干細胞和組織再生醫(yī)學細胞生物學

1、干細胞和組織再生醫(yī)學細胞生物學n再生再生(regeneration)指生物體受損后的組織指生物體受損后的組織或器官的重新形成已失去部分的過程。或器官的重新形成已失去部分的過程。 組織修復組織修復/ /組織再生組織再生自然界中生物的再生現(xiàn)象自然界中生物的再生現(xiàn)象n將水螅切斷后，斷面能夠識別頭部或者尾部的位置，如果將水螅切斷后，斷面能夠識別頭部或者尾部的位置，如果切掉的是頭，頭部將在該位置再生；如果切掉的是尾，尾切掉的是頭，頭部將在該位置再生；如果切掉的是尾，尾巴將在該位置再生。巴將在該位置再生。n蠑螈的四肢、壁虎的尾巴都具有自然再生的能力蠑螈的四肢、壁虎的尾巴都具有自然再生的能力n人體組織也有再

2、生現(xiàn)象。人體組織也有再生現(xiàn)象。 細胞的再生細胞的再生n物種的再生能力與組織和器官的分化程度相反。物種的再生能力與組織和器官的分化程度相反。n肌體的再生和細胞的修復均由肌體的再生和細胞的修復均由干細胞干細胞來補充。來補充。 組織干細胞保持著自我更新和分化的潛能，維持組織器官的穩(wěn)態(tài)平衡。組織干細胞保持著自我更新和分化的潛能，維持組織器官的穩(wěn)態(tài)平衡。干細胞干細胞 stem celln干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的細胞，能夠干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的細胞，能夠產(chǎn)生至少一種類型的、高度分化的子代細胞。產(chǎn)生至少一種類型的、高度分化的子代細胞。n個體發(fā)育的不同階段不同組織中均存在。個體發(fā)育的

3、不同階段不同組織中均存在。n隨發(fā)育的進程其數(shù)量和分化潛能逐漸降低。隨發(fā)育的進程其數(shù)量和分化潛能逐漸降低。n它的主要功能是控制和維持細胞的再生。它的主要功能是控制和維持細胞的再生。按分化潛能可將干細胞分為按分化潛能可將干細胞分為n全能干細胞全能干細胞(totipotent stem cell) ：任何一個細胞都可以發(fā)任何一個細胞都可以發(fā)育成一個完整個體，如受精卵桑葚胚育成一個完整個體，如受精卵桑葚胚n多能多能 干細胞干細胞(pluripotent stem cell) ：可以分化為來自內(nèi)、可以分化為來自內(nèi)、中、外三個胚層的各種細胞，如內(nèi)細胞團中、外三個胚層的各種細胞，如內(nèi)細胞團n專能干細胞專能干

4、細胞(multipotent stem cell )：如上皮組織基底層的如上皮組織基底層的干細胞、干細胞、造血干細胞造血干細胞n單能干細胞單能干細胞（unipotent stem cell ：如表皮干細胞如表皮干細胞按發(fā)生學來源可將干細胞分為按發(fā)生學來源可將干細胞分為n胚胎干細胞胚胎干細胞(embryonic stem cell，ESC) 、生殖干細胞生殖干細胞(germline stem cell )和成體肝細和成體肝細胞胞（adult stem cell ） 組織干細胞組織干細胞tissue specific stem cell人類胚胎干細胞人類胚胎干細胞n成體干細胞成體干細胞(adult

5、 stem cell )：出現(xiàn)在已特化的組織中：出現(xiàn)在已特化的組織中的未分化的細胞，能夠自我更新，并且能分化產(chǎn)生的未分化的細胞，能夠自我更新，并且能分化產(chǎn)生該組織的各種特化類型的組織細胞。該組織的各種特化類型的組織細胞。An adult stem cell collected from human bone marrow干細胞的生物學特征干細胞的生物學特征n干細胞具有未分化或低分化特性，多向分干細胞具有未分化或低分化特性，多向分化潛能?；瘽撃?。n干細胞具有干細胞具有“無限無限”的自我更新能力。的自我更新能力。 n 可連續(xù)分裂幾代，也可在較長時間內(nèi)處于可連續(xù)分裂幾代，也可在較長時間內(nèi)處于靜止狀態(tài)

