动物的再生、干细胞与再生医学.ppt
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1、 动物的再生动物的再生初探初探 Animals Regeneration 生科生科0701 小小组成成员:张生哲(生哲(组长)段柳段柳剑 鄢鄢 纯 朱徐鼎朱徐鼎 张 涛涛 内容提要1.1.再生的概念再生的概念2.2.自然界动物的再生现象自然界动物的再生现象3.3.人的再生人的再生4.4.干细胞与再生医学的概念及应用干细胞与再生医学的概念及应用5.5.再生的研究进展再生的研究进展6.6.再生研究的展望再生研究的展望再生再生(Regeneration)生物界普遍存在再生生物界普遍存在再生现象象.广广义的再生包括的再生包括分分子水平子水平,细胞水平胞水平,组织与器官水平与器官水平及及整体水平整体水平
2、的再生的再生.一般再生是指生物体缺失部分的重建一般再生是指生物体缺失部分的重建过程程.一般来一般来说,植物比植物比动物再生能力物再生能力强,低等低等动物比物比高等高等动物再生能力物再生能力强.自然界动物的再生现象自然界动物的再生现象 蚯蚓蚯蚓 蚯蚓被蚯蚓被斩为两两段后可段后可变成两成两条蚯蚓条蚯蚓螃蟹螃蟹螃蟹的足能重新螃蟹的足能重新长出来,出来,这属于属于修复性再生修复性再生 .章鱼章鱼 章章章章鱼鱼的再生能力很的再生能力很的再生能力很的再生能力很强强。每当章每当章每当章每当章鱼鱼遇到遇到遇到遇到敌敌害害害害时时,有有有有时时它的触腕被它的触腕被它的触腕被它的触腕被对对方方方方牢牢地抓住了,牢
3、牢地抓住了,牢牢地抓住了,牢牢地抓住了,这时这时候它就会候它就会候它就会候它就会自自自自动动抛掉触抛掉触抛掉触抛掉触腕腕腕腕,自己往后退一步,自己往后退一步,自己往后退一步,自己往后退一步,让让断触腕的蠕断触腕的蠕断触腕的蠕断触腕的蠕动动来迷来迷来迷来迷惑惑惑惑敌敌害,趁机赶快溜害,趁机赶快溜害,趁机赶快溜害,趁机赶快溜走。走。走。走。每当触腕断后,每当触腕断后,每当触腕断后,每当触腕断后,伤伤口口口口处处的血管就会极的血管就会极的血管就会极的血管就会极力地收力地收力地收力地收缩缩,使,使,使,使伤伤口迅口迅口迅口迅速愈合,所以速愈合,所以速愈合,所以速愈合,所以伤伤口是口是口是口是不会流血的
4、,第二天不会流血的,第二天不会流血的,第二天不会流血的,第二天就能就能就能就能长长好好好好,不久又,不久又,不久又,不久又长长出新的触腕。出新的触腕。出新的触腕。出新的触腕。一到冬天,章一到冬天,章鱼就就潜入海底,潜入海底,为了生了生存,它开始吃自己存,它开始吃自己的脚爪。直到把八的脚爪。直到把八只脚爪都吃完只脚爪都吃完为止,止,然后就然后就闭眼不眼不动了,了,等到第二年春天,等到第二年春天,它又它又长出八条新的出八条新的脚爪。脚爪。海参海参 海参在遇到危海参在遇到危险时,会抛出内,会抛出内脏给那些那些“敌人人”,自己趁机逃命,自己趁机逃命,而而过一段一段时间海海参体内就又能参体内就又能长出完
5、整的内出完整的内脏来。来。海星海星海星的海星的绝招是它招是它分身有分身有术。若把。若把海星撕成几海星撕成几块抛抛入海中,每一碎入海中,每一碎块会很快重新会很快重新长出失去的部分,出失去的部分,从而从而长成几个完成几个完整的新海星来整的新海星来 蝾螈蝾螈通通过诱导可使可使蝾螈前螈前肢的断面上再生新肢的断面上再生新“手手”鹿鹿在动物世界中,在动物世界中,鹿是唯一能再生鹿是唯一能再生完整的身体零部完整的身体零部件的件的哺乳动物哺乳动物。鹿角每年都会脱鹿角每年都会脱落,随后又生出落,随后又生出新的。新的。当鹿角当鹿角长到最大尺寸后,骨到最大尺寸后,骨头开始开始变硬,像天硬,像天鹅绒一一样柔柔软的鹿茸开
