干细胞的体外培养培训课件.ppt

干细胞的体外培养 一、干细胞的概念 干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。 干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。 干细胞几个主要特征 具有自我更新能力与自我维持能力，可以无限增殖分裂。干细胞一旦形成，在机体内终生都具有自我更新能力，以维持自身数目的恒定。 既具有生理性的更新能力，也具有对损伤或疾病导致的反应有修复能力，如骨髓间充质干细胞等。 干细胞维持自稳性的机制：对称分裂和不对称分裂 干细胞几个主要特征 干细胞本身不是终末分化细胞；具有多向分化的能力（多能性或全能性），即可以分化发育成各种胚层组织的细胞（ES细胞），或可以分化成为本系统各谱系的细胞（特定组织干细胞，如造血干细胞）。 干细胞几个主要特征 干细胞的自我更新与分化需要特定的微环境，也就是说干细胞往哪一种方向分化，必须在该细胞生存的特定微环境前提下进行分化。已有诸多的实验表明，如将ES细胞种植入小鼠大脑内，这些干细胞将向神经系统分化。 干细胞几个主要特征 干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运——保持为干细胞或分化为特定细胞。 二、干细胞的分类 胚胎干细胞 指从着床前的胚胎内细胞团（桑椹胚）或原始生殖细胞获得的一种具有多潜能性、可发育成为各种细胞、同时可保持不分化状态而持续生长的克隆细胞系。 它可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，进一步形成机体的所有组织、器官。为全能干细胞。 成体干细胞 是成体组织内具有自我更新及分化一种或一种以上子细胞的未成熟细胞。 来源于成年组织或器官，一般具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。为多能干细胞或单能干细胞，如造血干细胞和上皮干细胞等。 三、干细胞研究的历史情况 1959年，美国首次报道了通过体外受精（IVF）动物。 60年代，几个近亲种系的小鼠睾丸畸胎瘤的研究表明其来源于胚胎生殖细胞（embryonic germ cells, EG细胞）,此工作确立了胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）是一种干细胞。 1968年，Edwards 和Bavister 在体外获得了第一个人卵子。 70年代，EC细胞注入小鼠胚泡产生杂合小鼠。培养的EC细胞作为胚胎发育的模型，虽然其染色体的数目属于异常。 1978年，第一个试管婴儿在英国诞生。 1981年，从小鼠胚泡内细胞团分离出小鼠ES细胞，并建立了小鼠ES细胞体外培养条件。将ES细胞注入小鼠，能诱导形成畸胎瘤。 1984-1988年，Anderews 等人从人睾丸畸胎瘤细胞系Tera-2中产生出多能的、可鉴定的（克隆化的）细胞，称之为胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）。克隆的人EC细胞在视黄酸的作用下分化形成神经元样细胞和其他类型的细胞。 1989年，Pera 等分离了一个人EC细胞系，此细胞系能产生出三个胚层的组织。这些细胞是非整倍体的（比正常细胞染色体多或少），他们在体外的分化潜能是有限的。 1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能干细胞： James A. Thomson在 Wisconsin大学领导的研究小组的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。 John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导的另一个研究小组的方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )，建立细胞株。 1999年12月，美国科学家在《美国科学院院刊》报告说，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞。随后，世界各国的科学家相继证实，成体干细胞，包括人类的成体干细胞具有可塑性。 1999年12月，干细胞研究进展被《科学》杂志评选为该年度世界十大科学进展之首。 2007年日本的Yamanaka研究小组和美国的James Thomson 研究小组分别获得诱导多能性干细胞 （induced pluripotent stem cell，iPS细胞）。  至今已分离得到的胚胎干细胞物种有： 小鼠的胚胎干细胞（1981） 金黄地鼠（1988）、貂（1993）、猪（1994，1997）、鸡（1996）、恒河猴（1995）、绒猴（1996）。 分离得到人的胚胎干细胞（1998），胚胎生殖细胞（1998）， 目前不断报道成年组织来源的的干细胞。 四、胚胎干细胞的体外培养 （一）技术原理 基本原则：促进ES增殖的同时，维持其未分化的二倍体状态。 有饲养层