6、。靜止狀態(tài)。干細胞的形態(tài)及生化特征干細胞的形態(tài)及生化特征形態(tài)：體積小、核大、細胞器不發(fā)達形態(tài)：體積小、核大、細胞器不發(fā)達生化：干細胞的共同標志，如端粒酶活性生化：干細胞的共同標志，如端粒酶活性 不同干細胞的特有標志，如人造血干細胞表現(xiàn)為不同干細胞的特有標志，如人造血干細胞表現(xiàn)為CD34CD34和和 CD133CD133 ；上皮干細胞有高表達的；上皮干細胞有高表達的11整合素，可介導干細胞與細胞外基質(zhì)整合素，可介導干細胞與細胞外基質(zhì)粘附從而抑制其分化的發(fā)生粘附從而抑制其分化的發(fā)生；神經(jīng)干細胞神經(jīng)干細胞 NestinNestin、CD133CD133和和CD24CD24等等n本質(zhì)特征：具有增殖和自

7、我更新能力以及本質(zhì)特征：具有增殖和自我更新能力以及在適當條件下表現(xiàn)出一定的分化潛能。在適當條件下表現(xiàn)出一定的分化潛能。獨特的增殖特性獨特的增殖特性n分裂的周期性慢，絕大多數(shù)干細胞處于分裂的周期性慢，絕大多數(shù)干細胞處于G0期。進入分化程序時先經(jīng)過一個短暫的增期。進入分化程序時先經(jīng)過一個短暫的增殖期，形成過渡放大細胞（殖期，形成過渡放大細胞（transit amplifying cell）n意義：緩慢增殖有利于對外界信號做出反應，減少發(fā)意義：緩慢增殖有利于對外界信號做出反應，減少發(fā)生基因突變的危險，而快速分裂的過渡放大細胞使干生基因突變的危險，而快速分裂的過渡放大細胞使干細胞僅進行較少次數(shù)的分裂即

8、可產(chǎn)生較多數(shù)量的分化細胞僅進行較少次數(shù)的分裂即可產(chǎn)生較多數(shù)量的分化細胞。細胞。 增殖有自穩(wěn)定性增殖有自穩(wěn)定性n通過自我更新（通過自我更新（self-renewing）和維持自身數(shù)量實）和維持自身數(shù)量實現(xiàn)自穩(wěn)定性（現(xiàn)自穩(wěn)定性（self-maintenance）。）。n在自我更新中，分裂的形式分為對稱分裂和不對稱分裂。在自我更新中，分裂的形式分為對稱分裂和不對稱分裂。n對稱分裂對稱分裂symmetry division：干細胞分裂產(chǎn)生同類：干細胞分裂產(chǎn)生同類型細胞，如兩個子細胞都是干細胞或都是分化細胞型細胞，如兩個子細胞都是干細胞或都是分化細胞n不對稱分裂不對稱分裂asymmetry divisi

9、on：干細胞分裂產(chǎn)生不同：干細胞分裂產(chǎn)生不同類型細胞，如兩個子細胞中一個是干細胞另一個是分化類型細胞，如兩個子細胞中一個是干細胞另一個是分化細胞細胞干細胞有干細胞有可塑性可塑性n在適當條件下，可實現(xiàn)細胞的轉(zhuǎn)分化在適當條件下，可實現(xiàn)細胞的轉(zhuǎn)分化和去和去分化。分化。n轉(zhuǎn)分化轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation） ：一種組織類型的干細：一種組織類型的干細胞，在適當條件下分化成另一組織類型的細胞。胞，在適當條件下分化成另一組織類型的細胞。n去分化去分化（dedifferentiation）：干細胞向其前體細胞的：干細胞向其前體細胞的逆向轉(zhuǎn)化。逆向轉(zhuǎn)化。n1999年年Goodell分離出小鼠