6、始脱落。一旦鹿茸掉光,就的鹿茸开始脱落。一旦鹿茸掉光,就剩下赤裸的骨剩下赤裸的骨头,就可成,就可成为角斗中的角斗中的强大武器。大武器。在交配期在交配期结束束时,鹿角脱落以保存能量,等到春,鹿角脱落以保存能量,等到春天来天来临,在其,在其头顶上就能上就能长出一出一对新的隆起的新的隆起的组织骨骨结节。干干细胞作胞作为鹿身体的重要鹿身体的重要细胞在鹿角的再生中胞在鹿角的再生中发挥了重要作用了重要作用 火蜥蜴火蜥蜴 火蜥蜴是唯一能火蜥蜴是唯一能在其整个生命过在其整个生命过程中任意无限次程中任意无限次地再生它的断肢地再生它的断肢的的脊椎动物脊椎动物 火蜥蜴的再生火蜥蜴的再生断断断断损处损处的的的的伤伤口
7、口口口会会会会快速愈合快速愈合快速愈合快速愈合,紧紧接着,截断接着,截断接着,截断接着,截断处处会会会会产产生大量生大量生大量生大量细细胞胞胞胞“涌向涌向涌向涌向”伤伤口口口口。接下来,。接下来,。接下来,。接下来,这这些些些些细细胞会胞会胞会胞会回回回回复到胚胎状复到胚胎状复到胚胎状复到胚胎状态态进进行重新分化行重新分化行重新分化行重新分化 火蜥蜴断肢火蜥蜴断肢的再生的再生 其实,进行截肢手术的人其实,进行截肢手术的人,在初期的反在初期的反应和蜥蜴是一样的的但是后来是人体的组应和蜥蜴是一样的的但是后来是人体的组织在伤口位置形成了织在伤口位置形成了疤痕疤痕,而蜥蜴的身体,而蜥蜴的身体反应却是反
8、应却是开始再生开始再生,由一个初期的新肢胚,由一个初期的新肢胚胎长出一个新的肢体。胎长出一个新的肢体。我们人类呢我们人类呢其实,人类的一些其实,人类的一些器官和组织也具备器官和组织也具备某种程度的再生能某种程度的再生能力。力。但是但是 ,我们大多数的我们大多数的组织或器官,几乎组织或器官,几乎没有任何再生的能没有任何再生的能力。力。人的身体中再生能力最强的器官是肝脏,人的身体中再生能力最强的器官是肝脏,但是也没有办法在绝大部分硬化坏死或完但是也没有办法在绝大部分硬化坏死或完全摘除后,无中生有地再生出新的肝脏来。全摘除后,无中生有地再生出新的肝脏来。人的皮肤受伤后虽然也会愈合,但如果伤人的皮肤受
9、伤后虽然也会愈合,但如果伤得太严重,就难免会长成难看的疤。得太严重,就难免会长成难看的疤。How to 再生再生?人体大多数组织是可以完成人体大多数组织是可以完成“独立再生独立再生”的,这的,这说明人类能完成局部再生是一个很现实的目标。说明人类能完成局部再生是一个很现实的目标。一些研究人认为,人体内有足够的干细胞,完全一些研究人认为,人体内有足够的干细胞,完全可以依靠自己使组织再生。他们认为,所需要的可以依靠自己使组织再生。他们认为,所需要的只是能激发再生功能的合适的分子。只是能激发再生功能的合适的分子。也有科学家认为也有科学家认为,再生是由基因控制的再生是由基因控制的,如果我们如果我们能找到
10、控制肢体再生信息的基因并设法开启它能找到控制肢体再生信息的基因并设法开启它,那么再生就不会遥远那么再生就不会遥远How to 再生再生?细胞水平细胞水平:要想使整个断肢再生,目前就是要想使整个断肢再生,目前就是需要需要改改变向向伤口口处的的细胞胞发出的信号出的信号,目的是,目的是让它它们原先原先进行的行的“愈愈伤行行为”停止,同停止,同时诱导并并调控控干干细胞胞增殖分化增殖分化,从而激活我从而激活我们体内体内的的“断肢再造断肢再造”功能。功能。基因水平基因水平:找到人体内控制再生信息的基因找到人体内控制再生信息的基因密密码和引和引发再生的基因信号,从而开启人体的再生的基因信号,从而开启人体的肢
