干细胞技术ppt课件.pptx
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干细胞技术ppt课件.pptx
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,干细胞技术,此ppt下载后可自行编辑,1干细胞概述1.1干细胞的定义干细胞(stemcell):
具有自我更新和分化潜能的细胞。
在细胞的分化过程中,细胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力,最终衰老死亡。
机体在进化适应过程中为了弥补这一不足,保留了一部分未分化的干细胞。
干细胞技术,1.2干细胞的特性,分化能力,无限增殖能力,干细胞的分裂:
对称分裂,非对称分裂,干细胞与祖细胞,A:
StemcellB:
Progenitorcell,C:
Differentiatedcell,1:
Symmetricdivision2:
Asymmetricdivision:
Progenitorcelldivision:
Terminaldifferentiation,细胞在彻底分化前,能转化成某种中间细胞,这种中间细胞被称作祖细胞或前体细胞。
与干细胞不同,祖细胞的分化具有更多的明确性,也就是说,只能分化为一些目标细胞。
它们另外一个最重要的区别是:
干细胞可以无限增殖,而祖细胞分裂的次数是有限的。
是一类只能向特定细胞系列分化,并且只具备有限的分裂增殖能力的成体细胞。
在有些情况下,这两个概念是一样的。
祖细胞分别存在于生物的各种成体组织中,负责组织损伤后的修复再生过程。
在损伤发生后,祖细胞可以被动员激活,大量增殖并迁移到受损部位,分化成成熟的细胞,替换受损的组织。
在人体的多种组织器官中都已鉴定到相应的祖细胞,例如:
血液祖细胞、皮肤祖细胞、小肠祖细胞、肺脏祖细胞等等。
由于祖细胞具有帮助组织器官修复再生的“神奇”功能,因此科学家们正尝试培养祖细胞并将其移植到患者体内,用来治疗多种退行性疾病。
1.3干细胞的分类,根据细胞来源,干细胞主要包括:
胚胎干细胞成体干细胞,1.3干细胞的分类胚胎干细胞(Embryonicstemcells,ES),来自早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离出来的一类细胞,它具有发育的多能性,能分化形成成年个体所有组织和器官。
胚胎干细胞具有以下特点:
体外培养可以无限增殖;可以长期保持原始未分化的状态;可以分化成为衍生于三个胚层的各类组织细胞,包括生殖细胞。
成体干细胞(Adultstemcells)指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。
成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。
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APSC多能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。
全能性干细胞:
人类ES细胞(受精卵、2C、4C);多能性干细胞:
小鼠ES细胞、猴ES细胞、iPS细胞;专能性干细胞:
间充质干细胞、神经干细胞。
单能性干细胞:
单能造血干细胞。
1.4干细胞的分化潜能,雌原核,雄原核,核仁,受精卵,2细胞胚胎,2C胚胎,4细胞胚胎,4C胚胎,8细胞胚胎,8C胚胎,1.5干细胞的分子标记,1.6干细胞多能性维持的分子机制,1.7干细胞研究历史和意义,1950s:
畸胎瘤和EC细胞。
1978年:
造血干细胞。
1981年:
小鼠胚胎干细胞。
1998年:
人类胚胎干细胞。
2000s:
成体干细胞。
2005年:
黄禹锡丑闻2007年:
诱导多能干细胞。
基因功能研究细胞组织器官移植药物筛选体外研究人胚胎的发育,干细胞研究的意义,后基因组计划国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年),干细胞知识:
进行干细胞治疗前,你必须懂的!