10、的肌肉干細胞，分離出小鼠的肌肉干細胞，體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)5天后，與少量的骨髓間質(zhì)細胞天后，與少量的骨髓間質(zhì)細胞一起移植入接受致死量輻射的小鼠中，結(jié)一起移植入接受致死量輻射的小鼠中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌肉干細胞會分化為各種血細胞系。果發(fā)現(xiàn)肌肉干細胞會分化為各種血細胞系。n該現(xiàn)象的調(diào)控機制目前還不清楚。大多數(shù)觀點該現(xiàn)象的調(diào)控機制目前還不清楚。大多數(shù)觀點認為干細胞的分化與微環(huán)境密切相關(guān)?？赡艿恼J為干細胞的分化與微環(huán)境密切相關(guān)?？赡艿臋C制是，干細胞進入新的微環(huán)境后，對分化信機制是，干細胞進入新的微環(huán)境后，對分化信號的反應受到周圍正在進行分化的細胞的影響，號的反應受到周圍正在進行分化的細胞的影響，從而對新的微環(huán)境中

11、的調(diào)節(jié)信號做出反應。從而對新的微環(huán)境中的調(diào)節(jié)信號做出反應。 干細胞微環(huán)境干細胞微環(huán)境n一系列的干細胞與細胞外所有物質(zhì)共同構(gòu)成的細胞生長一系列的干細胞與細胞外所有物質(zhì)共同構(gòu)成的細胞生長的微環(huán)境的微環(huán)境，又稱為干細胞巢（，又稱為干細胞巢（stem cell niche）。）。n是干細胞維持自我更新和分化潛能的重要場所。是干細胞維持自我更新和分化潛能的重要場所。干細胞微環(huán)境包括多種組成成分干細胞微環(huán)境包括多種組成成分n信號分子信號分子: :以自分泌或旁分泌的形式影響干細胞的增以自分泌或旁分泌的形式影響干細胞的增殖與分化。殖與分化。n細胞黏附分子細胞黏附分子: :確保干細胞定居于微環(huán)境中，并接受信確保

12、干細胞定居于微環(huán)境中，并接受信號分子的調(diào)節(jié)。號分子的調(diào)節(jié)。n細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì): :對干細胞正常功能的維持提供了重要信號，對干細胞正常功能的維持提供了重要信號，并且可以直接調(diào)節(jié)干細胞的分化方向。并且可以直接調(diào)節(jié)干細胞的分化方向。n空間效應空間效應: :空間結(jié)構(gòu)對保持適宜的干細胞數(shù)目和干細空間結(jié)構(gòu)對保持適宜的干細胞數(shù)目和干細胞的定向分化發(fā)揮了重要作用。胞的定向分化發(fā)揮了重要作用。 果蠅卵巢干細胞微環(huán)境果蠅卵巢干細胞微環(huán)境 生殖干細胞生殖干細胞GSC位于卵巢原卵區(qū)的頂部，并被三種不同的基質(zhì)細胞位于卵巢原卵區(qū)的頂部，并被三種不同的基質(zhì)細胞群所包繞：端絲、帽細胞以及內(nèi)鞘細胞。這三種基質(zhì)細胞以及基膜群

13、所包繞：端絲、帽細胞以及內(nèi)鞘細胞。這三種基質(zhì)細胞以及基膜共同構(gòu)成微環(huán)境，其中帽細胞通過緊密連接固定共同構(gòu)成微環(huán)境，其中帽細胞通過緊密連接固定GSC，與其他基質(zhì)細，與其他基質(zhì)細胞產(chǎn)生的細胞信號分子共同調(diào)控胞產(chǎn)生的細胞信號分子共同調(diào)控GSC的生長和分化。的生長和分化。干細胞需要特殊的微環(huán)境才能執(zhí)行正常的生理功能干細胞需要特殊的微環(huán)境才能執(zhí)行正常的生理功能n如果將造血干細胞從其正常生存的微環(huán)境中分離，它們?nèi)绻麑⒃煅杉毎麖钠湔Ｉ娴奈h(huán)境中分離，它們即喪失了自我更新的能力。即喪失了自我更新的能力。n微環(huán)境還能調(diào)控干細胞的分化發(fā)育方向，在不同信號途微環(huán)境還能調(diào)控干細胞的分化發(fā)育方向，在不同信號途徑構(gòu)

