動(dòng)物的再生干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)

動(dòng)物的再生干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)第1頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容提要1.再生的概念2.自然界動(dòng)物的再生現(xiàn)象3.人的再生4.干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的概念及應(yīng)用5.再生的研究進(jìn)展6.再生研究的展望第2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月再生(Regeneration)生物界普遍存在再生現(xiàn)象.廣義的再生包括分子水平,細(xì)胞水平,組織與器官水平及整體水平的再生.一般再生是指生物體缺失部分的重建過程.一般來說,植物比動(dòng)物再生能力強(qiáng),低等動(dòng)物比高等動(dòng)物再生能力強(qiáng).第3頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月自然界動(dòng)物的再生現(xiàn)象

蚯蚓

蚯蚓被斬為兩段后可變成兩條蚯蚓第4頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月螃蟹螃蟹的足能重新長出來，這屬于修復(fù)性再生.第5頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月章魚章魚的再生能力很強(qiáng)。每當(dāng)章魚遇到敵害時(shí)，有時(shí)它的觸腕被對方牢牢地抓住了，這時(shí)候它就會(huì)自動(dòng)拋掉觸腕，自己往后退一步,讓斷觸腕的蠕動(dòng)來迷惑敵害，趁機(jī)趕快溜走。每當(dāng)觸腕斷后，傷口處的血管就會(huì)極力地收縮，使傷口迅速愈合，所以傷口是不會(huì)流血的，第二天就能長好，不久又長出新的觸腕。

第6頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月海參

海參在遇到危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)拋出內(nèi)臟給那些“敵人”，自己趁機(jī)逃命，而過一段時(shí)間海參體內(nèi)就又能長出完整的內(nèi)臟來。第8頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月海星海星的絕招是它分身有術(shù)。若把海星撕成幾塊拋入海中，每一碎塊會(huì)很快重新長出失去的部分，從而長成幾個(gè)完整的新海星來第9頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月蠑螈通過誘導(dǎo)可使蠑螈前肢的斷面上再生新“手”

第10頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月鹿在動(dòng)物世界中，鹿是唯一能再生完整的身體零部件的哺乳動(dòng)物。鹿角每年都會(huì)脫落，隨后又生出新的。

第11頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)鹿角長到最大尺寸后，骨頭開始變硬，像天鵝絨一樣柔軟的鹿茸開始脫落。一旦鹿茸掉光，就剩下赤裸的骨頭，就可成為角斗中的強(qiáng)大武器。在交配期結(jié)束時(shí)，鹿角脫落以保存能量，等到春天來臨，在其頭頂上就能長出一對新的隆起的組織骨結(jié)節(jié)。干細(xì)胞作為鹿身體的重要細(xì)胞在鹿角的再生中發(fā)揮了重要作用第12頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月火蜥蜴

火蜥蜴是唯一能在其整個(gè)生命過程中任意無限次地再生它的斷肢的脊椎動(dòng)物第13頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月火蜥蜴的再生斷損處的傷口會(huì)快速愈合，緊接著，截?cái)嗵帟?huì)產(chǎn)生大量細(xì)胞“涌向”傷口。接下來，這些細(xì)胞會(huì)回復(fù)到胚胎狀態(tài)進(jìn)行重新分化第14頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月火蜥蜴斷肢的再生第15頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

在“截肢”數(shù)小時(shí)之內(nèi)，火蜥蜴的表皮細(xì)胞會(huì)來回穿梭于斷面，以封住傷口，最終形成傷口表皮，也就是我們俗稱的“結(jié)痂”過程。第16頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

接下來表皮細(xì)胞會(huì)共同形成一個(gè)冠狀突起，從這里會(huì)發(fā)出引導(dǎo)其他細(xì)胞行為的信號。隨后纖維原細(xì)胞和肌細(xì)胞就開始向斷肢處遷移。第17頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

遷移到傷口處的細(xì)胞回復(fù)到低分化的原始胚胎細(xì)胞狀態(tài)，并開始分化成生長新肢所需要的芽體，這被稱為胚基。第18頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月隨著胚基的不斷生長，它逐漸有了新肢的輪廓，其中就包括小的指尖，今后會(huì)形成腳趾。胚原細(xì)胞通過增生擴(kuò)散和不斷分化逐漸形成了骨骼、肌肉、纖維原細(xì)胞等等新的組織。隨著內(nèi)部解剖學(xué)意義上和外部輪廓結(jié)構(gòu)上的不斷成熟，新肢體終于長成，從而彌補(bǔ)了缺失的那部分前肢和趾。

