細胞分化專題講座培訓課件

細胞分化專題講座CelldifferentiationandstemcellHuman:1014cells,>200celltypes2細胞分化專題講座細胞分化(celldifferentiation)：在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同細胞類群的過程。細胞分化是多細胞生物發(fā)育的基礎與核心。細胞分化發(fā)生于整個生命過程，在胚胎期最為重要。分化過程涉及形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化、基因活性狀態(tài)變化、細胞內(nèi)物質(zhì)組成的變化和功能的變化；細胞分化的實質(zhì)是細胞基因組中某些特定基因即奢侈基因被激活表達，產(chǎn)生組織特異性蛋白質(zhì)的結(jié)果。3細胞分化專題講座geneSouthernblotoftotalDNANorthernblotoftotalRNAOviductcellErythro-blastIsletcellOviductcellErythro-blastIsletcellovalbumin＋＋＋＋－－globin＋＋＋－＋－insulin＋＋＋－－＋細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果4細胞分化專題講座細胞分化的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：奢侈基因的表達管家基因(house-keepinggenes)：同一個體幾乎所有細胞中均持續(xù)表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。奢侈基因(luxurygenes)或稱組織特異性基因(tissue-specificgenes)：在不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和功能。5細胞分化專題講座轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）一種分化類型細胞轉(zhuǎn)化為另一種分化類型細胞的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)分化需經(jīng)歷去分化和再分化過程哺乳動物體細胞的轉(zhuǎn)分化：克隆（核移植）－－借助卵胞質(zhì)的重編程

iPS－－直接轉(zhuǎn)染關鍵的轉(zhuǎn)錄因子再生（regeneration）指生物體部分組織器官缺失后的重建過程，不同類型生物的再生能力有明顯差異再生過程有的通過轉(zhuǎn)分化方式，有的通過G0期細胞重回細胞周期或干細胞參與6細胞分化專題講座一、細胞的分化潛能細胞全能性（totipotency）：單個細胞在一定條件下分化發(fā)育為完整個體的能力。全能性細胞（totipotentcell）：具有分化為完整個體潛能的細胞。受精卵是全能性細胞，伴隨著胚胎發(fā)育，細胞的分化潛能逐漸被限定，經(jīng)歷了全能性－多能性－單能性的過程。通常哺乳動物8-細胞前的卵裂球具有全能性。體細胞克隆和iPS等研究表明高度分化的體細胞核仍然具有發(fā)育的全能性，即分化細胞保持了全部基因組信息。7細胞分化專題講座Dolly羊的誕生和動物克?。o性繁殖）途徑8細胞分化專題講座9細胞分化專題講座二、細胞分化與決定10細胞分化專題講座細胞決定(celldetermination)

：指細胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。

11細胞分化專題講座細胞分化和決定的機制胞質(zhì)成分的不均勻分配細胞間相互作用胚胎誘導：胚胎發(fā)育過程中，組織或細胞群影響鄰近細胞分化方向的作用。分化抑制：分化成熟的細胞可以產(chǎn)生抑素，抑制相鄰細胞發(fā)生同方向的分化。方向分化的作用細胞外基質(zhì)（ECM）的影響激素的影響12細胞分化專題講座胞質(zhì)決定子的不均勻分布導致子細胞不同的分化命運以細胞自身胞質(zhì)組分為主決定發(fā)育方向的胚胎發(fā)育模式為鑲嵌型發(fā)育（mosaicdevelopment）13細胞分化專題講座以細胞間相互作用為主決定細胞發(fā)育方向的胚胎發(fā)育模式為調(diào)整型發(fā)育（

