《造血干细胞》课件
(fluorescence activated cell sorting, FACS)、流式细胞仪 分离、免疫吸附系统(包括淘洗技术、免疫吸附柱 层析、免疫磁珠等)等方法将被标记的CD34+细胞
其中,FACS FACS系统造血干细胞(CD34+) FACS 分选纯度达到95%,但是,成本较高,仪 器也较贵,而免疫磁珠分离 免疫磁珠分离系统分离量大, 免疫磁珠分离 分离纯度和细胞质量也能够满足临床要求, 已经被临床工作者接受。
此外,用原代胚胎成纤维细胞、骨髓基质细胞 胚胎成纤维细胞、 胚胎成纤维细胞 或一些相关的细胞系等作饲养层细胞,可为造血 干/祖细胞的体外扩增和分化提供适宜的造血微 环境,在造血细胞的分化、发育中起至关重要的 作用。Hagihara等研究证实,用鼠基质细胞HESS5作饲养层,在有人重组细胞因子存在时,可有效 扩增造血干/祖细胞,特别是CD34+CD38-细胞, 并有助于分化成DCs的原始骨髓干细胞快速而持久 的产生。
造血干细胞移植
造血干细胞是血液成分之一,是生成 各种血细胞的最起始细胞,存在于骨髓、 胚胎肝、外周血及脐带血中。它既具有高 度自我更新能力,又具有进一步分化各系 统祖细胞的能力。近代输血就利用这两种 能力,对受血者用放射或大剂量化学药物 使其免疫系统受抑再输入献血者的造血干 细胞,让它在受血者骨髓内"定居下来, 分化增殖",这即是造血干细胞移植 造血干细胞移植。 造血干细胞移植
造血干细胞进一步分化发育成不同 血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多 数处于增殖周期之中,并进一步分化为 各系统的血细胞系,如红细胞 红细胞系、粒细 红细胞 粒细 单核巨核细胞系 胞系、单核-吞噬细胞 单核 吞噬细胞系、巨核细胞 巨核细胞 以及淋巴细胞 淋巴细胞系。 淋巴细胞
由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两 个发育途径,一个受胸腺 胸腺的作用,在胸腺素 胸腺素的 胸腺 胸腺素 催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞,即T T 细胞;另一个不受胸腺,而受腔上囊 腔上囊(鸟类) 细胞 腔上囊 或类囊器官 类囊器官(哺乳动物)的影响,分化成熟为 类囊器官 囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞,即 细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫及体 B细胞 液免疫。如机体内造血干细胞缺陷,则可引起 严重的免疫缺陷病。
通常先利用密度梯度离心 密度梯度离心等方法去除待分离物 密度梯度离心 中的红细胞和成熟粒细胞等成分,获得单个核细胞, 从而使CD34+细胞初步富集 CD34+细胞初步富集 CD34+细胞初步富集;然后利用CD34分子特 异的抗体标记单个核细胞,通过荧光激活细胞分选
与未被标记的CD34—细胞分离开来,即获得纯化的 CD34+细胞。
造血干细胞的检测方法
确认小鼠造血干细胞的唯一标准仍然是多 长期体内重建造血能力( 年来一直沿用的长期体内重建造血能力(Long长期体内重建造血能力 LongLTR)检测。即:将细胞移植 term repopulation, LTR)检测 给经致死剂量照射的受者,如果能够使受者恢 复长期各系造血,并且移植第二受者仍可重建 其造血系统,那么就证明植入的细胞中确实含 有造血干细胞。
造血干细胞的分离纯化
近年来,造血干细胞表面标志研究的发展 丰富了干细胞分离纯化的手段。根据造血干细 胞的表面标志,可通过免疫细胞化学、流式细 免疫细胞化学、 免疫细胞化学 胞仪、分子杂交和PCR PCR等多种细胞生物学和分 胞仪、分子杂交 PCR 子生物学手段来检测造血干细胞。正如上述所 提及的,现大多仍然基于对CD34+细胞的富集 CD34+细胞的富集 CD34+ 来筛选造血干细胞。
小鼠脾集落实验
但是,由于异体移植存在免疫排斥的问题, 多年来对人骨髓细胞造血活力的检测一直依赖于体 外实验。近年来,随着动物模型的不断发展,使研 究人造血干细胞体内重建造血活力成为可能 体内重建造血活力成为可能。在这 体内重建造血活力成为可能 些动物模型中,最为可靠的是绵羊子宫内胎羊移植 系统。该系统是在胎羊免疫系统发育前于子宫内将 人的造血细胞移植给胚胎羊,在小羊出生后,通过 追踪其体内人不同血细胞系的分布和比例来判断移 植的人造血干细胞是否具有长期重建多系造血的能 力。
另外,也可以利用造血干细胞大多处于静止 期,对活体染料拒染的特性对其进行富集纯化 富集纯化。 富集纯化 例如,采用RNA结合染料Pyronin Y、线粒体结合 染料Rhodamine 123或DNA结合染料Hochest 33342 均可用于造血干细胞的纯化。新近,还有人根据 造血干细胞移植后迅速向骨髓归巢 向骨髓归巢的特性,建立 向骨髓归巢 了一种体内分离造血干细胞的方法,这是利用造 造 血干细胞的功能特性来对其进行分离的。 血干细胞的功能特性
造血干细胞来源 造血干细胞来源
一般造血干细胞来源于:
① ② ③ ④
外周造血干细胞。 骨髓造血干细胞。 脐带血造血干细胞。 胎盘来源造血干细胞
