干细胞离我们有多远.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,细菌感染,1.,干细胞介绍及分类,2.,造血干细胞,3.,胚胎干细胞,4.,诱导性多能干细胞,5.,小结,干细胞形态特征：,形态上具有共性，通常呈圆形或,椭圆形,，细胞体积小，核相对较大，细胞核多为常,染色质,，并具有较高的端粒酶活性。,干细胞分类,按发育状况来分,干细胞,胚胎干细胞,成体干细胞,ES细胞是一种高度未分化细胞。具有发育全能性，能分化出成体动物的组织和器官,。,特定条件下，成体干细胞如表皮和造血系统，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持平衡,按分化潜能分,干细胞,全能干细胞,多能干细胞,单能干细胞,具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞(ES细胞),具有分化出多种细胞组织的潜能。如造血干细胞、神经细胞,只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如上皮组织基底层的干细胞，肌肉中的成肌细胞,。,神经干细胞,受精卵,囊胚期的内细胞团,卵裂,全能干细胞,心肌干细胞,造血干细胞,多能干细胞,全能干细胞培养,胚胎干细胞,成体干细胞,2.,造血干细胞,造血干细胞,骨髓造血干细胞,：骨髓贮存着人体大部分的造血干细胞,外周血造血干细胞：,除骨髓之外的血液里面还有少量的 造血干细胞,脐带血造血干细胞：,新生儿脐带血里有大量丰富的造血干细胞,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。,造血干细胞,具有自我更新能力并能分化为各种前体细胞，最终生成各种血细胞成分，是体内血细胞的唯一来源。,移植前HLA配型问题:,如果骨髓供者与患者(受者)的HLA不相合，便可能会发生严重的排异反应，甚至危及患者的生命。,移植后GVHD预防问题:,是异基因造血干细胞移植术后的主要并发症，是由供者T淋巴细胞受到受者抗原刺激后活化进而攻击受者组织和器官而产生损伤，,HLA:人类白细胞抗原,GVHD:移植物抗宿主病,与骨髓和外周血移植相比，脐血干细胞移植的优点在于无来源限制，对,HLA,配型要求低，干细胞浓度大，不易受病毒或肿瘤污染,在造血干细胞移植前，患者须接受一个疗程的大剂量化疗或联合大剂量的放疗，这种治疗称为预处理，这是造血干细胞移植的,中心环节,。,预处理的主要目的为：,(1),为造血干细胞的植入腾出必要的空间,(2),抑制或摧毁体内免疫系统，以免移植物被排斥,(3),尽可能清除基础疾病，减少复发。,3.胚胎干细胞,若将人卵细胞中的遗传物质去掉，再植入另一个体细胞的遗传物质，这样得到的卵细胞分裂几次后会停止发育，无法提取胚胎干细胞。,美科学家通过留下卵细胞中的遗传物质，再加上体细胞的遗传物质，可发育到囊胚期，能提取胚胎干细胞。,虽能培育出人类胚胎干细胞，但是存在3组染色体，即卵细胞原有的1组和来自体细胞的2组，而正常的人类细胞只有2组染色体。因此不具备实用性。,Starting a war that has killed thousands of people is ok,but killing a few cells for the sake of medial research is bad.,-George W.Bush,胚胎干细胞具备发育成各种组织和器官的潜力，如果能够培育出人类胚胎干细胞，就意味着能够培育出属于某个人自己的组织和器官，可用于个性化的医疗。但这必然会引起有关克隆人和各种伦理道德的争议。,维持胚胎干细胞分化的信号转导系统,以小鼠胚胎干细胞为例：STAT3 途径,LIF,抑制因子,LIFR,受体,gp130+gp130,LIFR+LIFR,LIFR+gp130,STAT3,STAT3,mES分化,mES不分化,不激活,激活,STAT3是关键因子,激活与否是维mES自我更新条件。,gp130胞内结构域含有STAT3的结合位点.激活下游转录因子,。,二聚体,从理论上讲，小鼠胚胎干细胞具有发育成某一器官的能力，但还没有用干细胞体外培养成器官的报道。,所以对于胚胎干细胞，如果科学家最终能够成功诱导和调控体外培养的胚胎干细胞正常的分化，这一技术将对基础研究和临床应用产生巨大的影响。,4.IPS,诱导多能性干细胞,IPS,：通过导入特定的转录因子将分化的体细 胞重编程为具备干细胞功能多潜能细胞。,IPS,可通过普通的体细胞获得，来源广泛，不违背伦理道德，规避了捐献的供体和受体的问题,。,细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与胚胎细胞非常相似具有分化的多潜能性。,IPS,的发现历程,2006,年，日本科学家山中伸弥等,成功诱导出鼠,iPS,细胞,，该研究成功将干细胞研究扩充到一个新的领域。,2007,年，,iPS,研究取得巨大进展：山中伸弥等人和汤姆森带领下的华裔科学家俞君英等人分别在,Cell,及,Science,发表论文宣布,成功利用人类上皮细胞诱导出,iPS,细胞,。,2008,年,4,月,Schenke-Layland,等将,鼠皮肤细胞,重编程为,iPS,细胞,并成功地使其,分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞,。