1.身体中存在有不同类型的干细胞,各自有自己的目的,单一类型的干细胞治疗许多不相关的疾病,是不可能奏效的,2.迄今被广泛接受和疗效确定的干细胞疗法很少,已被严格的临床试验所证实的干细胞所能治疗的疾病类型仍然非常有限。
疗效最确定和最广泛使用的干细胞疗法是:
造血干细胞移植用于治疗血液系统和免疫系统疾病,或者用于特定癌症治疗所造成的血液系统损伤的修复治疗。
对于骨、软骨、皮肤和角膜疾病或损伤的再生和修复治疗,可以使用来源于这些特定组织的干细胞。
这些干细胞疗法是被医学界公认为安全和有效的,也是国家所允许的合法干细胞治疗,可以收费的。
还有就是近年来刚批准的免疫细胞治疗癌症的,主要是DC-CIK免疫细胞,严格说还不能算是真正的干细胞。
3.干细胞疗法所产生的“益处”,并不意味着干细胞真的发挥了它的修复和再生作用,接受干细胞疗法的人可能会感觉很好,但实际上可能与干细胞的治疗无关,其主要原因有三方面:
一是细胞所产生的细胞因子,有刺激人体内自身的干细胞启动作用,会在短时间内产生一定的效果。
二是“安慰剂效应”;三是伴随的其它治疗发挥的作用;四是疾病的自然变化。
4.用于临床治疗的干细胞,必须以一种特定的方式呈现出来,才能发挥它们的作用,发展一种成功的干细胞疗法,最大的困难之一是,如何让这些干细胞按照我们所需要的方式表现出来,困难之二是,一旦干细胞移植进入体内,怎样才能让它们以一种正确的方式与体内其它细胞整合与发挥功能。
例如,为了治疗许多神经系统的疾病,干细胞植入体内后,需要成长为特定类型的神经元细胞。
并且它们也需要知道与哪些其它的神经元细胞建立联系,以及如何建立这些联系(连接)。
干细胞“归巢”理论,宣称移植入体内的干细胞自己会知道去哪里,并且知道如何修复一个特定的损伤。
这只是一种推测。
5.不要认为干细胞来自你自己的身体,就意味着它们是安全的,你自己的体细胞或干细胞,一旦离开了你的身体,因为受到了各种操作,它们可能会改变了原有的细胞特征。
例如,如果自体细胞在体外经过培养生长(扩增)之后,可能会失去了正常细胞所具备的自己控制生长的能力,或可能会失去了干细胞转变成身体所需要的特殊细胞的能力。
细胞可能被污染到细菌、病毒或其它可能引起疾病的病原体。
抽吸或注入细胞的操作也同样是存在风险的,包括可能带入病原体感染和损伤局部组织等。
1.8干细胞研究涉及的伦理和法律问题,最根本的问题是:
如何定义“人”?
从什么时候起,胚胎可以算是“人”?
中国古代思想家西汉刘安编撰的淮南子精神训:
“一月而膏,二月而肤,三月而胎,四月而肌,五月而筋,六月而骨,七月而成,八月而动,九月而躁,十月而生”。
按这个说法,到受孕7个月时胎儿才成为人。
淮南王刘安,1.8.1妊娠7个月才成为“人”,七活八不活?
亚里士多德,前384前322年,古希腊人,世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。
前427年前347年,古希腊哲学家,也是西方文化最伟大的哲学家和思想家之一。
分娩,受精40d(男)或90d(女),1.8.2柏拉图和亚里士多德的观点,柏拉图,前460年前370年,古希腊医师,“西方医学之父”。
基督新教,天主教以及基督新教的某些派别认为在受精的一刹那,人的灵魂就已产生,因此一个受精卵也是人。
这是他们反对人工流产和人类胚胎干细胞研究的理论基础。
在把干细胞从人类胚胎中分离出来加以研究时,胚胎不可避免地将会被杀死,在这些信徒看来,也就等于谋杀。
希波克拉底,1.8.3希波克拉底的观点,1.8.4配子是人吗?
如果受精卵可以看作是“人”,那么,部分欧洲学者把卵子和精子也看作是“人”,一个精子或卵子也是一个“人”,一次射精就是一场世界大屠杀。
受精卵卵母细胞,受精卵很难算得上是人,因为它不具有个性,有时会分离成两个胚胎,发育成双胞胎。
这个分离过程可发生于受精第14天之前。
在受精第14天之后,胚胎开始出现“原条”结构。
因此,受精第14天,胚胎可以被认为一个人。
1.8.5原条作为分界点,受精,原肠胚12d,脑电波出现30周,1.8.6大多数国家的观点,大多数国家的法律是从婴儿分娩的那一刻算起:
故意杀害新生儿将会被认为是谋杀,但是故意杀害胎儿人工流产却不是。
如此认定在法律上简单明了、便于执行,却无,法避开伦理上的尴尬,难道仅仅因为胎儿还在腹中,就不是人吗?
