胚胎的早期發(fā)育囊胚

胚胎的早期發(fā)育囊胚第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二在多數(shù)動物的發(fā)育過程中，受精卵立即進入快速分裂和細胞增殖的階段，首先形成一個多細胞的團聚體，稱為桑椹胚（morula）。之后，伴隨細胞數(shù)目的增加，胚體中空而形成一個囊狀結(jié)構(gòu)，稱為囊胚（blastula）。第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二蛙卵囊胚腔的形成A:第一次卵裂平面形成的小裂隙以后擴大發(fā)育為囊胚腔；B:8細胞時期的囊胚腔。第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二小鼠胚胎上胚層細胞的程序性死亡導致囊胚腔的形成。第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二3.2.1卵裂概述3.2.2卵裂的模式第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二定義3.2.1卵裂概述受精卵經(jīng)過一系列的細胞分裂將體積極大的卵子細胞質(zhì)分割成許多較小的、有核的細胞，形成一個多細胞生物體的過程稱為卵裂（cleavage）。處于卵裂期的細胞叫做卵裂球（blastomere）。蛙的早期卵裂。A第一次卵裂，B第二次卵裂，C第四次卵裂，動物極和植物極細胞出現(xiàn)差異。第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二小鼠桑椹胚的壓縮現(xiàn)象8細胞時期，小鼠細胞表面光滑，微絨毛均勻分布，壓縮后微絨毛僅分布于細胞的外表面，細胞之間的聯(lián)系加強了。第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二卵裂的機制卵裂周期的特點：卵裂周期的調(diào)控MPF：促成熟因子催化亞基（p34cdc2）周期蛋白B（cyclinB）Cdc25磷酸酶:Cdc2激酶的去磷酸化其它周期蛋白和依賴于周期蛋白的激酶…快速有絲分裂，僅有S、M期分裂間期很短，無生長的過程，使核質(zhì)比趨向平衡第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二體細胞和動物早期分裂球的細胞分裂周期對照第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二果蠅胚胎發(fā)育過程中細胞周期調(diào)控的發(fā)育變化1-7次分裂8-13次分裂14次分裂前7次分裂由于母源性周期蛋白和Cdc25富集，核分裂迅速；第8-13次分裂由于周期蛋白的降解，源自卵母細胞mRNA合成周期蛋白成了核分裂的限速步驟；第14次，母源性細胞周期蛋白mRNA消失，由合子基因表達產(chǎn)生第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二伴隨分裂進行，進入快速細胞分裂，由單C-多C，細胞間的聯(lián)系和相互作用關(guān)系也迅速建立；細胞分化開始；自主性發(fā)育開始。如，海膽，4細胞階段分開，每一個細胞能發(fā)育成一個小的獨立幼體。線蟲完成第一次分裂后，各子細胞便失去獨立發(fā)育為幼蟲的能力。

哺乳動物，細胞全能性很高，胚外器官與胚體分化優(yōu)先進行，出現(xiàn)早期胚性細胞與胚胎干細胞的區(qū)分，囊胚后期，胚胎干細胞不再存在。第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二胚胎干細胞的

研究與應用第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

胚胎干細胞研究的歷史與進展

干細胞研究成為繼人類基因組大規(guī)模測序之后最具活力、最有影響和最有應用前景的生命科學科研究領(lǐng)域，1999年干細胞研究被美國《SCIENCE》雜志評為1999年度世界十大科學之冠，2000年干細胞研究再次被《SCIENCE》雜志評為該年度世界十大科學成就之一。第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

1981年英國劍橋大學的Evans和Kaufman用延緩著床的胚泡的胚胎內(nèi)細胞團ICM（innercellsmass)獲得鼠的ES細胞；同年美國的Maryin用條件培養(yǎng)基獲得鼠的ES細胞。Roberston用不同品系的鼠胚和具有不同遺傳疾病的胚胎建立了細胞系并進行了多能性和嵌合特性的分析。1998年11月，美國威斯康星大學的科學家JamesThomson等從人囊胚的內(nèi)層細胞團中取得胚胎干細胞。他們把胚胎干細胞與小鼠的骨髓間質(zhì)細胞進行了共培養(yǎng)。結(jié)果表明胚胎干細胞可以進行長達5個月的非分化增殖，同時還保持著分化為滋養(yǎng)層組織及三種胚層組織的能力。這為胚胎干細胞的臨床應用奠定了基礎(chǔ)。第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