,2009,年,2,月,日本东京大学研究人员在培养,iPS,细胞的时候添加人类骨髓细胞以及催进细胞增殖的蛋白质等物质使,iPS,细胞分化成了血小板的前身,进一步培育出血小板,同时也,从技术上说明了用,iPS,细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的,。,iPS,细胞的建立虽然进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离,在细胞替代性治疗以及发病机理的研究、新药筛选方面具有巨大的潜在价值，但还未应用于人类临床治疗，疾病治疗上无成功经验。,但在,2007,年,12,月,Hanna,等用,iPS,细胞成功治疗了小鼠的镰状红细胞贫血症,实验总体思路,镰刀形贫血症的小鼠,采集皮肤细胞,重编程诱导为IPS,相同基因型的IPS,突变基因的修复,基因修复后的IPS,分化成造血干细胞,移植,小鼠恢复,促进重编程的转录因子,转录因子,:,启动蛋白质的表达，使体细胞 发生重编程的能力,山中伸弥,:Oct4,、,Sox2,、,Klf4,、,c-Myc,汤姆森,:Oct4,、,Sox2,、,Lin28,、,Nanog,Oct4、Sox2,c-Myc,Klf4,Lin28,Nanog,候选原癌基因,候选原癌基因,原癌基因,必须因子,翻译加速器,首先,被淘汰的，当然就是原癌基因,c-Myc,了。但它是提高,IPS,诱导效率的主要因素。去除,c-Myc,后会降低诱导效率。,研究发现,去除,c-Myc,基因后用,siRNA,阻断一个名为“,p53”,的基因的路径,可将皮肤细胞转化为,iPS,细胞的转化率提高百倍。,分析表明,p53,是调控细胞程序重排的关键因子阻断,p53-p21,通路不仅提高了,iPS,细胞的转化效率,也降低了,iPS,的致癌性。,如何用更少的因子做出同样的事情来？,其次,，,Nanog,和,Klf4,是一对可以相互影响的因子，它们在,IPS,的诱导中有着微妙的作用，可谓“增一分则太长，减一分则太短”，但并非不可或缺。,特别是,Klf4,，不但在许多成体细胞中有表达，而且可以在多种刺激下诱导表达。,然后，,Lin28,是一个翻译加速器，翻译水平上调控蛋白质合成的一个因子，也并非不可或缺，实际上在我们的研究中，,Klf4,也有类似的作用。,最后,，就是,Oct4,和,Sox2,，又以,Oct4,更为重要。虽然很早就做出用组蛋白甲基转移酶的抑制剂替代,Oct4,在,IPS,中起作用，但毒性极大，作用却不强，实际上并不能替代,Oct4,在,IPS,的诱导中起作用。,倒是,Sox2,在神经系统的干细胞中有表达，它又是通过保持,Oct4,的适当表达水平稳定胚胎干细胞的多能性的，所以在没有,Sox2,的情况下，也可以诱导出来,IPS,c-Myc,Oct4,Klf4和Sox2,Nanog和Lin28,转录因子,不可或缺,尽量不用,药物诱导,可被替换,布什大张旗鼓地禁止干细胞研究，使干细胞学界万马齐喑，前途一片晦暗。,而奥巴马赶上诱导多能性干细胞横空出世其又是一个旗帜鲜明的“挺干细胞”派，于是解禁干细胞，干细胞研究一片欣欣向荣。,松绑,5.小结,虽然已有利用干细胞治疗疾病的例子,但对坏死脏器,现在,的干细胞技术还无能为力,有,待于干细胞生物工程的进一步发展.,目前我国只有造血干细胞可用于临床治疗。,随着,IPS,获得诺贝尔，对干细胞的研究会兴起一股新的高潮。但对干细胞未来发展和应用来说，,前途是可观的，路途是遥远的,作为一种全新的治疗手段,可能会遇到来自社会各个方面比如,伦理和法律,方面的制约和限制,.,应该尽早呼吁政府建立相应的法规来指导干细胞生物工程的具体实施,.,参考文献,1Takahashi K,Yamanaka S.Indu ction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.Cell,2006,126(4):663676.,2Takahashi K,Tanabe K,Ohnuki M,Narita M,Ichisaka T,Tomoda K,Yamanaka S.Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.Cell,2007,131(5):861872.,3Yamanaka S,Li J,Kania G,Elliott S,Wersto RP,Van Eyk isaka T,J,Wobus AM,Boheler KR.Pluripotency of embryonic stem cells.Cell Tissue Res,2008,331(1):522.,4Takahashi K,Okita K,Nakagawa M,Aoi T,Ichisaka T,Yamanaka S.Generation of high quality iPS cells.Neurosci Res,2007,58(S1):S19,5申红芬,姚志芳,肖高芳,贾俊双,肖东,姚开泰.诱导性多潜能干细胞(iPS cells)现状及前景展望.生物化学与生物物理学进展,2009,36(8):950960.,6刘娜,陆敏.胚胎干细胞自我更新相关信号转导途径及信号.分子科学通报2005 年 4 月第 7 期第 50 卷,7李凌松干细胞生物工程研究展望中国生物化学与分子生物学报2001 年6 月17(3):275 279,8秦彤,苗向阳 iPS细胞研究的新进展及应用 遗传 2010 年 12 月,32(12):12051214,9刘爽，段恩奎.诱导产生多能性干细胞(iPS 细胞)的研究进展.科学通报,2008,53(4):377385.,Thank you!,