14、成的微環(huán)境中，干細胞能向不同的譜系細胞分化。徑構(gòu)成的微環(huán)境中，干細胞能向不同的譜系細胞分化。 黃禹錫造假事件黃禹錫造假事件胚胎干細胞胚胎干細胞(embryonic stem cell，ESC)n在人胚胎發(fā)育早期在人胚胎發(fā)育早期囊胚中含有未分化的細胞。囊胚中含有未分化的細胞。n囊胚含有約囊胚含有約140個細胞，外表是一層扁平細胞，稱滋養(yǎng)個細胞，外表是一層扁平細胞，稱滋養(yǎng)層，可發(fā)育成胚胎的支持組織如胎盤等。中心的腔稱囊層，可發(fā)育成胚胎的支持組織如胎盤等。中心的腔稱囊胚腔，腔內(nèi)一側(cè)的細胞群，稱內(nèi)細胞群（胚腔，腔內(nèi)一側(cè)的細胞群，稱內(nèi)細胞群（inner cell mass, ICM） 。n內(nèi)細胞群在形成

15、內(nèi)、中、外三個胚層時開內(nèi)細胞群在形成內(nèi)、中、外三個胚層時開始分化。每個胚層將分別分化形成人體的始分化。每個胚層將分別分化形成人體的各種組織和器官。各種組織和器官。n當內(nèi)細胞群在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)時，我們稱之當內(nèi)細胞群在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)時，我們稱之為胚胎干細胞。為胚胎干細胞。ESC特點特點n可在體外無限培養(yǎng)可在體外無限培養(yǎng)增殖增殖n長期保持原始未分長期保持原始未分化狀態(tài)化狀態(tài)n可分化出衍生于可分化出衍生于3胚胚層的各類組織細胞層的各類組織細胞胚胎干細胞可以誘導分化為任何一種組織細胞胚胎干細胞可以誘導分化為任何一種組織細胞ESCESC的獲得的獲得nThomson的工作的工作: :從人類胚胎的囊胚期內(nèi)細胞群中

16、從人類胚胎的囊胚期內(nèi)細胞群中直接分離多能干細胞。學者們從體外受精臨床實直接分離多能干細胞。學者們從體外受精臨床實驗室得到胚胎，這些胚胎是不育癥臨床治療后不驗室得到胚胎，這些胚胎是不育癥臨床治療后不需要的，用于繁殖，而非研究目的。從捐獻者夫需要的，用于繁殖，而非研究目的。從捐獻者夫婦處獲得知情同意書后，婦處獲得知情同意書后，Dr.Thomson分離了內(nèi)細分離了內(nèi)細胞群胞群,將這些細胞進行培養(yǎng)，產(chǎn)生一個多能性干細胞將這些細胞進行培養(yǎng)，產(chǎn)生一個多能性干細胞系。系。 nGearhart的工作：從終止妊娠的胎兒組織中分離出的工作：從終止妊娠的胎兒組織中分離出多能性干細胞。捐獻者自行決定了終止妊娠，從他多

17、能性干細胞。捐獻者自行決定了終止妊娠，從他們那兒獲得了知情同意書后，們那兒獲得了知情同意書后，Dr. Gearheart從胎兒從胎兒原本要發(fā)育成生殖腺的部位取得細胞。原本要發(fā)育成生殖腺的部位取得細胞。n盡管盡管Dr. Thomson 實驗室和實驗室和Dr. Gearheart實驗室使實驗室使用的細胞系來源不同，但發(fā)育成熟的細胞看起來非常相用的細胞系來源不同，但發(fā)育成熟的細胞看起來非常相似。似。 胚胎生殖細胞胚胎生殖細胞(embryonic germ cell, EG cell ) ：來自于早期胚胎：來自于早期胚胎（5-10周）胎兒生殖嵴的原生殖細胞，也屬于多能干細胞。周）胎兒生殖嵴的原生殖細胞

18、，也屬于多能干細胞。體細胞核轉(zhuǎn)移體細胞核轉(zhuǎn)移n將一個正常的動物卵細胞去除細胞核（含染色體的細胞將一個正常的動物卵細胞去除細胞核（含染色體的細胞結(jié)構(gòu)）。存留在卵細胞內(nèi)的物質(zhì)含營養(yǎng)成分和對胚胎發(fā)結(jié)構(gòu)）。存留在卵細胞內(nèi)的物質(zhì)含營養(yǎng)成分和對胚胎發(fā)育非常重要的能量物質(zhì)。而后，在非常精細調(diào)控的實驗育非常重要的能量物質(zhì)。而后，在非常精細調(diào)控的實驗室條件下，將單個體細胞室條件下，將單個體細胞除卵細胞或精子細胞之外的除卵細胞或精子細胞之外的任一種細胞任一種細胞與除去核卵細胞放在一起，使兩者相融合。與除去核卵細胞放在一起，使兩者相融合。融合細胞以及其子細胞具有發(fā)育成一個完整個體的潛能，融合細胞以及其子細胞具有發(fā)育