第19頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

其實(shí)，進(jìn)行截肢手術(shù)的人,在初期的反應(yīng)和蜥蜴是一樣的的但是后來是人體的組織在傷口位置形成了疤痕，而蜥蜴的身體反應(yīng)卻是開始再生，由一個(gè)初期的新肢胚胎長出一個(gè)新的肢體。第20頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月我們?nèi)祟惸仄鋵?shí)，人類的一些器官和組織也具備某種程度的再生能力。

但是,我們大多數(shù)的組織或器官，幾乎沒有任何再生的能力。

第21頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月人的身體中再生能力最強(qiáng)的器官是肝臟，但是也沒有辦法在絕大部分硬化壞死或完全摘除后，無中生有地再生出新的肝臟來。人的皮膚受傷后雖然也會(huì)愈合，但如果傷得太嚴(yán)重，就難免會(huì)長成難看的疤。

第22頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月Howto再生?人體大多數(shù)組織是可以完成“獨(dú)立再生”的，這說明人類能完成局部再生是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。一些研究人認(rèn)為，人體內(nèi)有足夠的干細(xì)胞，完全可以依靠自己使組織再生。他們認(rèn)為，所需要的只是能激發(fā)再生功能的合適的分子。也有科學(xué)家認(rèn)為,再生是由基因控制的,如果我們能找到控制肢體再生信息的基因并設(shè)法開啟它,那么再生就不會(huì)遙遠(yuǎn)第23頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月Howto再生?細(xì)胞水平:要想使整個(gè)斷肢再生，目前就是需要改變向傷口處的細(xì)胞發(fā)出的信號，目的是讓它們原先進(jìn)行的“愈傷行為”停止，同時(shí)誘導(dǎo)并調(diào)控干細(xì)胞增殖分化,從而激活我們體內(nèi)的“斷肢再造”功能?；蛩?找到人體內(nèi)控制再生信息的基因密碼和引發(fā)再生的基因信號，從而開啟人體的肢體再生功能第24頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

《再生醫(yī)學(xué)》

2004年1月，世界上第一本《燒傷再生醫(yī)學(xué)》專著，由世界最著名的醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、生命科學(xué)領(lǐng)域的瑞士ＫＡＲＧＥＲ出版社正式出版。這標(biāo)志著再生醫(yī)學(xué)已作為一個(gè)獨(dú)立于中醫(yī)、西醫(yī)的新興醫(yī)學(xué)學(xué)科誕生了！第25頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月再生醫(yī)學(xué)的概念再生醫(yī)學(xué)是通過研究機(jī)體的正常組織特征與功能、創(chuàng)傷修復(fù)與再生機(jī)制及干細(xì)胞分化機(jī)理，尋找有效的生物治療方法，促進(jìn)機(jī)體自我修復(fù)與再生，或構(gòu)建新的組織與器官，以改善或恢復(fù)損傷組織和器官的功能的科學(xué)。再生醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)是干細(xì)胞研究第26頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月再生醫(yī)學(xué)的內(nèi)容通過克隆獲得胚胎中的全能干細(xì)胞，利用干細(xì)胞修復(fù)身體各種器官的損傷及為衰老的細(xì)胞組織補(bǔ)充新生細(xì)胞和組織。通過控制這些干細(xì)胞的分化而得到人們想要的組織和器官。實(shí)現(xiàn)人的肢體再生

利用干細(xì)胞來治療白血病、帕金森氏癥、糖尿病、心腦血管病等疑難病癥。

第27頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月再生醫(yī)學(xué)與異體器官移植天然組織和器官移植可以說是根治性的治療疾病的方法。但是器官移植存在著術(shù)后排斥反應(yīng)、術(shù)后感染、終生服藥、費(fèi)用高昂以及作為一般醫(yī)療機(jī)構(gòu)普遍存在的供體來源困難等問題。再生醫(yī)學(xué)的基本原理是利用機(jī)體本來存在的自然愈合能力實(shí)現(xiàn)人體的原位細(xì)胞復(fù)制，再生為原位的器官組織，恢復(fù)器官的功能。所以不存在上述問題。第28頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞(stemcells,SC)

一類具有自我復(fù)制能力(self-renewing)的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。具有再生各種組織器官和人體的潛在功能。尚未分化發(fā)育的,能生成各種器官組織的全能細(xì)胞。根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcell，ES細(xì)胞)和成體干細(xì)胞(somaticstemcell)。根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細(xì)胞(totipotentstemcell,TSC)、多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）和單能干細(xì)胞（unipotentstemcell）。第29頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞第30頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞研究的地位最近一二十年里，干細(xì)胞是國際生命科學(xué)領(lǐng)域最前沿、最受關(guān)注的“明星細(xì)胞”。1999年《Science》雜志將人類胚胎干細(xì)胞研究成果評為當(dāng)年世界十大科技進(jìn)展之首2000年《Times》周刊將其列為20世紀(jì)末世界十大科技成就之首2000年,日本把以干細(xì)胞工程為核心技術(shù)的再生醫(yī)療列為千年世紀(jì)工程之一,當(dāng)年投資108億日元.第31頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞移植治療疾病原理