11、体再生功能肢体再生功能 再生医学再生医学 2004200420042004年年年年1 1 1 1月,世界上第一本月,世界上第一本月,世界上第一本月,世界上第一本烧烧烧烧伤伤伤伤再生医学再生医学专著,由世界最专著,由世界最专著,由世界最专著,由世界最著名的医学、生物学、生命科学著名的医学、生物学、生命科学著名的医学、生物学、生命科学著名的医学、生物学、生命科学领域的瑞士出版社领域的瑞士出版社领域的瑞士出版社领域的瑞士出版社正式出版正式出版正式出版正式出版 。这标志着这标志着这标志着这标志着再生医学再生医学已作为一已作为一已作为一已作为一个独立于个独立于个独立于个独立于中医中医、西医西医的新兴医的
12、新兴医的新兴医的新兴医学学科诞生了学学科诞生了学学科诞生了学学科诞生了!再生医学的概念再生医学的概念再生医学是通再生医学是通过研究机体的正常研究机体的正常组织特征特征与功能、与功能、创伤修复与再生机制及干修复与再生机制及干细胞分胞分化机理,化机理,寻找有效的生物治找有效的生物治疗方法,促方法,促进机体自我修复与再生,或构建新的机体自我修复与再生,或构建新的组织与与器官,以改善或恢复器官,以改善或恢复损伤组织和器官的功和器官的功能的科学。能的科学。再生医学的基再生医学的基础是干是干细胞研究胞研究再生医学的内容再生医学的内容通过克隆获得胚胎中的全能干细胞,利用干细胞通过克隆获得胚胎中的全能干细胞,
13、利用干细胞修复身体各种器官的损伤及为衰老的细胞组织补修复身体各种器官的损伤及为衰老的细胞组织补充新生细胞和组织。充新生细胞和组织。通过控制这些干细胞的分化而得到人们想要的组通过控制这些干细胞的分化而得到人们想要的组织和器官。织和器官。实现人的肢体再生实现人的肢体再生 利用干细胞来治疗白血病、帕金森氏症、糖尿病利用干细胞来治疗白血病、帕金森氏症、糖尿病 、心脑血管病等疑难病症。心脑血管病等疑难病症。再生医学与异体器官移植天然天然组织和器官移植可以和器官移植可以说是根治性的治是根治性的治疗疾疾病的方法。但是器官移植存在着病的方法。但是器官移植存在着术后排斥反后排斥反应、术后感染、后感染、终生服生服
14、药、费用高昂用高昂以及作以及作为一般一般医医疗机构普遍存在的机构普遍存在的供体来源困供体来源困难等等问题。再生医学的基本原理是再生医学的基本原理是利用机体本来存在的自利用机体本来存在的自然愈合能力然愈合能力实现人体的原位人体的原位细胞复制,再生胞复制,再生为原位的器官原位的器官组织,恢复器官的功能。,恢复器官的功能。所以不存所以不存在上述在上述问题。干细胞干细胞(stem cells,SC)一一一一类类具有具有具有具有自我复制能力自我复制能力自我复制能力自我复制能力(self-renewing)(self-renewing)的多潜能的多潜能的多潜能的多潜能细细胞,在一胞,在一胞,在一胞,在一定
15、条件下,它可以分化成多种功能定条件下,它可以分化成多种功能定条件下,它可以分化成多种功能定条件下,它可以分化成多种功能细细胞。具有再生各种胞。具有再生各种胞。具有再生各种胞。具有再生各种组织组织器官器官器官器官和和和和人体人体人体人体的潜在功能的潜在功能的潜在功能的潜在功能 。尚未分化尚未分化尚未分化尚未分化发发育的育的育的育的,能生成各种器官能生成各种器官能生成各种器官能生成各种器官组织组织的全能的全能的全能的全能细细胞胞胞胞 。根据干根据干根据干根据干细细胞所胞所胞所胞所处处的的的的发发育育育育阶阶段分段分段分段分为为胚胎干胚胎干胚胎干胚胎干细细胞胞胞胞(embryonic(embryon
16、ic stem cellstem cell,ESES细细胞胞胞胞)和成体干和成体干和成体干和成体干细细胞胞胞胞(somatic stem cell)(somatic stem cell)。根据干根据干根据干根据干细细胞的胞的胞的胞的发发育潜能分育潜能分育潜能分育潜能分为为三三三三类类:全能干:全能干:全能干:全能干细细胞胞胞胞(totipotent(totipotent stem cell,TSC)stem cell,TSC)、多能干、多能干、多能干、多能干细细胞(胞(胞(胞(pluripotent stem cellpluripotent stem cell)和)和)和)和单单能干能干能干能
