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多能干細(xì)胞范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 胚胎干細(xì)胞；擬胚體；造血分化

[中圖分類號] R329 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）06（a）-0009-05

Techniques optimizations of Spin-embroid body approach for hematopoietic differentiation of human pluripotent stem cell

XU Jiancheng DUAN Yongjuan SUN Yi YANG Yang HU Xiao

State Key Laboratory of Experimental Hematology， Institute of Hematology Blood Diseases Hospital of Chinese Academy of Medical Sciences， Tianjin 300020， China

[Abstract] Objective To optimize hematopoietic differentiation of human pluripotent stem cells via spin-embryoid body （Spin-EB）. Methods AggreWellTM800 and V-96 well culture plate were used to form Spin-EB， which was successively induced to hematopoietic differentiation in culture medium contained BMP-4， VEGF and bFGF. Flow cytometry was used to analyze the proportion of CD34+ hematopoietic stem/progenitor cells under the two different culture conditions. The higher test was seleted to verify its colony forming ability and erythroid differentiation ability via colony forming unit assay and erythroid differentiation culture system. Results The flow cytometry results showed that the proportion of CD34+ hematopoieic stem/progenitor cells from AggreWellTM800 test was 22.6%， while the V-96 well test divided into three tests according to the number of ESC， the corresponding proportion were： 3000 cells/well was 10.8%， 6000 cells/well was 1.28%， 9000 cells/well was 1.23%. The morphology of the colony forming unit from CD34+ cells originated from embryonic stem cell （ESC） was as similar as the umbilical cord blood CD34+ cells. Simultaneously， CD34+ cells originated from ESC could differentiate into CD71+CD235a+ erythrocytes in erythroid differentiati-on culture system. Conclusion The forming ability of EB and the hematopoietic differentiation efficiency of CD34+ cells is related to the number of ESC seeded in V-96 well culture plate， among which the 3000 cells/well test is relatively prestigeous. Furthermore， compared with the three tests of V-96 well， EB from AggreWellTM800 test has a better EB forming ability and higher hematopoietic differentiation efficiency of CD34+ cells.

[Key words] Embryonic stem cells； Spin-EB； Hematopoietic differentiation

造血干細(xì)胞移植是治療許多血液系統(tǒng)疾病的最有效的方法，但由于造血干細(xì)胞來源有限，在臨床治療應(yīng)用中受到了極大的限制[1-3]。利用多能干細(xì)胞體外誘導(dǎo)造血分化獲得造血干細(xì)胞是解決這一難題的方法之一[4-5]。胚胎干細(xì)胞（ESC）是指從早期未分化的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中獲得的一類多能干細(xì)胞。在體外培養(yǎng)過程中，具有無限增殖、自我更新和多向分化等特性。在體外能夠分化為除胎盤以外的幾乎全部成體組織細(xì)胞類型[6-8]，因而成為研究從多能干細(xì)胞獲得包括造血干細(xì)胞在內(nèi)的組織細(xì)胞的重要工具[9-10]。

在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化的多種技術(shù)之中，利用擬胚體形成（embryoid body，EB）是一類重要的方法[11-12]。與傳統(tǒng)的基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)分化相比[13-14]，EB形成誘導(dǎo)分化具有多種優(yōu)勢。包括易于擴(kuò)大培養(yǎng)規(guī)模，可明確培養(yǎng)基成分易于培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化，采用單細(xì)胞離心聚團(tuán)形成的EB[單細(xì)胞聚團(tuán)擬胚體（Spin-EB）]還具有可控細(xì)胞數(shù)目并進(jìn)行外源基因?qū)氲炔僮鞯膬?yōu)勢，逐漸成為這一方法的技術(shù)主導(dǎo)。在實際應(yīng)用中，這一技術(shù)受多種因素的影響，包括EB形成的培養(yǎng)介質(zhì)，細(xì)胞因子組合及EB形成細(xì)胞數(shù)量及分化時間等。因此，本研究旨在比較商業(yè)化的AggreWellTM800培養(yǎng)板及普通V-96孔培養(yǎng)皿，以及不同的細(xì)胞數(shù)量對于多能干細(xì)胞形成的EB效率及進(jìn)一步造血分化效率的影響，優(yōu)化多能干細(xì)胞造血分化條件，為實現(xiàn)規(guī)?；瘶?biāo)準(zhǔn)化獲得優(yōu)質(zhì)的造血干祖細(xì)胞提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