疾病發(fā)生的基礎(chǔ)是細(xì)胞或組織變性死亡，功能減弱或喪失。干細(xì)胞具有能夠分裂增殖和向多種細(xì)胞分化的生物學(xué)特性及能力。所以，通過干細(xì)胞移植來替代、修復(fù)患者損失的細(xì)胞，恢復(fù)細(xì)胞組織功能，達(dá)到治療疾病的目標(biāo)。

第32頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞治療疾病的優(yōu)點(diǎn)1.一次性介入，永久性治療。一勞永逸2.不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機(jī)理3.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)第33頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月目前已經(jīng)開展的干細(xì)胞治療

1．神經(jīng)系統(tǒng)疾?。杭顾?、腦損傷；小兒腦癱，共濟(jì)失調(diào)；運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元??；腦血管意外

2．運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾?。汗晒穷^壞死；骨折恢復(fù)期；骨不連

3．血液、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾?。合轮苄约膊。惶悄虿〖捌洳l(fā)癥；下肢血管病

4．呼吸系統(tǒng)疾?。悍蝿?dòng)脈高壓

5．消化系統(tǒng)疾?。焊斡不?/p>

第34頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月未來干細(xì)胞之臨床應(yīng)用

以帕金森氏病(Parkinson‘sDisease),阿爾罕默氏?。òV呆?。?Alzheimer’sDisease)等為代表的神經(jīng)退行性疾病各種血液干細(xì)胞疾病如白血病糖尿病(Diabetes)脊髓傷害(SpinalCordinjury)

中風(fēng)(Stroke)

心臟病(HeartDisease)

肝病(LiverDisease)

皮膚移殖(SkinTransplantation)

肌肉營養(yǎng)不良癥(MuscularDystrophy第35頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)再生醫(yī)學(xué)的基本原理是利用機(jī)體本來存在的自然愈合能力修復(fù)和重建器官功能的不足。組織和器官再生大致可分為體內(nèi)再生和體外再生兩大類:體內(nèi)再生是指損傷的誘導(dǎo)和促進(jìn)組織在體內(nèi)進(jìn)行自我修復(fù);體外再生是指在體外形成組織和器官，然后植人體內(nèi)相應(yīng)的部位。第37頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞治療有風(fēng)險(xiǎn)再生醫(yī)學(xué)的核心是干細(xì)胞細(xì)胞的誘導(dǎo)分化與調(diào)控然而利用干細(xì)胞治療疾病也存在一定風(fēng)險(xiǎn)因?yàn)?干細(xì)胞與癌細(xì)胞只有一步之遙！第39頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞

癌細(xì)胞干細(xì)胞自我更新,幾乎無限增殖具遷移至某些特定組織和排除有毒化學(xué)因子的能力增殖嚴(yán)格受控,正常分化癌細(xì)胞無限增殖具轉(zhuǎn)移和抗化學(xué)毒物損傷的能力增殖失控,失去正常分化能力第40頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月造血干細(xì)胞移植

第41頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月骨髓中含有骨髓基質(zhì)干細(xì)胞（BoneMarrowStromalCells，BMSCs），具備了神經(jīng)細(xì)胞種子的基本特點(diǎn)。BMSCs可以在適當(dāng)條件下向神經(jīng)干細(xì)胞、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞方向分化。第42頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月骨髓基質(zhì)細(xì)胞源神經(jīng)干細(xì)胞臨床應(yīng)用的優(yōu)勢：由于骨髓干細(xì)胞容易獲取并可運(yùn)用于自體移植，而且可以在體外大量擴(kuò)增并可在一定條件下誘導(dǎo)成神經(jīng)細(xì)胞，因此為神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用提供了無限制來源，既克服了從腦組織獲取神經(jīng)干細(xì)胞的危險(xiǎn)性和局限性，也避免了胎兒組織移植中存在的倫理和免疫排斥問題。因此，骨髓基質(zhì)干細(xì)胞是理想的細(xì)胞替代治療或基因治療的種子細(xì)胞之一,骨髓基質(zhì)細(xì)胞源神經(jīng)干細(xì)胞移植是一種極具潛力治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的策略之一。第43頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的研究進(jìn)展近年來再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中于組織干細(xì)胞和組織工程學(xué)的研究，特別是骨髓來源干細(xì)胞的分化潛能為許多疾病提供了細(xì)胞移植與再生修復(fù)的新的治療手段。2008年10月，在由中國科技部中國生物技術(shù)發(fā)展中心和歐盟生物技術(shù)中心共同主辦、中山一院承辦的“中國歐盟2008再生醫(yī)學(xué)論壇”上，中山大學(xué)兩項(xiàng)干細(xì)胞移植課題已列入863重大項(xiàng)目，如獲得突破，將來可修復(fù)廣大受損的人體器官、組織。