regulativedevelopment），其中存在大量的胚胎誘導（embryonicinduction）。14細胞分化專題講座脊索中胚層誘導外胚層形成神經(jīng)管15細胞分化專題講座三、干細胞（stemcell）干細胞是具有自我更新和分化潛能的細胞，可以分化產(chǎn)生一種以上的“專業(yè)”細胞。干細胞基本特性：自我更新多向分化潛能16細胞分化專題講座干細胞的分裂體現(xiàn)自我更新特點干細胞增殖方式：對稱分裂不對稱分裂17細胞分化專題講座成體/組織干細胞（adult/tissuestemcell）幾乎所有的組織都有干細胞分布通過對稱分裂和不對稱分裂維持組織干細胞的自穩(wěn)定性具有可塑性（plasticity），即在一定條件下可發(fā)生轉(zhuǎn)分化19細胞分化專題講座造血干細胞HSC20細胞分化專題講座EScell來源ES細胞通常來源于囊胚內(nèi)細胞團（ICM）ES細胞體外培養(yǎng)的關鍵是應用飼養(yǎng)層細胞（feedercells）和分化抑制因子（常用LIF）21細胞分化專題講座

ES細胞的特征形態(tài)：細胞呈集落生長，細胞間緊密堆積，無明顯細胞界限，細胞體積小，核質(zhì)比大，具有正常二倍體核型。生化：表達SSEA、AKP等，端粒酶活性高。22細胞分化專題講座干細胞研究的主要臨床意義—細胞移植治療或結(jié)合組織工程的人工器官移植23細胞分化專題講座四、細胞分化與腫瘤動物體內(nèi)細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞稱為腫瘤細胞(tumorcell)。具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤稱為惡性腫瘤（malignancy）。上皮組織的惡性腫瘤稱癌（cancer）。

與正常細胞相比，腫瘤細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝、增殖和功能都發(fā)生了深刻的變化，其基本特征是細胞生長和分裂的失控及分化的異常，而癌細胞還有另一基本特征即轉(zhuǎn)移。24細胞分化專題講座癌細胞的基本特征生長與分裂失控，成為“永生”細胞細胞黏著性下降，具有浸潤性和擴散性及轉(zhuǎn)移能力細胞間相互作用改變：識別改變、表達水解酶類、產(chǎn)生新的表面抗原蛋白或mRNA表達譜或蛋白活性改變，往往表達一些在胚胎細胞中表達的蛋白（表明分化程度低），端粒酶活性高染色體常呈非整倍性（aneuploidy），出現(xiàn)巨核、雙核或多核，核質(zhì)比顯著增大25細胞分化專題講座26細胞分化專題講座細胞周期失控接觸抑制喪失，形成克隆定著依賴性喪失，可懸浮培養(yǎng)對血清依賴性降低可移植性體外培養(yǎng)的癌細胞或惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征27細胞分化專題講座接觸抑制（contactinhibition）：正常細胞體外培養(yǎng)時呈貼壁生長，細胞增殖達到一定密度匯合成單層后停止分裂，細胞轉(zhuǎn)入G0期。28細胞分化專題講座細胞癌變是基因突變累積的結(jié)果腫瘤發(fā)生的內(nèi)因原癌基因（proto-oncogene）或細胞癌基因（C-onc）：存在于正常細胞基因組內(nèi)，與病毒癌基因具有相似序列的DNA片斷。其正常表達產(chǎn)物是細胞增殖所需要的，但受到其它因素的作用，也能被激活成為癌基因（oncogene）

。癌基因：控制細胞生長和分裂的正?；虻囊环N突變形式，能導致正常細胞的癌變。抑癌基因（tumor-suppressorgene）：正常細胞中廣泛存在的影響細胞周期的負調(diào)控因子，如p53基因、Rb基因，其產(chǎn)物起轉(zhuǎn)錄抑制因子作用，抑制細胞增殖。這類基因的突變或丟失可誘發(fā)腫瘤。29細胞分化專題講座原癌基因產(chǎn)物：生長因子生長因子受體信號轉(zhuǎn)導組分細胞周期蛋白細胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄因子原癌基因與抑癌基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用，避免細胞癌變30細胞分化專題講座原癌基因的類型31細胞分化專題講座抑癌基因的類型3