第十三章 干細(xì)胞

第十三章干細(xì)胞StemCell

第一節(jié)干細(xì)胞的定義及其生物學(xué)特征第二節(jié)胚胎干細(xì)胞第三節(jié)成體干細(xì)胞第四節(jié)癌干細(xì)胞第五節(jié)干細(xì)胞與醫(yī)學(xué)第一節(jié)干細(xì)胞的定義及其生物學(xué)特征

干細(xì)胞的定義和分類干細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征干細(xì)胞的增殖特性干細(xì)胞的分化潛能干細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控一、干細(xì)胞的定義和分類

干細(xì)胞的定義

是指存在于個(gè)體發(fā)育過程中，具有長(zhǎng)期（或無限）自我更新、并能分化產(chǎn)生某種（或多種）特殊細(xì)胞的生物學(xué)特性的原始細(xì)胞。Humanhasabout5billionscells,morethan200celltypes.

干細(xì)胞是個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育、組織器官的結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)平衡、以及損傷后的再生修復(fù)等生命現(xiàn)象發(fā)生的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

存在于生物體的不同發(fā)育階段的干細(xì)胞，其自我更新和分化潛能有明顯差異。

﹡全能干細(xì)胞（totipotentstemcell）：可以發(fā)育成完整的個(gè)體。﹡多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）

：具有產(chǎn)生個(gè)體中任何一種組織細(xì)胞的潛能，但不能發(fā)育成個(gè)體。﹡專能干細(xì)胞（multipotentstemcell）或組織特異性干細(xì)胞：只能分化成某一種類型的細(xì)胞。

Duringembryonicdevelopment,thedevelopmentpotentialofcellisprogressivelyrestricted.

干細(xì)胞的分類☆

根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為：

胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell）

成體干細(xì)胞（adultstemcell）☆

根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為：

全能干細(xì)胞（totipotentstemcell）

多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）

專能干細(xì)胞（multipotentstemcell）癌干細(xì)胞（cancerstemcell）二、干細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特性

形態(tài)學(xué)特征

﹡細(xì)胞的體積較小

﹡核/質(zhì)比相對(duì)較大

﹡細(xì)胞質(zhì)中各種細(xì)胞器不夠發(fā)達(dá)

生物化學(xué)特性

﹡與其所存在的組織類型密切相關(guān)

﹡與其分化程度有關(guān)三、干細(xì)胞的增殖特征

增殖的緩慢性

﹡有利于對(duì)特定的外界信號(hào)做出反應(yīng)

﹡減少基因發(fā)生突變的危險(xiǎn)

增殖系統(tǒng)的自穩(wěn)定性

﹡對(duì)稱分裂（symmetrydivision）

﹡不對(duì)稱分裂（asymmetrydivision）

四、干細(xì)胞的分化潛能處于不同發(fā)育階段的干細(xì)胞的分化潛能也不相同。

分離自成體的干細(xì)胞仍有相當(dāng)?shù)目伤苄?，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以表現(xiàn)出更廣泛的分化能力，甚至實(shí)現(xiàn)跨胚層的分化。

干細(xì)胞來源分化胚胎干細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始生殖細(xì)胞各種類型細(xì)胞造血干細(xì)胞骨髓血細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞腦神經(jīng)細(xì)胞、血細(xì)胞間質(zhì)干細(xì)胞骨髓肌肉、骨髓、脂肪上皮干細(xì)胞上皮上皮組織干細(xì)胞來源與分化五、干細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控

外源性因素

﹡分泌因子

﹡膜整合蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞間相互作用

﹡整合素與細(xì)胞外基質(zhì)

內(nèi)源性因素

﹡轉(zhuǎn)錄因子：如Oct-4和Nanog

﹡細(xì)胞內(nèi)蛋白：如Insc蛋白

﹡“時(shí)鐘”因子第二節(jié)胚胎干細(xì)胞ES細(xì)胞的定義人胚胎干細(xì)胞系的建立

ES細(xì)胞的來源

ES細(xì)胞的生物學(xué)特性

ES細(xì)胞的開發(fā)和利用

胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell，ES細(xì)胞）：

存在于早期胚胎中，具有多向分化潛能和無限增殖能力的細(xì)胞。

廣義的ES細(xì)胞包括：

ES細(xì)胞胚胎生殖細(xì)胞（embryonicgermcell,

EG細(xì)胞）

一、人ES細(xì)胞系的建立

從體外受精形成的囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中獲得人ES細(xì)胞

從流產(chǎn)胎兒的生殖嵴和腸系膜中分離獲得5個(gè)多潛能干細(xì)胞系（EG細(xì)胞）二、ES細(xì)胞的來源

桑椹胚胚泡內(nèi)細(xì)胞團(tuán)胎兒生殖嵴體細(xì)胞核移植技術(shù)﹡用人成熟細(xì)胞核置換人卵細(xì)胞的遺傳物質(zhì)﹡將人的細(xì)胞核植入到其他哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞

﹡將人的細(xì)胞核植入ES細(xì)胞的胞漿內(nèi)

三、ES細(xì)胞的生物學(xué)特性

形態(tài)學(xué)特征:

﹡具有穩(wěn)定的二倍體核型；

﹡細(xì)胞相對(duì)較?。?/p>

﹡核大，有一個(gè)或幾個(gè)核仁，核中多為常染色質(zhì)；

﹡胞質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散布著大量核糖體和線粒體；

﹡在體外分化抑制培養(yǎng)中呈克隆狀生長(zhǎng)，細(xì)胞緊密地聚集在一起，形似鳥巢，細(xì)胞界限不清。

生化特征:

﹡表達(dá)早期胚胎細(xì)胞的表面抗原；

﹡含有豐富的堿性磷酸酶；

﹡還具有很強(qiáng)的端粒酶活性；

﹡表達(dá)干細(xì)胞因子（stemcellfactor，SCF）、

CD30、TRA-1-60和TRA-1-81等。ES細(xì)胞的多向分化潛能

主要體現(xiàn)在以下幾方面：

﹡形成擬胚體：懸浮培養(yǎng)

﹡形成畸胎瘤：注入免疫缺陷小鼠體內(nèi)

﹡形成嵌合體：注射到胚泡腔

﹡直系分化：控制ES生長(zhǎng)環(huán)境，或遺傳操縱特定基因表達(dá)

四、ES細(xì)胞系的開發(fā)和利用

發(fā)育生物學(xué)研究的理想體外模型

作為生產(chǎn)克隆動(dòng)物的高效材料作為生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效載體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

☆倫理學(xué)問題第三節(jié)成體干細(xì)胞

成體干細(xì)胞的定義造血干細(xì)胞間充質(zhì)干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞成體干細(xì)胞（adultstemcell）：

在成體組織內(nèi)具有自我更新能力及能分化產(chǎn)生一種或一種以上子代組織細(xì)胞的未成熟細(xì)胞。

類型：造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、皮膚表皮干細(xì)胞、肝干細(xì)胞腸上皮干細(xì)胞、視網(wǎng)膜干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞等。成體干細(xì)胞及干細(xì)胞巢成體干細(xì)胞的獲得一、造血干細(xì)胞（hematopoieticstemcell，HSC）

指存在于造血組織內(nèi)的一類能分化生成各種血細(xì)胞的原始細(xì)胞，又稱多能造血干細(xì)胞。粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞系HSC多能淋巴細(xì)胞

多能髓性造血干細(xì)胞

功能性淋巴細(xì)胞紅細(xì)胞系巨核細(xì)胞系白細(xì)胞紅細(xì)胞血小板HSC的分化造血干細(xì)胞

HSC主要存在于紅骨髓內(nèi)，約占骨髓有核細(xì)胞的0.5％，另外在脾臟、淋巴組織和外周血中也有極少量的HSC。

人HSC的表面標(biāo)志包括CD34+、CD38－、Lin－、HLA-DR+、Thy-1+、c-kit+、Sca-1+、LFA-l+、CD45RA－、CD71－等。

HSC的分化與局部微環(huán)境和不同造血因子的調(diào)節(jié)有關(guān)。

細(xì)胞因子：干細(xì)胞因子、FLT3配基（FL）、血小板生成素（TPO）、紅細(xì)胞生成素（EPO）、鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子GATA-1、白細(xì)胞介素-3（IL-3）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、白細(xì)胞介素-6受體（IL-6R等十幾種。二、間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymalstemcell，MSC）

MSC是中胚層發(fā)育的早期細(xì)胞，形成于發(fā)育中的骨髓腔，在個(gè)體出生后，附著在骨髓竇的內(nèi)腔面，形成一種包埋于竇狀網(wǎng)絡(luò)中的三維細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。

MSC的標(biāo)志抗原有SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CDl06、CDl20a和CDl24等

MSC可分化為骨、關(guān)節(jié)、脂肪、肌腱、肌肉和骨髓基質(zhì)等多種組織。三、神經(jīng)干細(xì)胞（neuralstemcell，NSC）

成體神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)具有自我更新及分化形成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞等成熟腦細(xì)胞能力的細(xì)胞。

位于海馬和環(huán)繞側(cè)腦室的室管膜下層。

NSC的特征性標(biāo)志蛋白：巢蛋白。第四節(jié)癌干細(xì)胞

癌干細(xì)胞的定義癌干細(xì)胞的特性癌干細(xì)胞的起源癌干細(xì)胞研究對(duì)腫瘤治療的啟示

癌干細(xì)胞（cancerstemcell）：

在白血病以及一些實(shí)體腫瘤中，只有一小部分腫瘤細(xì)胞具有無限的增殖能力，并能夠形成新的腫瘤。這些具有腫瘤形成能力的細(xì)胞被稱為癌干細(xì)胞。一、癌干細(xì)胞的特性

具有腫瘤形成能力是癌干細(xì)胞的本質(zhì)特征。

鑒定癌干細(xì)胞的方法：首先通過分子標(biāo)志將腫瘤細(xì)胞懸液用流式細(xì)胞儀分選為若干亞群，然后移植到裸鼠體內(nèi)觀察其成瘤性，癌干細(xì)胞就存在于具有成瘤性的細(xì)胞亞群中。

＊白血病干細(xì)胞的分子標(biāo)志：CD34+CD38–Thy–

＊乳腺癌干