1999年12月，美國科學家在《美國科學院院刊》報告說，小鼠肌肉組織的成體干細胞可以“橫向分化”為血液細胞。隨后，世界各國的科學家相繼證實，成體干細胞包括人類的成體干細胞具有可塑性。2000年5月，日本啟動“千年世紀工程”，以干細胞工程為核心技術(shù)的再生醫(yī)療成為這項工程的四大重點之一，第一年度投資金額達108億日元。第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

2001年1月，英國議會上院通過法案，允許科學家克隆人類早期胚胎，并利用它進行醫(yī)療研究。2001年4月，美國科學家發(fā)現(xiàn)，從病人臀部和大腿處抽取的脂肪中，含有大量類似干細胞的細胞，這些細胞可以發(fā)育成健康的軟骨和肌肉等。第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

2003年，美國衛(wèi)生獨立研究院（NationalInstitutesofHealth，NIH）華裔科學家施松濤等人首次發(fā)現(xiàn)牙齒間質(zhì)存在干細胞。2005年報出干細胞研究領(lǐng)域乃至全球?qū)W術(shù)界一大學術(shù)丑聞：2004及2005年韓國漢城大學教授黃禹錫有關(guān)干細胞研究的論文兩次榮登Science雜志，結(jié)果經(jīng)各方查證證實其論文數(shù)據(jù)存在造假現(xiàn)象，2006年Science雜志宣布撤回這兩篇論文。第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

2006年，日本科學家山中亞彌等成功誘導出鼠iPS細胞（inducedPluripotentStemCell），此項研究成功將干細胞研究擴充到一個新的領(lǐng)域：重編程！2007年，iPS研究取得巨大進展：山中亞彌等人和湯姆森帶領(lǐng)下的華裔科學家俞君英等人分別在Cell及Science發(fā)表論文宣布成功利用人類上皮細胞誘導出iPS細胞。第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

2008年，美國科學家解析了microRNAs在干細胞發(fā)育及分化中的調(diào)控作用，為干細胞日后的研究提供了非常重要的參考資料。2009年3月，美國白頭研究所（WhiteheadInstitute）科學家在成功誘導iPS細胞后，巧妙的將誘導iPS時帶入細胞的基因去除，大大降低了細胞癌變風險。2009年3月，湯姆森和俞君英帶領(lǐng)的研究小組在iPS研究方面又邁進一大步，他們利用質(zhì)粒作為誘導iPS基因的載體進行誘導iPS細胞后，隨著細胞分裂丟失質(zhì)粒，可以得到純凈無外源DNA的iPS細胞，在iPS細胞應用安全性方面又進一步。第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二大作業(yè)：我國近五年來干細胞的研究進展第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二胚胎干細胞1.概念:簡稱ES或EK細胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞.全能細胞第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二.加圖，歸納.特點胚胎干細胞:內(nèi)細胞團細胞原始性腺細胞第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二ES細胞的形態(tài)學特征ES細胞具有與早期胚胎細胞相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)，細胞核大，有一個或幾個核仁，胞核中多為常染色質(zhì)，胞質(zhì)胞漿少，結(jié)構(gòu)簡單。體外培養(yǎng)時，細胞排列緊密，呈集落狀生長，無明顯的細胞界限。細胞表面有折光較強的脂狀小滴。細胞克隆形態(tài)多樣，多數(shù)呈島狀或巢狀。第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二ES細胞系的建立

第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二分類全能細胞桑椹胚及以前能發(fā)育成完整個體多能干細胞(胚胎干細胞)內(nèi)細胞團細胞、原始性腺細胞分離出來能分化出動物體內(nèi)的任何組織專能干細胞(成體干細胞)如骨髓干細胞、皮膚生發(fā)層細胞等能分化出特定的組織.分別指什么,分化程度,潛能；核全能性；目前初始化.應用第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二.優(yōu)點第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二.鼠第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二.應用前景第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二..分類第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