肺成熟34周珍爱生命分娩,1.8.7死亡的界定,死亡的判断标准:
心脏死亡?
呼吸停止?
大脑死亡?
2.1培养体系:
饲养层:
小鼠胎儿成纤维细胞培养基:
DMEM15胎牛血清0.1mM2-巯基乙醇2mM谷氨酰胺1非必需氨基酸1核苷酸50单位/mL青链霉素1000单位/mL白血病抑制因子。
培养环境:
5CO2、饱和湿度材料:
囊胚,2、胚胎干细胞,目前获得胚胎干细胞的方法主要有以下三种:
人多能干细胞可以取自体外受精胚胎囊胚期内细胞团细胞(图1);人多能干细胞可以取自终止妊娠的胎儿的原始生殖嵴组织(图1);取自去核卵细胞经体细胞核移植后产生的融合细胞进一步分裂发育成囊胚,再取其内层细胞培养形成多能干细胞(图2)。
滋养层干细胞,滋养层干细胞TS,Trophoblaststemcells,图1利用体外受精获得囊胚的内细胞团或流产胎儿原始生殖细胞产生多能干细胞,图2利用动物核移植技术获得杂合细胞发育成的囊胚,获得多能干细胞,2.2,ES细胞多能性鉴定,体外增殖能力核型分析,培养1d,培养2d,培养3d,培养4d,1代ES细胞,2代ES细胞,ES细胞集落,JM8细胞,人类ES细胞01,人类ES细胞02,人类ES细胞03,人类ES细胞04,单个ES细胞,人类核型,H9cellkaryotype,碱性磷酸酶AKP,2.2.3多能性分子标记,OCT4,SSEA3,SSEA4,Tra-1-60,Tra-1-81,小鼠ES细胞,2.3.4畸胎瘤,畸胎瘤切片,2.2.5类胚体,类胚体,-tubulinIII,Smoothmuscleactin,-fetoptotein,C,B,A,2.2.6类胚体分化实验,内胚层,中胚层,外胚层,2.2.7嵌合体,ES细胞:
来自棕色129/Sv小鼠受体囊胚:
来自白色CD-1小鼠棕色对白色显性,温度:
37.5;pH:
7.2;饱和湿度;气体:
5%CO295%空气;培养基;载体。
2.3ES细胞的传代培养,基础培养基,DulbeccosModifiedEaglesMediumNutrientMixtureF-12HamsIscovesModifiedDulbeccosMediumMedium199EarlesMinimumEssentialMediumNutrientMixtureF-10HamsRPMI-1640MediumKSOM、CZB、M16、MTF、SOF,2.4影响胚胎干细胞分离的因素,物种:
小鼠、大鼠、猴、人类品种:
129/Sv、C56BL性别:
小鼠、人类培养基:
LIF、bFGF、血清消化液:
Dispase/Accutase/Trypsin/EDTA/小分子化合物:
Y-27632、3i、凋亡抑制因子胚胎:
受精卵、2-细胞囊胚操作:
2.5ES细胞的诱导分化,肝细胞、胰岛细胞、肺内皮细胞、肠上皮细胞、心肌细胞、神经细胞、血液细胞、肌肉细胞、成骨细胞、软骨细胞等。
3其他类型干细胞,畸胎瘤,EC细胞,3.1胚胎癌细胞Embryoniccarcinomacells,3.2胚胎生殖细胞,9.513.5天胎儿,胚胎生殖细胞EG,原始生殖细胞PGCPrimordialgermcells,Embryonicgermcells,3.4上胚层干细胞,上胚层,上胚层干细胞EpiSc,Epiblaststemcells,精原干细胞与卵原干细胞SpermatogonialStemCellsOogonialStemCells,3.6造血干细胞,Hematopoieticstemcells,存在于造血组织中的一群原始多能干细胞,具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞,最终生成各种血细胞成分,包括红细胞、白细胞和血小板。
一般造血干细胞来源于三个渠道:
骨髓造血干细胞、外周造血干细胞、脐带血造血干细胞。
1957年,美国华盛顿大学托玛斯首次成功进行造血干细胞移植治疗白血病,荣获了诺
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