1、胚胎干细胞,干细胞工程,细胞是机体组成的基本单位,一、什么是干细胞？,干细胞（Stem cell）即起源细胞。在细胞的分化过程中，细胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。因此，干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。,1.形态特征和生化特征 形态特征圆形或椭圆形，核质比大； 生化特征较高的端粒酶活性。2.增殖特征 增殖的缓慢性 增殖的自稳性（区别与肿瘤细胞的本质特征）,干细胞的主要特征：,全能干细胞多能干细胞单能干细胞,按分化潜能,按发育状态,胚胎干细胞成体干细胞,干细胞的分类,人类干细胞的来源,成人细胞
2、或脐血(骨髓和血)/胎儿组织(专能/多能)。人工流产后的人类胎儿生殖组织(全能)。通过体外授精产生的人类胚胎，治疗不育症的夫妇不再需要(全能)。用捐赠者的配子通过体外授精创造的人类胚胎(全能)。女性供卵要非常慎重。通过体细胞核转移技术(克隆技术)产生的人类胚胎(全能)。以上都必须获得当事人的知情同意。,成体干细胞,成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。,造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、
3、外周血、脐带血中。造 血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。与骨髓移植和外周血干细胞移植相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。,造血干细胞,骨髓；1/400 外周血；1/100000 脐带血；1/10000 胎儿造血系统； 胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。,造血干细胞的来源,1.移植前处理 超大剂量的放疗、化疗尽量消灭肿瘤细胞，同时抑制患 者的免疫系统，使供体者的造血干细胞可以顺利植入。2.采集供体者的造血干细胞（骨髓、外周血、脐带血）， 并与受体进行HLA配型；3.将造血干细胞输入到受体者体内，造血
4、干细胞会自动定 居到脊髓。,造血干细胞的移植,三.胚胎干细胞,1.概念:简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞.2.特点:1)形态:体积小.细胞核大,核仁明显.2)功能:具有发育的全能性.可分化为成年动物体内任何一种组织细胞.体外培养可增殖不分化.3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。,胚胎干细胞,ES细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学
5、领域引发革命性进步。,胚胎干细胞,衍生自囊胚的内细胞团或原始外胚层的细胞；永生化(immortal)；能维持稳定的正常的二倍体染色体结构；有稳定的发育潜能，能被诱导增殖或分化；能参与胎儿所有组织的发育过程；,胚胎干细胞的性质,形态特征体积小、核大，有一个或多个核仁；胚胎干细胞克隆紧密堆积，无明显的界限，形似鸟巢生化特征具有碱性磷酸酶和端粒酶活性；表达SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等；表达OCT-4蛋白；无X染色体失活。,胚胎干细胞的形态和生化特征,胚胎干细胞的分离,酶消化后培养免疫方法去除滋养层细胞流式细胞仪分离法,胚胎干细胞系的建立过程,胚胎干细胞的培养,胚胎干细胞的诱导分化：
6、 胎牛血清，骨髓基质细胞共培养胚胎干细胞造血细胞 RA胚胎干细胞神经细胞 DMSO胚胎干细胞肌肉细胞 TGF-B1, VEGF, bFGF胚胎干细胞血管和内皮细胞 RA+胰岛素+T3胚胎干细胞脂肪细胞 BMP-2, BMP-4胚胎干细胞软骨细胞 地塞米松，磷酸甘油胚胎干细胞骨细胞 基因转染胚胎干细胞胰岛素分泌细胞,来源于干细胞的组织可能用于治疗的疾病,细胞类型 治疗的疾病神经细胞 中风、帕金森氏病、老年痴呆症、 脊髓损伤、多发性硬化病心肌细胞 心脏病发作、充血性心脏病产生胰岛素的细胞 糖尿病软骨细胞 骨性关节炎血细胞 癌症、免疫缺乏症、遗传学血液 病、白血病肝细胞肝炎、肝硬化皮肤细胞烧伤骨细胞
7、骨质疏松症视网(眼)细胞黄斑症骨骼肌细胞 肌肉萎缩症,谁从干细胞研究中受益？下面的疾病一半以上没有有效的治疗办法 疾病 数字肌肉萎缩症(单基因疾病) 发病率0.3/1000亨廷顿舞蹈病(单基因疾病) 发病率0.6/1000帕金森氏病 1/500老年痴呆病 65岁以上1/20糖尿病 3/100心脏病 55岁以上1/3肝病 1/12癌症 74岁以上1/4骨质疏松症 60岁以上1/3,解决胚胎来源有限的途径： 未成熟卵的体外成熟,1998年美国有两个小组分别培养出了人多能( pluripotent )干细胞：James A. Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人胚胎组织中培养
8、出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实它们就是胚胎干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得1520个细胞用于培养。John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后59周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。由此培养的细胞株，证实具有巨能干细胞的特征。,怎样得到 pluripotent stem cell?,生命伦理学原则的应用：人
9、类胚胎干细胞研究问题,支持和反对治疗性克隆的论证人类胚胎的道德地位,胚胎是“人”吗？,胚胎是人(person)？胚胎是生命？什么是人？具有特定人类基因组、具有意识能力或潜在的意识能力、处于社会关系中的实体(出生为准)。胚胎是人类生物学生命(human biological life)，但尚未成为人、人类人格生命(human personal life)。胚胎具有一定价值，应得到一定的尊重(due respect, 如尸体)。没有充分的理由不能操纵和毁掉。有效治疗疾病是一个充分理由。处置它要有一定程序和要求(due procedure)。但不具有与人一样的价值，毁掉胚胎不是“杀人”。然而毁掉要一定程序去做。,应有的尊重和应有的处理程序,应有的尊重指适当的尊重：在完全尊重（人）与不必尊重（如一块孤立的石头）之间：非人动物、胎儿、胚胎、尸体等。人类胚胎用作研究必须是体外的，不能超过14天；不用人类胚胎，重要研究的目的就不可能达到；不是商品，不能买卖；科学家应采取必要的行动纪念那些胚胎的贡献；必要的程序是指专门的埋葬或活化，也应有简单庄严的仪式。,3.主要用途(1)治疗人类的某些顽症(2)培育出人造组织器官，用于器官移植(3)是研究体外细胞分化的理想材料,