ES細胞的生物學特性衍生自囊胚的內(nèi)細胞團或原始外胚層的細胞；具永生化(immortal)：呈現(xiàn)高的端粒酶表達活性，可在體外無限擴增；能維持穩(wěn)定的、正常的二倍體染色體結(jié)構(gòu)；發(fā)育全能性：能分化出屬于三胚層的分化細胞，參與胎兒所有組織的發(fā)育過程；具有種系傳遞功能；在體外可以進行基因工程處理：如轉(zhuǎn)基因，基因打靶，基因誘變第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二

人胚胎干細胞的來源：

1、利用人工授精遺留的胚胎或流產(chǎn)的胎兒

2、將人的成熟的細胞核移入人卵細胞培養(yǎng)至囊胚期分離ES細胞

3、將人的細胞核移入其它動物卵細胞以獲得ES細胞

4、將人的細胞核移入ES細胞內(nèi)利用ES細胞的胞漿誘導表達ES特異基因第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二ES細胞的開發(fā)和利用ES細胞研究與動物克隆、轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)相結(jié)合，可使動物育種發(fā)生革命性的變革。ES細胞研究與組織工程等相結(jié)合，可以修復人體壞損組織或進行器官移植，從而使糖尿病、帕金森、心血管等當今嚴重威脅人類健康的疾病得到有效治療。第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二克隆動物克隆被定義為由一個個體復制出一批與其基因型相同的個體。ES細胞與胚胎進行嵌合克隆動物，可解決哺乳動物遠緣雜交困難的問題，從而生產(chǎn)動物新品種。用ES細胞進行異種動物克隆，對保護珍惜野生動物也有重大意義。第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二轉(zhuǎn)基因動物用ES細胞生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物，可打破物種的界限，突破親緣關(guān)系的限制，加快動物群體遺傳變異程度，可以進行定向變異和育種，生產(chǎn)遺傳修飾性動物。不僅為研究動物的基因結(jié)構(gòu)、基因表達調(diào)控等提供了可行性手段，而且在動物品種改良、建立人類遺傳疾病模型、藥用蛋白生產(chǎn)、人類器官代用品生產(chǎn)等領(lǐng)域也有極大的開發(fā)潛力。第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二用ES細胞作為種子細胞，在支架(生物降解聚合物)上人工培育出特定的組織和器官，這些組織和器官可移植給患者，達到臨床治療的目的，即克隆治療。該方法為臨床的組織器官移植提供大量材料，可在臨床上對神經(jīng)退行性病變、糖尿病、脊髓損傷及造血系統(tǒng)疾病進行治療。用ES細胞作為組織移植的供體，人ES細胞經(jīng)過免疫排斥基因剔除后，再定向誘導終末器官以避免不同個體間的移植排斥。這樣就可能解決一直困擾著免疫學界及醫(yī)學界的同種異型個體間的移植排斥難題。

組織工程及臨床應用第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二全球?qū)τ谂咛ジ杉毎芯康囊?guī)范：第一級：絕對禁止，連研究都不行的國家包括法國、瑞士、冰島、波蘭等；第二級：美國，美國國家研究經(jīng)費只能用于現(xiàn)有細胞株的研究，不得再以受精卵制造新的細胞株，德國的規(guī)范與美國相同。第三級：允許研究人工流產(chǎn)或人工生殖遺下的多余胚胎，以制造新細胞株，目前日本、加拿大和以色列、澳洲屬于這個等級，第四級：中國是全世界規(guī)定最寬松的國家，允許因為研究目的而制造新的胚胎，美國私人經(jīng)費支持的研究也屬于這一個等級。Toseewhateveryonehasseenandthinkwhatnoonehasthought(見人人之所見，思人人所未思)。第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二3.2.2卵裂的模式卵裂的方式是一個受遺傳控制的過程，主要由兩個因素決定：卵質(zhì)中卵黃的含量及其在細胞質(zhì)內(nèi)的分布決定卵裂發(fā)生的部位及卵裂球的相對大小。2.卵質(zhì)中影響紡錘體方位角度和形成時間的一些因子。第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二卵裂方式的分類完全卵裂不完全卵裂輻射狀對稱：棘皮動物、文昌魚螺旋狀對稱：大多數(shù)軟體動物、環(huán)節(jié)動物兩側(cè)對稱：頭足綱、扁蟲盤狀形：爬行類、魚類、鳥類稀疏和均勻分布的卵黃中度卵黃端卵黃中央卵黃兩側(cè)對稱：水螅轉(zhuǎn)動對稱：哺乳動物輻射狀對稱：兩棲類表面的：大多數(shù)節(jié)肢動物第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二完全卵裂第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二不完全卵裂兩側(cè)對稱第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二一、輻射對稱型卵裂基本特征：1）每個卵裂球的有絲分裂器與卵軸垂直或平行。2）卵裂溝將卵裂球分成對稱的兩半。代表動物棘皮動物、文昌魚、兩棲類第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二海膽的輻射式卵裂中裂球大裂球小裂球第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二海膽的卵裂

