超全干細(xì)胞重點(diǎn)知識總結(jié)

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1、第九章干細(xì)胞第一節(jié)干細(xì)胞概述一、干細(xì)胞(stemcells)與個(gè)體發(fā)育正常生物個(gè)體發(fā)育的過程是按嚴(yán)格的時(shí)空程序進(jìn)行的一系列細(xì)胞分裂、分化和細(xì)胞凋亡相互協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。從一個(gè)受精卵、全能胚胎干細(xì)胞或組織譜系干細(xì)胞最終分化為具有獨(dú)特功能體細(xì)胞所組成的組織器官,這是一個(gè)彼此協(xié)調(diào)而又制約的復(fù)雜過程,這一過程通常被稱為發(fā)育的遺傳程序(geneticprogram),被記錄在細(xì)胞基因組的結(jié)構(gòu)中。不同物種有不同的遺傳程序,這可能是物種在長期進(jìn)化過程中逐漸形成的。在哺乳動物個(gè)體發(fā)育的不同階段,包括胚胎、幼年和成年個(gè)體的各個(gè)發(fā)育時(shí)期,都存在著發(fā)育潛能參差不同的干細(xì)胞。干細(xì)胞最終演變?yōu)楠?dú)

2、特結(jié)構(gòu)和功能的體細(xì)胞或成熟生殖細(xì)胞,這過程即是所謂細(xì)胞分化。從分子水平而言,可以認(rèn)為細(xì)胞分化是部分基因選擇性地被激活或差異性表達(dá),從而控制專一性蛋白質(zhì)的合成和排布的結(jié)果。對正常細(xì)胞分化來說,最重要的是多個(gè)基因表達(dá)過程在數(shù)量和時(shí)空上的精確聯(lián)系和密切配合,并受不同層次的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)精確無誤地調(diào)節(jié)和控制。干細(xì)胞在胚胎和成體組織內(nèi)部的活動,包括干細(xì)胞基本特性的分子機(jī)制和調(diào)節(jié)控制、胚胎細(xì)胞的遷移活動、時(shí)空程序與相鄰胚胎細(xì)胞的相互作用,對細(xì)胞增殖和分化的關(guān)系等,雖已有所了解,但由于技術(shù)上的原因,直接證據(jù)還很少,因此,干細(xì)胞增殖和分化問題仍是今天發(fā)育生物學(xué)研究的主題內(nèi)容之一.二

3、、干細(xì)胞的定義和分類因干細(xì)胞是指一類具有自我更新和產(chǎn)生分化后代這兩種基本特性的細(xì)胞。一個(gè)充滿生命力的雌雄兩性機(jī)體都是由兩類不同的組織和器官構(gòu)成的。一類是全部由體細(xì)胞組成的,另一類是以生殖細(xì)胞為主的,也包括一些由體細(xì)胞組成的組織和器官構(gòu)成的。前者是執(zhí)行機(jī)體生命活動各種生理功能的;后者一切都為了保證生殖系統(tǒng)的卵巢和辜丸中的卵子和精子的發(fā)育和成熟并延續(xù)生命的。對人類來講,從一個(gè)受精卵的單細(xì)胞要產(chǎn)生200多種不同類別的細(xì)胞來構(gòu)成各種組織和器官,必然要靠全能性的早期胚胎干細(xì)胞通過自我更新和產(chǎn)生分化后代來實(shí)現(xiàn)的。自我更新是指干細(xì)胞可進(jìn)行均等分裂,產(chǎn)生兩個(gè)遺傳特性上完全一樣的干細(xì)胞

4、,均等分裂是大多數(shù)細(xì)胞的特性,而產(chǎn)生分化后代指的是干細(xì)胞還可進(jìn)行不均等分裂,產(chǎn)生的兩個(gè)子代細(xì)胞中一個(gè)仍是干細(xì)胞,而另一個(gè)是遺傳特性有所不同的,要開始走上分化道路的定向祖細(xì)胞。早期胚胎細(xì)胞是全能的,它既可產(chǎn)生體細(xì)胞,又能產(chǎn)生生殖細(xì)胞,這包括從早期的卵裂球和囊胚期的ICM細(xì)胞以及后來胚胎的3個(gè)胚層已分化后的生殖嵴區(qū)的原始生殖細(xì)胞;而分化的后代細(xì)胞可從包括全能細(xì)胞向多能細(xì)胞和細(xì)胞譜系的各級祖細(xì)胞發(fā)展,這些細(xì)胞仍舊可通過均等和不均等兩種分裂方式進(jìn)行繁殖,一直到最后的終未分化體細(xì)胞。干細(xì)胞可分為兩類:一類干細(xì)胞包括從早期囊胚ICM(innercellmass)細(xì)胞分離并在體外培

5、養(yǎng)和建系的胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcells,簡稱ES細(xì)胞)和從胚胎生殖嵴原始生殖細(xì)胞(primordialgermcells,PGC)分離建系的胚胎生殖細(xì)胞(embryonicgermcells,簡稱EG細(xì)胞);另一類是先在成年組織和器官,以后在胎兒組織被證明其存在,隨后個(gè)別也在體外培養(yǎng)和建系成功的干細(xì)胞,稱為組織干細(xì)胞(tissuestemcells),又稱成體干細(xì)胞(adultstemcells)。三、胚胎干細(xì)胞研究簡史哺乳動物早期胚胎體積小,又在母體子宮內(nèi)發(fā)育,因此,要在體內(nèi)對各類干細(xì)胞的分化及其機(jī)制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究幾乎不可能。從20世紀(jì)50年代開始

6、,人們一直在致力于尋找一個(gè)既能在體外增殖,又具有15胚胎細(xì)胞全能性(totipotency)或多能性的(pluripotency)并通過適當(dāng)條件能被誘導(dǎo)分化為各種類型分化細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?0世紀(jì)50年代末美國發(fā)育生物學(xué)家Stevens(1967)將著床前發(fā)育階段的小鼠胚胎(包括受精卵)或12天胚齡的胚胎生殖嵴異位移植到同系成年小鼠辜丸或腎臟被膜下,移植后7天,發(fā)現(xiàn)有80%接種灶出現(xiàn)并發(fā)展為畸胎瘤。從中分離、培養(yǎng)和建立了胚胎性癌細(xì)胞(embryonalcarcinomacell,EC)系,揭開了胚胎性干細(xì)胞早期研究的序幕。EC細(xì)胞既具有惡性生長又具有早期胚胎細(xì)胞發(fā)育多潛

7、能性的雙重性質(zhì)。在20世紀(jì)70年代,EC細(xì)胞常用作研究哺乳動物發(fā)育遺傳以及細(xì)胞分化的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并取得了一些重要結(jié)果。后因EC細(xì)胞核型異常,分化細(xì)胞類型有限等缺點(diǎn)而不再被使用。20世紀(jì)80年代初,英國Evans和Kaufman以及美國Martin2家實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立地從小鼠囊胚成功地建立了能在體外不斷增殖,并維持不分化狀態(tài)的多潛能胚胎干(ES)細(xì)胞系,開創(chuàng)了ES細(xì)胞生物學(xué)研究的新時(shí)代。但此后ES細(xì)胞在其他動物上的分離和建系卻頗受挫折,直到20世紀(jì)80年代后期才有所突破,見表19.1。20世紀(jì)90年代初,美國Matsui等從小鼠9天胚胎生殖嵴建立了多潛能的胚胎