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金颖干细胞概念

1、干细胞的概念:具有自我复制的能力,在一定条件下能分化成各种功能细胞。

特点:自我复制;产生一个或多个分化的后代细胞类型;可以从功能上重建一个器官或整个生物体ES细胞系的特点1、四个基本特点:(1)核型正常维持正常的二倍体特性;(2)体外特定的细胞培养条件下仍不特定增殖;(3)在冻融后仍能恢复;(4)在体内体外均可分化为特定的细胞型2、Stem Cells分类1、来源:胚胎干细胞(ES cell);EG germ cell;组织干细胞(Tissue Stem Cells),包括胎儿组织干细胞、成体组织干细胞2、发育潜能:pluri- multi- mono-(1)全能干细胞,包括:胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES细胞),生殖干细胞(embryonic germ cells, EG细胞),具有全能性,能够分化成所有细胞类型,进一步形成机体的任何组织和器官。

(2)多能干细胞:具有分化成多种细胞和组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力。

(3)专能干细胞:只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。

胚胎干细胞(ES细胞):来源于胚胎内细胞团(ICM)和原始生殖细胞, 具有发育全能性(具有分化发育成三个胚层细胞的潜力)的细胞,是动物多种组织细胞的祖细胞。

Pluripotent Stem Cells多能干细胞:具有发育成为三胚层(ectoderm, mesoderm and endoderm)各种类型细胞,包括生殖细胞的能力。

包括:Embryonic Stem (ES) cells;Embryonic Germ (EG) cells;Induced Pluripotent Stem (iPS) cells.Embryonal Carcinoma (EC) cells.ES:囊胚泡(blastocyst)的inner cell mass (ICM)。

EG:胎儿组织,由胎儿生殖脊的原生殖细胞(primordial germ cells ,PGC)组培得到,PGC 可以发育为配子。

EC:畸胎瘤(teratocarcinoma),包含属于三胚层的多种组织。

这些分化了的细胞来自肿瘤中的多能胚胎癌性细胞(pluripotent EC cells),而pluripotent EC cells源于PGCs。

3、ES与Tissue Stem Cells比较ES Cells Tissue Stem Cells来源囊胚泡(blastocyst)Fetus or adult增殖能力Unlimited Limited分化能力pluripotent Limited免疫排异Y es No,autologus(自身的)功能Y es Y es伦理Y es No4、用于建立胚胎干细胞系的胚胎有哪些来源? 请分别简述其特点体外受精胚胎孤雌生殖胚胎体细胞核转移胚胎(治疗性克隆)来源进行体外受精时多余的受精卵,来源和数量都有限。

雌性个体的卵细胞,通过超数排卵可获得较多数量的卵细胞。

对卵母细胞进行体细胞核转移操作,成功率较低。

受精卵激活促卵泡素处理诱导超数排卵,卵细胞体外培养至完全成熟;精细胞清洗,孵育,精子获能→顶体反应精卵结合→受精卵体外培养精子显微注射技术电穿孔或化学处理提高胞内钙离子水平(离子酶素、乙醇、IP3)→蛋白合成抑制剂处理(环已亚胺)或者蛋白磷酸化 (6- 二甲基氨基嘌呤)→减数分裂受抑制,第二极体不产生→染色体数目加倍。

供体体细胞体外低浓度培养液培养,抑制细胞分裂;受体卵母细胞显微操作去核→电脉冲融和或显微注射→化学处理Ca2+↑→受精卵脱离MⅡ,进入GІ期,第二极体形成。

胚胎发育与自然受精过程最相近,胚胎发育比较良好,成功率相对较高。

但在复苏冻存的受精卵时及其后胚胎的发育过程中死亡率很高。

由于胚胎的正常发育需要来源于亲本双方染色体上的表观遗传修饰的调控(DNA甲基化,组蛋白修饰),因此在孤雌生殖的胚胎中,受父系调控的基因表达受阻,引起胚胎发育延迟。