19、成一個完整個體的潛能，因此是全能性的。因此是全能性的。 胚胎干細胞的主要特征胚胎干細胞的主要特征形態(tài)：體積小、核大、緊密堆積，無明顯細胞形態(tài)：體積小、核大、緊密堆積，無明顯細胞界限界限生化：胚胎階段特異性抗原（生化：胚胎階段特異性抗原（stage-specific embryonic antigen，SSEA） 端粒酶端粒酶活性高活性高分化能力強，可在體外長期培養(yǎng)分化能力強，可在體外長期培養(yǎng)為什么進行胚胎干細胞研究為什么進行胚胎干細胞研究干細胞技術(shù)的市場前景干細胞技術(shù)的市場前景n研究干細胞增殖和分化機制的最終目的是應用干細胞治療疾病。研究干細胞增殖和分化機制的最終目的是應用干細胞治療疾病。理論

20、上講，干細胞可以用于各種疾病的治療，但其最適合的疾病理論上講，干細胞可以用于各種疾病的治療，但其最適合的疾病主要是組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死，退行性病變?nèi)缗林饕墙M織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死，退行性病變?nèi)缗两鹕C合征，自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。金森綜合征，自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。優(yōu)點明顯優(yōu)點明顯n應用干細胞治療疾病較傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點：應用干細胞治療疾病較傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點：n低毒性（或無毒性），一次給藥有效；低毒性（或無毒性），一次給藥有效； n不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機理；不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機理； n還可能應用自身干細胞移植，避免產(chǎn)

21、生免疫排斥反應。還可能應用自身干細胞移植，避免產(chǎn)生免疫排斥反應。n將將ESC注射到裸鼠皮下，小鼠可產(chǎn)生畸胎瘤。分化的胚注射到裸鼠皮下，小鼠可產(chǎn)生畸胎瘤。分化的胚胎組織包括胃上皮組織胎組織包括胃上皮組織(內(nèi)胚層內(nèi)胚層),骨和軟骨組織、平滑骨和軟骨組織、平滑肌和橫紋肌肌和橫紋肌(中胚層中胚層)，神經(jīng)表皮、神經(jīng)節(jié)和復層鱗，神經(jīng)表皮、神經(jīng)節(jié)和復層鱗狀上皮狀上皮(外胚層外胚層)等。等。n動物模型：嵌合體小鼠動物模型：嵌合體小鼠存在的問題存在的問題nESC的分離培養(yǎng)首先需要解決的問題是阻止引起分化的分離培養(yǎng)首先需要解決的問題是阻止引起分化的基因的激活與表達，以實現(xiàn)分化抑制，保證細胞的的基因的激活與表達，以

22、實現(xiàn)分化抑制，保證細胞的全能性。全能性。ESC在體外需在飼養(yǎng)層在體外需在飼養(yǎng)層(feeder layer)細胞細胞上培養(yǎng)才能維持其未分化狀態(tài)，一旦脫離飼養(yǎng)層就上培養(yǎng)才能維持其未分化狀態(tài)，一旦脫離飼養(yǎng)層就自發(fā)地進行分化。自發(fā)地進行分化。 選擇合適培養(yǎng)基，添加選擇合適培養(yǎng)基，添加LIF（小鼠（小鼠ES細胞細胞 ） LIF是目前唯一明確的保持小鼠干細胞特性的重要細胞因子，維持其增是目前唯一明確的保持小鼠干細胞特性的重要細胞因子，維持其增殖狀態(tài)。殖狀態(tài)。 LIF-STAT信號通路圖信號通路圖 n如何定向誘導干細胞分化？如何定向誘導干細胞分化？- 細胞分化是多種細胞因子相互作用細胞分化是多種細胞因子相互