H1ES和IPS細(xì)胞系由中科院廣州生命健康研究所潘光錦實驗室惠贈。mTeSR1培養(yǎng)基、Dispase消化液、Accutase消化液、AggreWellTM800培養(yǎng)板、H4435、H4436（Stem Cell公司），StemlineⅡ培養(yǎng)基（Sigma公司），雙抗（Gibco公司），ROCK抑制劑（Y27632）（R&D公司），骨形成蛋白-4（BMP4）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和堿性成纖維生長因子（bFGF）（Peprotech公司），流式抗體鼠抗人CD34-APC、鼠抗人CD71-PE、鼠抗人CD235a-APC（eBiosciences公司），V-96孔板和低吸附24孔板（康寧公司）。倒置顯微鏡（Nikon TS100）（日本尼康公司），流式細(xì)胞分析所用的儀器為CantoⅡ（美國BD公司），臺式離心機(jī)（centrifuge5810R）（Eppendorf公司）。

1.2 AggreWellTM800中擬胚體的形成

將P60至81代用mTeSR1無基質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)的H1ESC集落用Accutase消化液消化為單細(xì)胞，計數(shù)，按每個AggreWellTM800培養(yǎng)板孔中加入1×106個細(xì)胞，加入EB形成培養(yǎng)基，EB形成培養(yǎng)基為加入50 ng/mL的BMP4、VEGF和Y27632的StemlineⅡ。按產(chǎn)品使用操作手冊，將AggreWellTM800培養(yǎng)板低速離心700 r/min，5 min，放入20%CO2，5%O2低氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。48 h后將形成的EB轉(zhuǎn)移至低吸附24孔板中進(jìn)行形態(tài)觀察，EB計數(shù)和誘導(dǎo)造血分化。

1.3 V-96孔板中擬胚體的形成

ESC的培養(yǎng)及細(xì)胞處理同上。細(xì)胞計數(shù)后，重懸于EB形成培養(yǎng)基，分三組在V-96孔板中加入細(xì)胞。第1組每個孔中加入3000個細(xì)胞，第2組每個孔中加入6000個細(xì)胞，第3組每個孔加入9000個細(xì)胞，低速離心700 r/min，5 min，放入20%CO2，5%O2低氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。48 h后將形成的EB轉(zhuǎn)移至低吸附24孔板中進(jìn)行形態(tài)觀察，EB計數(shù)和誘導(dǎo)造血分化。

1.4 Spin-EB的造血分化誘導(dǎo)

將兩種培養(yǎng)介質(zhì)形成的Spin-EB重懸于造血分化培養(yǎng)基，加入低吸附24孔板中。造血分化培養(yǎng)基為加入50 ng/mL的BMP4和VEGF，20 ng/mL的bFGF的StemlineⅡ。放入20%CO2，5%O2低氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。連續(xù)培養(yǎng)5 d，并于第3天補(bǔ)充新鮮造血分化培養(yǎng)基。

1.5 造血分化Spin-EB CD34+檢測

將上述條件形成的Spin-EB經(jīng)造血分化培養(yǎng)后收集，加入胰蛋白酶消化為單細(xì)胞。將適量單個細(xì)胞懸浮溶于100 μL PBS中，加入鼠抗人單克隆抗體：anti-CD34-APC。室溫避光孵育15 min，2 mL PBS洗1次，400 μL PBS重懸細(xì)胞，BD CantoⅡ流式細(xì)胞儀檢測CD34+細(xì)胞的比例，用FlowJo 7.6軟件分析流式檢測結(jié)果。

1.6 集落形成實驗

將造血分化誘導(dǎo)后的EB消化為單個細(xì)胞，計數(shù)2×104～5×104個接種于H4435培養(yǎng)基中，培養(yǎng)14 d，觀察造血集落形態(tài)。

1.7 紅系分化實驗

將造血分化誘導(dǎo)后的EB消化為單個細(xì)胞，取3×105個細(xì)胞進(jìn)行紅系誘導(dǎo)分化。具體培養(yǎng)方法參見文獻(xiàn)[15-17]。

2 結(jié)果

2.1 兩種培養(yǎng)方式下形成的Spin-EB數(shù)量與形態(tài)比較

將在AggreWellTM800及V-96孔板上形成的EB分別收集后計數(shù)并在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行形態(tài)觀察。AggreWellTM800培養(yǎng)板每一培養(yǎng)孔中有300個EB形成小室，形成的EB效率>90%，且形成的EB大小均勻，形態(tài)較為均一（圖1A）。在V-96孔板中按照每孔加入3000、6000、9000個細(xì)胞（V-3000、V-6000、V-9000），EB大小受加入的細(xì)胞數(shù)影響，且大小和形態(tài)上不均勻，EB形成效率分別為63%，31%和89%（圖1B～E）。