由于活产胚胎更会出现,胎儿个体畸大,呼吸衰竭,器官发育缺陷等,因此所用的囊胚极可能是有异常的。

这可能与体细胞本身的表观遗传(epigenetics)修饰异常、所处的细胞周期不同步等因素有关。

应用前景细胞变异相对较少,品质较高,可用于研究各类细胞及器官的分化,发育的调控机制。

但由于个体的排异反应在临床上的应用有限。

可用于组织工程的研究,不会引起排异反应。

但只可用于女性,建系的难度较大,技术尚不成熟。

胚胎干细胞系可能存在一定的缺陷。

可用于组织工程的研究,基本不会引起排异反应。

不受性别限制。

在成核、重组、卵细胞激活、细胞周期同步能方面的技术尚不完善。

在表观遗传学方面的调控异常可能引起胚胎异常。

伦理学问题争议较小。

规避了克隆人的争议,但仍存在伦理学上的风险。

争议很大,阻力不小。

需要强调治疗性克隆和生殖性克隆的区别。

优点技术成熟,胚胎发育较完善。

争议较小。

只需一个卵母细胞,不需要受精。

所得细胞和器官与供者基因型完全一致,没有外源物质的干扰,不引起排异现象。

只需供者提供体细胞,不需要其生殖细胞,不受性别限制。

所得细胞和器官与供者基因型一致,无排异现象,应用前景广泛。

缺点临床应用有限,胚胎来源有限。

胚胎发育延滞,技术尚不成熟,只可用于女性,受性别限制。

胚胎发育有异常,技术不完善,伦理学争议较大。

7、The importance of ES cellsPotential to serve as renewable sources for cell therapy; 用于细胞治疗Powerful system for the analysis of factors that control early embryonic development;胚胎早期发育的有力研究材料Help with drug discovery and toxic screen;帮助药物研发和毒理研究Model for mutangensis of the mouse germ line.老鼠生殖细胞突变研究模型胚胎干细胞研究的意义研究哺乳动物个体发生发育规律研究细胞分化研究基因功能生产转基因动物ES细胞治疗性克隆研究细胞癌变机理及新药物的筛选8.人ES cells在医学上应用的限制因素1. 免疫排异反应2. 基因组的不稳定性,分化的不可预见性3. feeder layer的需求,动物的成分4. 道德规范9、克隆cloningTherapeutic Cloning (Nuclear Transfer, NT)治疗性克隆:无免疫排斥;但是卵母细胞来源有限,效率低,伦理有争议,尚无成功Reproductive CloningiPS细胞诞生的重要意义:解决免疫排斥问题;避开ESC 建系的伦理问题;疾病发生的个体特异性;治疗的个体化3.多功能干细胞分类或ES,EC,EG 区别(貌似这次老师在这个分类方面强调了一下)多能性干细胞:单独的多能性干细胞有能力分化成三种胚层来源的各种类型的细胞,包括生殖细胞。

分为:1)胚胎干细胞(ES 细胞)是一种高度未分化细胞。

它具有发育的全功能性,能分化出成体动物的所有组织和器官,包括生殖细胞。

当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团(Inner Cell Mass)的细胞即为胚胎干细胞。

2)胚胎生殖细胞来源于胎儿组织,从胚胎的生殖嵴中的原始生殖细胞培养得到。

原始生殖细胞3)胚胎性癌细胞从畸胎瘤中获得,畸胎瘤含有来源于三个胚层的各种组织。

在肿瘤中,多能性EC细胞能形成分化的细胞。

EC本身也是来源于原始生殖细胞。

畸形肿瘤的恶化细胞。

即畸形肿瘤与来自三胚层的组织一样,增殖力强,为未分化的细胞,但含有将来可向多型分化的干细胞和性细胞2.如何证明你所得的细胞系是ES 细胞系?1. 无限增殖(>70 代)2. 核型正常3. 鉴定ES细胞的markers(RT-PCR)4. 端粒酶活性5. 形成EB6. 能分化成各胚层细胞7. 畸胎瘤的形成8. 形成嵌合体后代1. 用于建立胚胎干细胞系的胚胎有哪些种? 请分别简述其特点1. 正常的受精,发育成囊胚,取出ICM,体外诱导成ES细胞系。

技术方法相对成熟,但无法解决其免疫排斥的问题,限制了其应用于器官移植。

2. 孤雌激活,发育成囊胚,取出ICM,体外诱导成ES细胞系。

研究相对较少。

ES 细胞在适当的环境条件下, 可分化为机体的各种前体细胞(包括生殖细胞) , 最终形成机体组成细胞, 以克服供体组织短缺和免疫排斥等问题。

与正常来源的ES 细胞相比, 小鼠PGES 细胞样集落较更易于分化。

3. 体细胞重编a. SCNT:体细胞核移植成体细胞注入去核卵细胞中,发育成囊胚,取出ICM,体外诱导成ES细胞系。

解决了免疫排斥等问题。

对野生动物保护、转基因动物制作以及生物发育机制的深入研究等也具有着重要的理论及现实意义。

但效率低下,在发育个阶段都出现阻滞现象,卵细胞来源问题。

存在伦理道德问题。

b. 细胞融合成体细胞与ES细胞融合,体外产生成ES细胞系。

用于研究核重编机制。

但融合效率低下,且会形成四倍体。

c. 细胞提取物用卵细胞或多功能干细胞体外诱导成ES细胞系。

可用于研究核重编的动态学过程,但至今未得到有功能的ES细胞系。

d. 特定因子体外转入特定因子诱导分化成ES细胞系。

当今最热门也是最成功的领域。

解决了免疫排斥问题及相关伦理道德问题。

随着Shinya Y amanaka成功用四因子Oct-3/4, Sox2, c-Myc, and KLF4诱导体细胞分化成小鼠和人的ES细胞,加速了ES细胞用于器官移植等领域。

虽然c-Myc基因已成功去除,但仍需解决病毒载体问题。

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