緩解病情大腦原動皮層中風(fēng)緩解病情老年癡呆癥緩解病情帕金森癥緩解病情指：給病人植入ES進(jìn)行干細(xì)胞治療

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用69當(dāng)前69頁，總共90頁。①胚胎細(xì)胞如何變成彼此不同的類型細(xì)胞，又是什么原因使之構(gòu)成器官和組織？②可以培育出大量人胚胎發(fā)育過程中不同時期的細(xì)胞，通過對它們基因的研究觀察，也有望認(rèn)識畸形胎兒發(fā)生的機制。

③可以確定參與導(dǎo)致細(xì)胞特異分化的決定因素，主要是指發(fā)育階段的相關(guān)基因，以及使之啟動和關(guān)閉的影響因素；(2)揭示人和動物的發(fā)育機制及影響因素

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用70當(dāng)前70頁，總共90頁。

用于藥物篩選當(dāng)ES細(xì)胞系實驗表明藥品是安全且效果良好，才有資格在實驗室進(jìn)行動物和人體的進(jìn)一步實驗，大大減少了所需動物的數(shù)量，降低成本，提高效率。

(3)藥學(xué)研究方面干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用71當(dāng)前71頁，總共90頁。(4)在基因治療方面的應(yīng)用

基因治療是指用遺傳改造過的人體細(xì)胞直接移植或輸入病人體內(nèi)，達(dá)到控制和治愈疾病的目的。遺傳改造包括：糾正病人體內(nèi)存在的基因突變使所需基因信息傳遞到某些特定的類型細(xì)胞

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用72當(dāng)前72頁，總共90頁。按分化潛能分類

全能干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞

多能干細(xì)胞造血干細(xì)胞間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）神經(jīng)干細(xì)胞肌肉干細(xì)胞皮膚干細(xì)胞9.3.3其它類型的干細(xì)胞干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用73當(dāng)前73頁，總共90頁。專能干細(xì)胞肝干細(xì)胞胰腺干細(xì)胞腸上皮干細(xì)胞角膜緣干細(xì)胞生殖干細(xì)胞（GSC）

干細(xì)胞治療及臨床應(yīng)用74當(dāng)前74頁，總共90頁。神經(jīng)干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞的研究尚處初級階段。理論上講，任何一種中樞神經(jīng)疾病都可歸結(jié)為神經(jīng)干細(xì)胞功能的紊亂。給帕金森氏綜合癥患者的腦內(nèi)移植含有多巴胺生成細(xì)胞的神經(jīng)細(xì)胞，可治愈部分患者的癥狀。75當(dāng)前75頁，總共90頁。從成年小白鼠未發(fā)育的腦干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榧∪饧?xì)胞

用成年人志愿者的神經(jīng)干細(xì)胞實現(xiàn)了同樣的工作日本筑波大學(xué)谷口英樹把從老鼠的肝臟里取出來的干細(xì)胞大量地移植到老鼠的胰管里。三個月后，從肝臟干細(xì)胞分化出來的細(xì)胞就取代了胰臟細(xì)胞，并且分泌出胰臟所特有的液化酶等物質(zhì)。把肝臟干細(xì)胞移植到小腸里去，它也轉(zhuǎn)變成長為小腸細(xì)胞。76當(dāng)前76頁，總共90頁。以色列造出“微型心臟”以色列功學(xué)院用胚胎干細(xì)胞生成心臟細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞三種細(xì)胞，然后把它們植入可生物降解的生物支架材料中。幾個星期后，這些細(xì)胞合為一體，形成一小片搏動的心臟組織。這片心肌不足1平方厘米，布滿微細(xì)血管，與構(gòu)成心臟的復(fù)雜結(jié)構(gòu)相似。這是首次創(chuàng)造出包含所有關(guān)鍵細(xì)胞的心臟組織?！旖蛉請?007年3月12日第4版77當(dāng)前77頁，總共90頁。安徽農(nóng)民工在津捐獻(xiàn)干細(xì)胞一名28歲的安徽農(nóng)民工在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院天津血液病醫(yī)院捐獻(xiàn)了外周造血干細(xì)胞醫(yī)務(wù)人員一次采集了140毫升的造血干細(xì)胞，翌日將再次采集該造血干細(xì)胞用于蘇州市一名大三學(xué)生的移植治療

－天津日報2007,3,21第5版78當(dāng)前78頁，總共90頁。我國的臍血庫衛(wèi)生部于2001年批準(zhǔn)在國內(nèi)設(shè)置建設(shè)7個臍血干細(xì)胞庫。在干細(xì)胞技術(shù)和移植專家們的共同努力下，這些庫在短短幾個月就提供了幾十份干細(xì)胞進(jìn)行非親緣性臍血移植臨床試驗，為眾多患者帶來了福音，公中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所血液病醫(yī)院一家就有六例患者臍血干細(xì)胞移植獲得成功。臍血干細(xì)胞移植在臨床上的成功，將為眾多血液病人、腫瘤患者、老年病患者及其它許多惡性疾病患者帶來福音，也為今后如何運用臍血干細(xì)胞治療其它疾病提供了豐富的經(jīng)驗和可能。79當(dāng)前79頁，總共90頁。80當(dāng)前80頁，總共90頁。國家干細(xì)胞系統(tǒng)工程81