23、作用引起細胞一系列復雜的生理生化反應的過程，因而要誘導產(chǎn)生某種特異類型的引起細胞一系列復雜的生理生化反應的過程，因而要誘導產(chǎn)生某種特異類型的組織，需要了解各種因子在何時何地開始作用，以及何時何地停止作用組織，需要了解各種因子在何時何地開始作用，以及何時何地停止作用。n由胚胎干細胞在體外發(fā)育成一完整的器官尤其是像由胚胎干細胞在體外發(fā)育成一完整的器官尤其是像心、肝、腎、肺等大型精細復雜的器官這如何克服心、肝、腎、肺等大型精細復雜的器官這如何克服移植排斥反應移植排斥反應n對胚胎干細胞及其衍生細胞的移植的安全性尚需做對胚胎干細胞及其衍生細胞的移植的安全性尚需做全面、客觀、深入的評價。全面、客觀、深入的

24、評價。n人胚胎干細胞的來源是否合乎法律及道德，應用過程中人胚胎干細胞的來源是否合乎法律及道德，應用過程中所產(chǎn)生的倫理及法律問題如何處理。所產(chǎn)生的倫理及法律問題如何處理。 n研究表明人體脂肪、胎盤等組織中的干細胞，具有驚人研究表明人體脂肪、胎盤等組織中的干細胞，具有驚人的可塑性，和胚胎干細胞一樣，可以分化成各種各樣的的可塑性，和胚胎干細胞一樣，可以分化成各種各樣的組織細胞，可以通過誘導使成體干細胞進行特化發(fā)育，組織細胞，可以通過誘導使成體干細胞進行特化發(fā)育，然后將其移植回病人體內(nèi)，這樣既可以避免發(fā)生排斥現(xiàn)然后將其移植回病人體內(nèi)，這樣既可以避免發(fā)生排斥現(xiàn)象，也可以避免使用來源于人體胚胎或人體胎兒的

25、干細象，也可以避免使用來源于人體胚胎或人體胎兒的干細胞。胞。成體干細胞的不足之處：成體干細胞的不足之處：n人們尚未從人體的全部組織中分離出成體干細胞，例如人們尚未人們尚未從人體的全部組織中分離出成體干細胞，例如人們尚未發(fā)現(xiàn)人類的成體心臟干細胞。發(fā)現(xiàn)人類的成體心臟干細胞。n成體干細胞含量極微，很難分離和純化，且數(shù)量隨年齡增長而成體干細胞含量極微，很難分離和純化，且數(shù)量隨年齡增長而降低。降低。n在一些遺傳缺陷疾病中，遺傳錯誤很可能也會出現(xiàn)于病人的干在一些遺傳缺陷疾病中，遺傳錯誤很可能也會出現(xiàn)于病人的干細胞中，這樣的干細胞不適于移植。細胞中，這樣的干細胞不適于移植。n成人身上獲得的干細胞可能沒有年輕

26、人的干細胞那樣的增殖能力。成人身上獲得的干細胞可能沒有年輕人的干細胞那樣的增殖能力。n由于日常生活中人是暴露在各種環(huán)境之下的，日光和毒素等都有由于日常生活中人是暴露在各種環(huán)境之下的，日光和毒素等都有可能造成基因突變，成體干細胞可能包含更多的可能造成基因突變，成體干細胞可能包含更多的DNA異常等等。異常等等。 iPS細胞（細胞（induced pluripotent stem cells）n2006年年Yamanaka發(fā)現(xiàn)，胚胎干細胞中存在一系列特發(fā)現(xiàn)，胚胎干細胞中存在一系列特異性表達的蛋白質(zhì)，而當胚胎干細胞分化時，這些蛋白異性表達的蛋白質(zhì)，而當胚胎干細胞分化時，這些蛋白表達減少。提出如果在小鼠