第44頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)今世界在干細(xì)胞的研究上仍停留在干細(xì)胞的培養(yǎng)階段，尚未突破體外培養(yǎng)（造血細(xì)胞除外），更沒有實(shí)現(xiàn)體外或原位復(fù)制組織器官在基因技術(shù)探討領(lǐng)域，尚未獲得人體應(yīng)用的突破。在細(xì)胞研究領(lǐng)域，也仍未獲得臨床突破第45頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月"奇跡老鼠"2005年美國威斯塔研究所的專家宣布他們培育的實(shí)驗(yàn)鼠能夠重新長出包括心臟在內(nèi)的“幾乎所有肢體器官”。

再生研究進(jìn)展第46頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月他們的研究結(jié)果顯示，“奇跡老鼠”的再生能力由大約12種基因控制。而幾乎可以肯定的是，人類身上也有類似的基因。

再生研究進(jìn)展第47頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月這一發(fā)現(xiàn)讓人看到了實(shí)現(xiàn)四肢再生的希望。希伯卡茲說：“在不久的未來，人類很可能將擁有重新長出受損或被切除器官的能力?！睋?jù)悉，目前很多科學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為，人體確實(shí)存在斷肢再生能力，一旦他們找到正確的“再生基因”密碼，在未來5年之內(nèi)人類將與蠑螈一樣，在斷臂殘腿后重新?lián)碛薪∪乃闹?，而且再生時(shí)間最長不超過幾個(gè)月。第48頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月2006年,日本科學(xué)家Yamanaka在Cell上發(fā)表文章聲稱,利用病毒載體將四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子Oct4,Sox2,c-myc&klf4導(dǎo)入到小鼠的某種體細(xì)胞中,再加以篩選培養(yǎng)之后,可以得到一種他們稱之為iPS的細(xì)胞(inducedpluripotentcell).這種細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞的幾乎所有特性,能夠較好的自我更新,也能夠分化成幾乎所有的體細(xì)胞.緊接著,這個(gè)方法被證明在人的體細(xì)胞中同樣適用.Yamanaka的這一重要發(fā)現(xiàn)給干細(xì)胞研究領(lǐng)域帶來了新的希望.再生研究進(jìn)展第49頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月最近一期的Science網(wǎng)絡(luò)版報(bào)道了哈佛大學(xué)的KevinEggan實(shí)驗(yàn)室成功的將一位82歲高齡的肌萎縮性(脊髓)側(cè)索硬化(amyotrophiclateralsclerosis(ALS),也是一種神經(jīng)退行性疾病,就是病人體內(nèi)的一些運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞異常的死亡導(dǎo)致其行動(dòng)能力受損)的女患者的體細(xì)胞利用Yamanaka的方法重新回復(fù)到了干細(xì)胞的狀態(tài),然后再將這些人工得到的干細(xì)胞進(jìn)行定向分化,使之成為了具有功能的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元.再生研究進(jìn)展第50頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月這張照片顯示的是由肌萎縮側(cè)索硬化癥患者的皮膚細(xì)胞改造成的多能干細(xì)胞分化出的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。再生研究進(jìn)展第51頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月這是人類首次完成從病人體內(nèi)取出體細(xì)胞----去分化成干細(xì)胞-----重新誘導(dǎo)分化成另一種具有功能的體細(xì)胞再生研究進(jìn)展第52頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)然,Yamanaka的這個(gè)方法目前還有一些問題岌待解決.首先用病毒載體來導(dǎo)入轉(zhuǎn)錄因子被認(rèn)為是具有潛在的危險(xiǎn)性的;其次,在他最初提出的四個(gè)因子中有兩個(gè)因子是原癌基因,在他后來的文章中也提到,如果移植這樣得到的iPS細(xì)胞到體內(nèi),那么受體得癌癥的可能性會(huì)大大提高.隨著干細(xì)胞研究的深入,iPS技術(shù)以及各項(xiàng)定向誘導(dǎo)分化技術(shù)的發(fā)展,在不遠(yuǎn)的將來,用自己的好細(xì)胞來替換掉自己的壞細(xì)胞將不再僅僅只是科學(xué)家們的夢想.

再生研究進(jìn)展第53頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月斷指再生

北京時(shí)間2008年5月20日消息，據(jù)英國《每日郵報(bào)》報(bào)道，最近一段時(shí)間，有關(guān)一位美國老人李·斯皮瓦克(LesSpievack)用豬膀胱制成的藥粉令斷指再生。在豬膀胱粉的幫助下――每天噴兩次，前后共4個(gè)月――他重新長出右手中指指