17、干细细胞(胞(胞(胞(unipotent stem cellunipotent stem cell)。)。)。)。干细胞干细胞干细胞研究的地位干细胞研究的地位最近一二十年里,干最近一二十年里,干细胞是国胞是国际生命科学生命科学领域最域最前沿、最受关注的前沿、最受关注的“明星明星细胞胞”。19991999年年年年Science杂志将人志将人类胚胎干胚胎干细胞研究胞研究成果成果评为当年世界十大科技当年世界十大科技进展之首展之首2000年年Times周刊将其列周刊将其列为20世世纪末世界十末世界十大科技成就之首大科技成就之首2000年年,日本把以干日本把以干细胞工程胞工程为核心技核心技术的再生的再生
18、医医疗列列为千年世千年世纪工程之一工程之一,当年投当年投资108亿日元日元.干细胞移植治疗疾病原理干细胞移植治疗疾病原理疾病疾病发生的基生的基础是是细胞或胞或组织变性死亡,性死亡,功能减弱或功能减弱或丧失失。干干细胞具有能胞具有能够分裂增殖和向多种分裂增殖和向多种细胞分胞分化化的生物学特性及能力。所以,的生物学特性及能力。所以,通通过干干细胞移植来替代、修复患者胞移植来替代、修复患者损失的失的细胞,恢胞,恢复复细胞胞组织功能功能,达到治,达到治疗疾病的目疾病的目标。干细胞治疗疾病的优点干细胞治疗疾病的优点1.1.一次性介入,永久一次性介入,永久一次性介入,永久一次性介入,永久性治性治性治性治疗
19、疗。一。一。一。一劳劳永逸永逸永逸永逸2.2.不需要完全了解疾不需要完全了解疾不需要完全了解疾不需要完全了解疾病病病病发发病的确切机理病的确切机理病的确切机理病的确切机理3.3.还还可能可能可能可能应应用自身干用自身干用自身干用自身干细细胞移植,避免胞移植,避免胞移植,避免胞移植,避免产产生生生生免疫排斥反免疫排斥反免疫排斥反免疫排斥反应应目前已经开展的干细胞治疗目前已经开展的干细胞治疗 1神神经系系统疾病:脊髓、疾病:脊髓、脑损伤;小儿;小儿脑瘫,共共济失失调;运;运动神神经元病;元病;脑血管意外血管意外2运运动系系统疾病:股骨疾病:股骨头坏死;骨折恢复期;坏死;骨折恢复期;骨不骨不连3血液
20、、内分泌系血液、内分泌系统疾病:下肢血管性疾病;疾病:下肢血管性疾病;糖尿病及其并糖尿病及其并发症;下肢血管病症;下肢血管病4呼吸系呼吸系统疾病:肺疾病:肺动脉高脉高压5消化系消化系统疾病:肝硬化疾病:肝硬化未来干细胞之临床应用未来干细胞之临床应用 以帕金森氏病以帕金森氏病以帕金森氏病以帕金森氏病 (Parkinsons Disease),(Parkinsons Disease),阿阿阿阿尔尔罕默氏病罕默氏病罕默氏病罕默氏病(痴呆病)(痴呆病)(痴呆病)(痴呆病)(Alzheimers Disease)(Alzheimers Disease)等等等等为为代表的神代表的神代表的神代表的神经经退退
21、退退行性疾病行性疾病行性疾病行性疾病各种血液干各种血液干各种血液干各种血液干细细胞疾病如白血病胞疾病如白血病胞疾病如白血病胞疾病如白血病糖尿病糖尿病糖尿病糖尿病 (Diabetes)(Diabetes)脊髓脊髓脊髓脊髓伤伤害害害害 (Spinal Cord injury)(Spinal Cord injury)中中中中风风 (Stroke)(Stroke)心心心心脏脏病病病病 (Heart Disease)(Heart Disease)肝病肝病肝病肝病 (Liver Disease)(Liver Disease)皮肤移殖皮肤移殖皮肤移殖皮肤移殖 (Skin Transplantation)(S
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