08干细胞与再生医学

干细胞与再生医学stemcellandregenerativemedicine上海医学院细胞与遗传医学系左伋再生现象自然界中生物的再生现象将片蛭切断后，断面能够识别头部或者尾部的位置，如果切掉的是头，头部将在该位置再生；如果切掉的是尾，尾巴将在该位置再生蝾螈的四肢、壁虎的尾巴都具有自然再生的能力青蛙与蝾螈同属两栖动物，却不具备再生的能力，但青蛙的前身蝌蚪却又显示出四肢再生的能力。这种神奇的能力很早就吸引了人类的研究视线。再生机制再生机制的研究了解一个新生的片蛭细胞是否会生成一个整体了解同是两栖动物的蝾螈、青蛙和蝌蚪的再生能力为什么不同了解人类为什么不能再生肢体是否可以利用生物技术帮助人类把受到损伤的肢体、器官或者组织再生，形成新的有功能的部分。再生医学这些催生形成了利用机体细胞重新制作损伤的组织、器官，使其恢复自然状态的研究－－再生医学（regenerativemedicine）再生医学是综合科学涉及生命科学涉及材料科学涉及组织工程学涉及社会伦理学细胞、细胞外基质、生物材料干细胞胚胎干细胞应用生殖生物学（体外受精）鼠胚胎学成体干细胞一、发展历程1878年：首次报道在体外试图使哺乳动物卵子多产1959年：美国首次报道通过IVF产生的动物（兔）1960s：研究表明胚胎癌细胞（EC细胞）是一种干细胞1968年：Edwards在体外获得人的卵细胞1970年：EC细胞注入小鼠产生杂合小鼠1978年：第一例试管婴儿LouiseBrown在英国诞生1981年：从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞1988年：克隆的人EC细胞在视黄酸1989年：分离了一个可产生三个胚层组织的EC细胞株1997年：克隆羊多莉（Dolly）诞生1998年：Thomson和Gearhart工作发表2000年：由Pera做了进一步工作2001年：新的细胞株产生，诱导细胞分化的方法2001年：美国总统发表文告2003年：克隆羊多莉（Dolly）与世长辞2003年：美国众议院以绝大多数票通过《禁止克隆人类法案》一、发展历程1878年：首次报道在体外试图使哺乳动物卵子多产1959年：美国首次报道通过IVF产生的动物（兔）1960s：研究表明胚胎癌细胞（EC细胞）是一种干细胞1968年：Edwards在体外获得人的卵细胞1970年：EC细胞注入小鼠产生杂合小鼠1978年：第一例试管婴儿LouiseBrown在英国诞生1981年：从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞1988年：克隆的人EC细胞在视黄酸1989年：分离了一个可产生三个胚层组织的EC细胞株1997年：克隆羊多莉（Dolly）诞生1998年：Thomson和Gearhart工作发表2000年：由Pera做了进一步工作2001年：新的细胞株产生，诱导细胞分化的方法2001年：美国总统发表文告2003年：克隆羊多莉（Dolly）与世长辞2003年：美国众议院以绝大多数票通过《禁止克隆人类法案》Thomson的工作在Thomson进行的工作中，他从人类胚胎的囊胚期内细胞群中直接分离多能干细胞。Thomson从IVF（体外受精）临床实验室得到胚胎，这些胚胎是不育症临床治疗不需要的，用于繁殖，而非研究目的。从捐献者夫妇处获得知情同意书后，Thomson分离了内细胞群，将这些细胞进行培养，产生一个多能性干细胞系。Science282,1145-1147(1998)EmbryonicStemCellLinesDerivedfromHumanBlastocystsJamesA.Thomson,*JosephItskovitz-Eldor,SanderS.Shapiro,MichelleA.Waknitz,JenniferJ.Swiergiel,VivienneS.Marshall,JeffreyM.JonesGearhart的工作Gearhart从终止妊娠的胎儿组织中分离出多能性干细胞。捐献者自行决定了终止妊娠，从他们那儿获得了知情同意书后，Gearhart从原本要发育成睾丸或卵巢的胎儿部位取得细胞。尽管Thomson实验室和Gearhart实验室使用的细胞系来源不同，但发育成熟的细胞看起来非常相似。PROCEEDINGSOFTHENATIONALACADEMYOFSCIENCESOFTHEUNITEDSTATESOFAMERICA95(23):13726-13731NOV101998DerivationofpluripotentstemcellshornculturedhumanprimordialgermcellsShamblottMJ,AxelmanJ,WangSP,BuggEM,LittlefieldJW,DonovanPJ,BlumenthalPD,HugginsGR,GearhartJD一、发展历程1878年：首次报道在体外试图使哺乳动物卵子多产1959年：美国首次报道通过IVF产生的动物（兔）1960s：研究表明胚胎癌细胞（EC细胞）是一种干细胞1968年：Edwards在体外获得人的卵细胞1970年：EC细胞注入小鼠产生杂合小鼠1978年：第一例试管婴儿LouiseBrown在英国诞生1981年：从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞1988年：克隆的人EC细胞在视黄酸1989年：分离了一个可产生三个胚层组织的EC细胞株1997年：克隆羊多莉（Dolly）诞生1998年：Thomson和Gearhart工作发表2000年：由Pera做了进一步工作2001年：新的细胞株产生，诱导细胞分化的方法2001年：美国总统发表文告2003年：克隆羊多莉（Dolly）与世长辞2003年：美国众议院以绝大多数票通过《禁止克隆人类法案》RemarksbytheUSPresidentonStemCellResearchTHEPRESIDENT:Goodevening.IappreciateyougivingmeafewminutesofyourtimetonightsoIcandiscusswithyouacomplexanddifficultissue,anissuethatisoneofthemostprofoundofourtime.Theissueofresearchinvolvingstemcellsderivedfromhumanembryosisincreasinglythesubjectofanationaldebateanddinnertablediscussions.Theissueisconfrontedeverydayinlaboratoriesasscientistspondertheethicalramificationsoftheirwork.Itisagonizedoverbyparentsandmanycouplesastheytrytohavechildren,ortosavechildrenalreadyborn.一、发展历程1878年：首次报道在体外试图使哺乳动物卵子多产1959年：美国首次报道通过IVF产生的动物（兔）1960s：研究表明胚胎癌细胞（EC细胞）是一种干细胞1968年：Edwards在体外获得人的卵细胞1970年：EC细胞注入小鼠产生杂合小鼠1978年：第一例试管婴儿LouiseBrown在英国诞生1981年：从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞1988年：克隆的人EC细胞在视黄酸1989年：分离了一个可产生三个胚层组织的EC细胞株1997年：克隆羊多莉（Dolly）诞生1998年：Thomson和Gearhart工作发表2000年：由Pera做了进一步工作2001年：新的细胞株产生，诱导细胞分化的方法2001年：美国总统发表文告2003年：克隆羊多莉（Dolly）与世长辞2003年：美国众议院以绝大多数票通过《禁止克隆人类法案》《禁止克隆人类法案》将禁止克隆人类，包括克隆作受孕或医学用途。在该法案下，“接受或出口一个克隆人类胚胎，或得自一个克隆人类胚胎的任何产物”。目前（2月25日起）在纽约举行的联大正讨论和拟定有关《禁止生殖性克隆人国际公约》的会议进入第四天。2003年9月，新一届联大决定推迟一年再讨论立法。“医疗性克隆”是否应涵盖在公约之内，成为争论的焦点。二、有关的专业名词干细胞(stemcell)：来自胚胎、胎儿或成体，在某些条件下能长期自我复制，在实验室中，胚胎干细胞可无限增殖，但成体干细胞不具备这种特性。多能干细胞(pluripotent)：单一的多能的干细胞可以分化为来自内、中、外三个胚层的各种细胞胚胎干细胞(embryonic)：来自于早期胚胎（4-5天）胚泡中内细胞群（innercellmass,ICM），培养后所形成的胚胎干细胞已不是胚胎本身，属于多能干细胞。二、有关的专业名词胚胎生殖细胞(embryonicgermcell,EGcell)：来自于早期胚胎（5-10周）胎儿生殖嵴的原生殖细胞，也属于多能干细胞。但与胚胎干细胞在特征上并不相同。成体干细胞(somatic)：出现在已特化的组织中的未分化或未特化的细胞，能够自我更新，并且产生它来源的所有特化类型的组织细胞，通常成体干细胞分裂产生祖细胞，后者分化成熟为组织细胞。可塑性(plasticity)：一种组织类型的干细胞转化为另一种组织类型的细胞的能力。二、有关的专业名词畸胎瘤细胞（embryoniccarcinomacell,ECcell)：源于胚胎组织，保留胚胎组织特点的肿瘤。祖细胞(progenitorcell)：存在于胎儿或成体组织中，部分地特化化，它分裂产生分化的细胞。干细胞分裂产生可继续分裂的干细胞，祖细胞产生不能继续分裂的祖细胞或分化的细胞。三、干细胞生物学1.干细胞的形态及生化特征形态：生化：干细胞的共同标志，如端粒酶活性不同干细胞的特有标志，如nestin为神经干细胞的分子标志三、干细胞生物学1.干细胞的形态及生化特征形态：生化：干细胞的共同标志，如端粒酶活性不同干细胞的特有标志，如nestin为神经干细胞的分子标志三、干细胞生物学2.干细胞的增殖特性干细胞增殖的缓慢性：过渡放大细胞（transitamplifyingcell）意义干细胞增殖的自稳定性：通过自我更新（self-renewing）实现自稳定性（self-maintenance），在自我更新中，分裂的形式有对称分裂和不对称分裂，哺乳动物是种群意义上的不对称分裂（populationalasymmetrydivision）。三、干细胞生物学2.干细胞的增殖特性干细胞增殖的缓慢性：过渡放大细胞（transitamplifyingcell）意义干细胞增殖的自稳定性：通过自我更新（self-renewing）实现自稳定性（self-maintenance），在自我更新中，分裂的形式有对称分裂和不对称分裂，哺乳动物是种群意义上的不对称分裂（populationalasymmetrydivision）。三、干细胞生物学3.干细胞的分化特征干细胞的分化潜能全能性：受精卵―――桑葚胚多能性：胚泡的ICM：胚胎干细胞、胚胎生殖细胞（embryonicgermcell，EGcell）。专能性：成体干细胞干细胞的转分化（transdifferentiation）与去分化（dedifferentiation）可塑性（plasticity）：一种组织类型的干细胞转化为另一种组织类型的干细胞的能力三、干细胞生物学3.干细胞的分化特征干细胞的分化潜能全能性：受精卵―――桑葚胚多能性：胚泡的ICM：胚胎干细胞、胚胎生殖细胞（embryonicgermcell，EGcell）。专能性：成体干细胞干细胞的转分化（transdifferentiation）与去分化（dedifferentiation）可塑性（plasticity）：一种组织类型的干细胞转化为另一种组织类型的干细胞的能力三、干细胞生物学4.干细胞增殖与分化的微环境分泌因子受体介导的细胞间相互作用整合素和胞间基质（extracellularmatrix，ECM