干細胞基礎(chǔ)研究及其應(yīng)用實例

1、干細胞基礎(chǔ)研究及其應(yīng)用實例目錄1概述2基礎(chǔ)研究（胚胎干細胞）3應(yīng)用實例4展望第1頁/共30頁干細胞的定義干細胞是一種具有多向分化潛能和自我復(fù)制能力的原始的未分化細胞。來自胚胎、胎兒或成人的具有持久或終生自我更新能力的細胞，它能產(chǎn)生特異的細胞類型，形成人體組織和器官。第2頁/共30頁干細胞的分類干細胞胚胎干細胞成體干細胞從五到七天的活的胚胎中分離出來多種組織中獲得根據(jù)發(fā)育階段根據(jù)發(fā)育潛能干細胞單能干細胞全能干細胞（胚胎干細胞）多能干細胞第3頁/共30頁多納爾托馬斯完成第一例骨髓移植Evans等首次成功建立小鼠胚胎干細胞系美國科學(xué)家James Thomson分離出人類胚胎干細胞美國兩個科研小組分別

2、報告從胚胎和生殖脊成功建立人類胚胎干細胞系，使人類胚胎干細胞能在體外生長和增殖美國研究出將干細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)細胞的新技術(shù)。同年，我國首例神經(jīng)干細胞移植手術(shù)成功。美國科學(xué)家用人體胚胎干細胞培育出了血管。1981年1998年2004年1967年1988年2002年第4頁/共30頁干細胞的研究歷史近30年來，干細胞的研究取得了突破性的進展，主要包括以下兩個方面：1、成功建立了可分化為人體任何組織類型成熟細胞的人類胚胎干細胞系。2、發(fā)現(xiàn)成體各種組織中均有未分化成熟的干細胞分布，包括骨髓、血液、腦、皮膚、肌肉、臍帶、胎盤、脂肪等。第5頁/共30頁胚胎干細胞（embryonic stem cell，ESCs

3、，簡稱ES、EK或ESC細胞）分離自著床前的囊胚內(nèi)細胞團細胞，在體外具有無限的自我更新和多項分化的能力，因此在再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的應(yīng)用價值。第6頁/共30頁自我更新自我更新自我復(fù)制式地增殖（增殖自我更新）多能性多能性分化成外胚層、中胚層及內(nèi)胚層三個胚層來源的各種類型細胞。第7頁/共30頁ESES細胞的培養(yǎng)體系細胞的培養(yǎng)體系1、血清培養(yǎng)體系：以小鼠的胚胎成纖維細胞作為飼養(yǎng)層細胞。 （白血病移植因子LIF可代替飼養(yǎng)層細胞）2、無血清培養(yǎng)體系：2i（即2inhibitors:CHIR99021和PD0325901，分別抑制 GSK3和MEK激酶）第8頁/共30頁ESES細胞的生物學(xué)特性細胞的生物學(xué)特

4、性1、形態(tài)：與早期胚胎細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)相似，胞體小，核大， 核中有一個或幾個明顯黑色的核仁結(jié)構(gòu)。2、生長特性：細胞緊密聚集成群，形式鳥巢，每14小時 分裂增殖1次。ES細胞示意圖第9頁/共30頁3、標志物：a 高水平堿性磷酸酶活性 b 高表達的Oct-4，SSEA4等基因4、生殖遺傳：將ES細胞注射到同種動物囊胚腔中，可形成嵌合體，并且嵌合體動物可進行種系遺傳。第10頁/共30頁胚胎干細胞的應(yīng)用前景胚胎干細胞的應(yīng)用前景1、發(fā)育學(xué)研究（人體發(fā)育過程、發(fā)育機制和影響因素）2、轉(zhuǎn)基因動物（特定疾病的動物模型、產(chǎn)生新品種）3、新藥篩選（細胞藥理和毒理實驗，藥物治病機理）4、醫(yī)療手段（提供大量的原材料，用于

5、疾病治療）第11頁/共30頁源于胚胎干細胞的細胞可能治療的疾?。‥S細胞可作為“種子”細胞）第12頁/共30頁ES細胞應(yīng)用實例ESES細胞治療糖尿病完成臨床前研究：細胞治療糖尿病完成臨床前研究：2007年，美國Geron公司成功地將人ES細胞分化為胰島細胞，有望治療糖尿病患者。Geron股價大幅上升，1.24美元開盤收盤于9.48美元/股，創(chuàng)52周最高價。首例人首例人ESES細胞用于治療急性脊髓損傷患者：細胞用于治療急性脊髓損傷患者：2010年，Geron公司首次獲得美國FDA進行ES細胞臨床試驗批準。將ES細胞分化而來的少突膠質(zhì)細胞前提細胞注射入患者的損傷部位，從而刺激新神經(jīng)的生長。第13頁

6、/共30頁首例利用首例利用ESES細胞醫(yī)治失明手術(shù)在美實施：細胞醫(yī)治失明手術(shù)在美實施：2011年，經(jīng)FDA批準，美國Advance Cell Technology（ACT）公司應(yīng)用ES細胞治療黃斑變性失明患者。病患“復(fù)蘇已無大礙”。第14頁/共30頁第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院視覺損傷與再生修復(fù)重點實驗室：第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院視覺損傷與再生修復(fù)重點實驗室：ES細胞治療致盲性眼病基礎(chǔ)與臨床轉(zhuǎn)化研究，被列入2013年國家重大科學(xué)研究計劃，并獲得2600萬元資助經(jīng)費。第15頁/共30頁科學(xué)家成功培育迷你胃科學(xué)家成功培育迷你胃利用人類干細胞培育出微型胃，大小不超過一粒芝麻籽，它具有與人胃類似的一個腺體結(jié)構(gòu)，甚