B：2細胞期，C：4細胞期，D：32細胞期第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二海膽第四次分裂卵裂球的形成第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二蛙的輻射式卵裂灰色新月第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二代表動物環(huán)節(jié)動物、渦蟲綱動物、紐形動物門動物以及除頭足綱外的所有軟體動物的卵裂是螺旋式卵裂。基本特征：1）卵裂的方向與卵軸成斜角2）細胞之間采用熱力學上最穩(wěn)定的方式堆疊，細胞間接觸的面積更大3）只經(jīng)過較少次數(shù)的卵裂就開始了原腸形成。二、螺旋型卵裂第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二螺旋式卵裂示意圖第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二蝸牛的螺旋式卵裂

A8細胞期，B第四次卵裂中期第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二蝸牛的左旋和右旋螺旋式卵裂第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二軟體動物Trochus（馬蹄螺）的螺旋式卵裂第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二代表動物兩側(cè)對稱式卵裂主要發(fā)現(xiàn)于水螅主要特征第一次卵裂平面是胚胎的唯一對稱面，它將胚胎劃分為左右成鏡像對稱的兩部分第二次卵裂也是經(jīng)裂，但不通過卵子的中心第三次卵裂是緯裂，生成一層動物極卵裂球和一層植物極卵裂球第四次卵裂是不規(guī)則的，第五次卵裂形成一個小的囊胚。三、兩側(cè)對稱式卵裂第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二水螅的兩側(cè)對稱式卵裂A未分裂的受精卵中各種細胞質(zhì)的分布；B8細胞期的胚胎；C、D從植物極方向觀察的囊胚第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二代表動物哺乳動物特征

1）卵裂速度緩慢；2）交替旋轉(zhuǎn)對稱式卵裂。3）各細胞不同步，細胞數(shù)目增長含有單數(shù)4）基因組在卵裂的早期就被激活并表達出進行卵裂所必需的蛋白5）胚胎的壓縮現(xiàn)象—8細胞期四、旋轉(zhuǎn)式卵裂第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二棘皮動物（左）和哺乳動物（右）第一次和第二次卵裂方式的比較第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二未壓縮的和壓縮的8細胞小鼠胚胎的比較第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二哺乳動物受精卵在體外進行的卵裂

A－B－C2，4，8細胞期；D壓縮的8細胞期；E桑椹胚；F囊胚第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二生物學意義原因緊密化（壓縮）（campaction）機制為哺乳動物發(fā)育中第一次分化（滋養(yǎng)層與內(nèi)細胞團的分離）的外部條件。細胞膜極化，糖蛋白E-cadherin從細胞表面遷移到細胞遠端。第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二抗E-cadherin的抗體能夠阻止胚胎壓縮現(xiàn)象的發(fā)生第六十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二緊密化的結(jié)果：外層細胞-緊密連接（→形成滋養(yǎng)層→胎盤、絨毛膜）內(nèi)層細胞-縫隙連接（→形成內(nèi)細胞團→胚體、卵黃囊、尿囊、羊膜）第六十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期二內(nèi)細胞團的