27、體細胞內(nèi)表達這些蛋白，或表達減少。提出如果在小鼠體細胞內(nèi)表達這些蛋白，或許能使體細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈杉毎苄再|(zhì)的細胞。許能使體細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈杉毎苄再|(zhì)的細胞。n經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)可使用病毒載體將經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)可使用病毒載體將Oct4，Sox2，c-Myc和和Klf4等轉(zhuǎn)錄因子導入到小等轉(zhuǎn)錄因子導入到小鼠皮膚成纖維細胞，形成具有干細胞形態(tài)鼠皮膚成纖維細胞，形成具有干細胞形態(tài)的細胞群落。這些細胞群落具有的細胞群落。這些細胞群落具有SSEA，也，也通過畸胎瘤形成等其他干細胞指標檢測，通過畸胎瘤形成等其他干細胞指標檢測，充分證明了它們具有多能性。充分證明了它們具有多能性。nOct4，Sox2被證明是維持干細

28、胞狀態(tài)所必被證明是維持干細胞狀態(tài)所必需的因子，而另外兩個因子更多起到的是需的因子，而另外兩個因子更多起到的是促進轉(zhuǎn)化和抑制凋亡的作用。促進轉(zhuǎn)化和抑制凋亡的作用。nOct4, Sox2, c-Myc 、 Klf4或或Oct4, Sox2, Nanog 、Lin28 Oct4 、Klf4或或c-Myc（神經(jīng)細胞）（神經(jīng)細胞） Oct4（鼠神經(jīng)干細胞）（鼠神經(jīng)干細胞）？n這一發(fā)現(xiàn)分別被這一發(fā)現(xiàn)分別被自然自然和和科學科學雜志評為雜志評為2007年年第一和第二大科學進展。第一和第二大科學進展。n2008.4，美國科學家將實驗鼠皮膚細胞改造成，美國科學家將實驗鼠皮膚細胞改造成iPS細胞，細胞，然后成功使其

29、分化成心肌細胞、血管平滑肌細胞及造血然后成功使其分化成心肌細胞、血管平滑肌細胞及造血細胞。細胞。n2009.2，日本科學家宣布成功利用人類皮膚細胞制成的，日本科學家宣布成功利用人類皮膚細胞制成的iPS細胞培育出血小板，而且聲稱從技術(shù)上說用細胞培育出血小板，而且聲稱從技術(shù)上說用iPS細胞細胞培育人類紅細胞和白細胞都是可能的。培育人類紅細胞和白細胞都是可能的。n2010.6，美、日的三個研究小組分別實現(xiàn)了將人體血，美、日的三個研究小組分別實現(xiàn)了將人體血細胞轉(zhuǎn)化為細胞轉(zhuǎn)化為iPS細胞。細胞。iPS細胞與胚胎干細胞相比有很多優(yōu)點：細胞與胚胎干細胞相比有很多優(yōu)點：niPS細胞則由體細胞誘導產(chǎn)生，不存在來

30、源的問題。細胞則由體細胞誘導產(chǎn)生，不存在來源的問題。niPS細胞取自病人組織，產(chǎn)生的是病人特異的干細胞，避免了免細胞取自病人組織，產(chǎn)生的是病人特異的干細胞，避免了免疫排斥反應。疫排斥反應。iPS細胞缺點：細胞缺點：nc-myc是原癌基因，此基因的失控會導致癌癥的發(fā)生。是原癌基因，此基因的失控會導致癌癥的發(fā)生。niPS小鼠存在明顯的健康問題，死亡率很高。小鼠存在明顯的健康問題，死亡率很高。n慢病毒載體的使用也會導致基因組的整合，誘發(fā)致癌危險。慢病毒載體的使用也會導致基因組的整合，誘發(fā)致癌危險。iPS在研究和應用上都面臨著很多的挑戰(zhàn)，解決這些問題將促進在研究和應用上都面臨著很多的挑戰(zhàn)，解決這些問題將促進iPS細細胞在臨床治療中的研究及應用。胞在臨床治療中的研究及應用。細胞衰老細胞衰老Cell senescence細胞衰老（細胞衰老（cell aging， cell senescence）n細胞衰老隨時間推移，細胞增殖能力和生理功能下細胞衰老隨時間推移，細胞增殖能力和生理功能下降的變化過程。降的變化過程。n形態(tài)明顯變化，膜通透性脆性增加，細胞器功能下降，形態(tài)明顯變化，膜通透性脆性增加，細胞器功能下降，遺傳物質(zhì)損傷增加等。遺傳物質(zhì)損傷增加等。n個體衰老建立在