7、至能夠寄居腸道細菌。為了解人類胚胎中的細胞如何演化為器官，提供了一扇窗口，這些“類胃器官”也可以用來了解癌癥等疾病，并測試胃對藥物的反應(yīng)。第16頁/共30頁以18只沙鼠為研究對象（沙鼠的聽力范圍與人類相似），一只耳朵失聰。注射約5萬個人類胚胎干細胞分化而來的耳部細胞，聽力平均恢復(fù)46。Chen W,et al.Nature.2012,490(7419):278-82.聽力恢復(fù)程度意味著他聽不到卡車從街上駛過的聲音轉(zhuǎn)變成能與人正常交流。人類干細胞能令聽覺功能恢復(fù)，前所未有！路透社路透社英國利用胚胎干細胞治療耳聾取得明顯效果英國利用胚胎干細胞治療耳聾取得明顯效果第17頁/共30頁展望胚胎干細胞面臨

8、的問題胚胎干細胞面臨的問題1、定向誘導(dǎo)分化問題ES細胞自發(fā)分化的方向是多向的，易受環(huán)境的影響，即分化的方向不確定，人為操控起來有難度。2、免疫原性ES細胞較為原始，雖然仍能引起免疫排斥反應(yīng)，但抗原性較普通細胞弱。3、ES細胞的來源（社會倫理道德問題）：a 體外受精（IVF）的副產(chǎn)品。b 使用捐獻者的精子和卵子。c 克隆技術(shù)或者體細胞移植技術(shù)。d 流產(chǎn)的胎兒。第18頁/共30頁胚胎干細胞面臨的問題胚胎干細胞面臨的問題4、ES胚胎的致瘤性：分化不完全或無序分化，存在致瘤的安全隱患。（Geron公司：一些被注射了胚胎干細胞的試驗動物長出了囊腫）5、缺乏行業(yè)規(guī)范：至今未有統(tǒng)一規(guī)范的程序，缺乏法律約束。

9、第19頁/共30頁2014.3.15和3.16央視焦點訪談欄目報道了非法的干細胞治療和傷人的“干細胞”新聞：無錫奧思達干細胞公司利用非法的胚胎干細胞為患者進行治療，導(dǎo)致患者人才兩空。第20頁/共30頁干細胞應(yīng)用前景現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用結(jié)果證明，干細胞在治療中確實發(fā)揮了作用，應(yīng)用前景非常樂觀。國內(nèi)外知名干細胞研究機構(gòu)：國外加州再生醫(yī)學(xué)研究所哈弗干細胞研究所精度大學(xué)iPS細胞研究與應(yīng)用中心澳大利亞干細胞中心羅斯林研究所倫敦環(huán)球大學(xué)干細胞與再生醫(yī)學(xué)中心蘇格蘭愛丁堡大學(xué)再生醫(yī)學(xué)中心國內(nèi)科技部國家干細胞工程技術(shù)研究中心細胞產(chǎn)品國家工程研究中心人類干細胞國家工程研究中心華南干細胞與再生醫(yī)學(xué)研究所四大細

10、胞庫（背景、華東、南方、中國科學(xué)院）第21頁/共30頁著名發(fā)育學(xué)家ZonNature2000.12.28“對于干細胞科學(xué)，我們還處在黑暗的年代（the Dark Ages）”第22頁/共30頁Thank You 第23頁/共30頁胚胎干細胞（embryonic stem cell，ESCs，簡稱ES、EK或ESC細胞）分離自著床前的囊胚內(nèi)細胞團細胞，在體外具有無限的自我更新和多項分化的能力，因此在再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的應(yīng)用價值。第24頁/共30頁ESES細胞的培養(yǎng)體系細胞的培養(yǎng)體系1、血清培養(yǎng)體系：以小鼠的胚胎成纖維細胞作為飼養(yǎng)層細胞。 （白血病移植因子LIF可代替飼養(yǎng)層細胞）2、無血清培養(yǎng)體系

11、：2i（即2inhibitors:CHIR99021和PD0325901，分別抑制 GSK3和MEK激酶）第25頁/共30頁第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院視覺損傷與再生修復(fù)重點實驗室：第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院視覺損傷與再生修復(fù)重點實驗室：ES細胞治療致盲性眼病基礎(chǔ)與臨床轉(zhuǎn)化研究，被列入2013年國家重大科學(xué)研究計劃，并獲得2600萬元資助經(jīng)費。第26頁/共30頁以18只沙鼠為研究對象（沙鼠的聽力范圍與人類相似），一只耳朵失聰。注射約5萬個人類胚胎干細胞分化而來的耳部細胞，聽力平均恢復(fù)46。Chen W,et al.Nature.2012,490(7419):278-82.聽力恢復(fù)程度意味著他聽不到卡車從街上駛過的聲音轉(zhuǎn)變成能與人正常交流。人類干細胞能令聽覺功能恢復(fù)，前所未有！路透社路透社英國利用胚胎干細胞治療耳聾取得明顯效果英國利用胚胎干細胞治療耳聾取得明顯效果第27頁/共30頁干細胞應(yīng)用前景現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用結(jié)果證明，干細胞在治療中確實發(fā)揮了作用，應(yīng)用前景非常樂觀。國內(nèi)外知名干細胞研究機構(gòu)：國外加州