中华骨髓库目前主要开展外周血造血干细胞采 集。目前,全国只有汉氏联合开展采集胎盘造 血干细胞,并且获得国家相关专利证书。
不同来源造血干细胞的比较: 不同来源造血干细胞的比较:
特征
※造血干细胞有两个重要特征:
其一,高度的自我更新或自我复制能力;
其二,可分化成所有类型的血细胞。
分裂方式
正常情况下,造血干细胞 造血干细胞经过不对称性有丝分 造血干细胞 不对称性有丝分 裂成两个子代细胞。其中一个仍维持造血干细胞的 全部特征,即自我更新(self-renewal)。自我更新 使得干细胞池的大小(干细胞数量)和质量维持不变, 因而又称为自我维持 自我维持(self-maintenance)。另一个 自我维持 子细胞可能由于基因表达模式发生改变而使得细胞 特征出现变化,从而逐步走上分化 分化的道路。 分化
现已知道,造血干细胞不是纯一的细胞群 体,而是由不同年龄等级的干细胞组成。这些 不同年龄等级的干细胞的表面抗原、免疫表型 和粘附分子的表达不一,生物学特性也有一定 的差异。
造血原理
人类造血干细胞首先出现于胚龄第2~3周的 卵黄囊,在胚胎早期(第2~3月)迁至肝、脾, 第5个月又从肝、脾迁至骨髓。在胚胎末期一直到 出生后,骨髓成为造血干细胞的主要来源。具有 多潜能性,即具有自身复制和分化两种功能。在 胚胎和迅速再生的骨髓中,造血干细胞多处于增 殖周期之中;而在正常骨髓中,则多数处于静止 期(G0期),当机体需要时,其中一部分分化成 熟,另一部分进行分化增殖,以维持造血干细胞 的数量相对稳定。
造血干细胞的可塑性是指除可以分化为各系 各系 造血干细胞的可塑性 血细胞外,还可以分化为多种非造血组织 非造血组织的细胞, 血细胞 非造血组织 如神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、肝脏细胞、 神经细胞、 神经细胞 骨骼肌细胞、心肌细胞、肝脏细胞、 血管内皮细胞以及多种组织的上皮细胞等。目前 血管内皮细胞以及多种组织的上皮细胞 对造血干细胞多向分化的机制仍不清楚,对这一机 制的探讨以及对造血干细胞定向分化的调控将大大 扩展其在临床上的应用。因为这不仅可以绕过用人 的胚胎干细胞作为移植治疗的细胞来源,而且可以 减轻异基因移植带来的免疫排斥问题。
人的造血干细胞表面标志 表面标志包括CD34+、 CD34+、 表面标志 CD34+ CD38-、Lin-、Thy-1+、Sca-1+、HLA-DR+、 -、Lin-、Thy CD38-、Lin-、Thy-1+、Sca-1+、HLA-DR+、 LFA-1+、CD45RA-、CD71- -、CD71 LFA-1+、CD45RA-、CD71-等。人类造血干 细胞还对5-氟脲嘧啶和4-氢过氧环磷酰胺有抗性。
造血干/ 造血干/祖细胞的体外培养和诱 导分化
分离纯化后的造血干/祖细胞培养 方法有多种,可采用液体或半固体培养基, 后者可用甲基纤维素或琼脂作为支撑物, 培养基中可含/不含血清。G0期干细胞对 细胞因子的刺激不敏感,而进人增殖周期 细胞因子 的干/祖细胞却依赖细胞因子 细胞因子,培养基中 细胞因子 加人不同的细胞因子 细胞因子及组合可诱导造血干 细胞因子 细胞向不同的方向分化。
造血干细胞
Hematopoietic Stem Cell HSC) (HSC)Biblioteka 夏育宏2012.4
造血干细胞的定义: 造血干细胞的定义:
造血干细胞(Hematopoietic Stem Cell,HSC)是一小群具有 造血干细胞 高度的自我复制 多向分化潜能 自我复制和多向分化潜能 自我复制 多向分化潜能的最原始的造血细胞。 通俗地讲,造血干细胞 造血干细胞是指尚未发育成熟的细胞,是所 造血干细胞 有造血细胞和免疫细胞的起源。因此是多功能干细胞, 医学上称其为“万用细胞”,也是人体的始祖细胞。 干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞,是 机体的起源细胞,是形成人体各种组织器官的祖宗细胞。
虽然CD34+细胞不全是造血干细胞,但是 造血干细胞应全部表达CD34分子,所以通过筛 选CD34+细胞至少可以使造血干细胞得到富集。 随着造血干细胞的分化成熟,CD34表达水平逐 渐下降,成熟血细胞(Lin+)不表达CD34。 而 最近的一些研究显示,CD34+Lin-造血细胞又起 源于CD34-Lin-。CD34表面标志从无到有,又从 有到无,充分显示了造血干/祖细胞产生、发育、 分化和成熟的全过程。
造血干细胞的可塑性
一种成体干细胞可以生成另一个组织的特 化细胞的能力,即成体干细胞具有一定跨系、 甚至跨胚层分化的特性,称其为干细胞的可塑 干细胞的可塑 成体干细胞的横向分化。横向分 性,又被称为成体干细胞的横向分化 成体干细胞的横向分化 化的发现在干细胞研究中具有革命性意义。它 打破了用于临床治疗的干细胞只能来源于胚胎 或受精卵的限制,为干细胞治疗疾病提供了新 途径。
CD34是人们普遍认同的造血干/祖细胞的 CD34 代表性表面标志,随细胞分化成熟逐渐减少甚 至消失。CD34抗原分子量为105—120KD,为高 高 度糖基化的I型跨膜糖蛋白。CD34+造血细胞是 度糖基化的I型跨膜糖蛋白 一组异质性细胞群体,可进一步分化为CD34+ CD38+和CD34+ CD38-两个亚群。CD34+细胞群中 90%为祖细胞,极少为造血干细胞。