2.2 Spin-EB誘導(dǎo)造血分化后CD34+細(xì)胞的比例

將上述兩種培養(yǎng)介質(zhì)中形成的Spin-EB轉(zhuǎn)入低吸附24孔板，并加入誘導(dǎo)造血分化的細(xì)胞因子組合，誘導(dǎo)分化培養(yǎng)5 d后，光學(xué)顯微鏡下觀察分化EB的形態(tài)特征并收集EB消化為單細(xì)胞后流式分析CD34+細(xì)胞比例。結(jié)果顯示，AggreWellTM800培養(yǎng)板中形成的Spin-EB中誘導(dǎo)造血分化后EB呈分化良好的三維囊狀空泡，CD34+細(xì)胞的比例為22.6%（圖2A）；V-96孔板形成的Spin-EB中，除3000個細(xì)胞/孔的EB中有部分分化良好的三維囊狀空泡形態(tài)，6000、9000細(xì)胞/孔的EB均呈現(xiàn)為分化不良的實心結(jié)構(gòu)。CD34+分析，3000個細(xì)胞/孔為10.8%、6000個細(xì)胞/孔為1.28%、9000個細(xì)胞/孔為1.23%（圖2B～D）。

2.3 Spin-EB來源CD34+造血集落形成和紅系分化能力

為證明上述Spin-EB來源的CD34+細(xì)胞具有造血分化能力，將造血分化誘導(dǎo)第5天的EB消化為單細(xì)胞后分別加入造血集落形成半固體培養(yǎng)基，以及紅細(xì)胞分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基。圖3A所示，以臍帶血UCB-CD34+造血集落作為對照，Spin-EB來源的CD34+細(xì)胞所形成的BFU-E，CFU-G和CFU-G三種集落的形態(tài)與UCB形成的此三種集落相似；紅系誘導(dǎo)分化培養(yǎng)10 d后收集細(xì)胞經(jīng)流式細(xì)胞儀分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞培養(yǎng)中有26%的細(xì)胞表達(dá)紅細(xì)胞標(biāo)志抗原CD71和CD235a，說明Spin-EB來源的CD34+具有形成造血集落和向紅系分化的能力。見圖3。

3 討論

ESC能夠無限增殖和多向分化的能力多年來一直都是生物醫(yī)學(xué)研究的重點，其中ESC在體外誘導(dǎo)分化為成熟類型細(xì)胞更是重中之重。通過誘導(dǎo)其向造血細(xì)胞分化，是有效解決臨床治療中造血干細(xì)胞短缺的有效方法之一。通過研究其向特定細(xì)胞分化的過程可以幫助建立疾病模型，用于研究疾病的發(fā)病機(jī)制，可以幫助開發(fā)治療方案，也可以研究生物體在發(fā)育過程中基因的表達(dá)調(diào)控等復(fù)雜的生理過程[18-20]。EB的形成是ESC進(jìn)行體外誘導(dǎo)分化的關(guān)鍵步驟之一，懸滴法和基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)法是形成EB的常規(guī)方法，但這兩種方法都十分不利于進(jìn)行外源基因轉(zhuǎn)染等分子生物學(xué)方面的操作，難以進(jìn)行分子水平上的研究。本研究采用將ESC消化為單細(xì)胞進(jìn)行EB培養(yǎng)的方法，此培養(yǎng)方法不僅培養(yǎng)基成分明確，而且能準(zhǔn)確地掌握細(xì)胞數(shù)，同時也方便進(jìn)行分子生物學(xué)方面的操作。

AggreWellTM800培養(yǎng)板是StemCell公司生產(chǎn)的可用于單細(xì)胞法培養(yǎng)EB的培養(yǎng)板，本研究中采用的是AggreWellTM800型，每個培養(yǎng)孔有300個小孔。在每個孔中加入1×106個ESC時，每個小孔中大約有3000個細(xì)胞；V-96孔板是一種普通的可用于酶聯(lián)免疫研究的培養(yǎng)板，其與AggreWell培養(yǎng)板相比具有相似的空間形態(tài)，因此在用V-96孔板進(jìn)行EB培養(yǎng)時，從每孔3000個細(xì)胞為起始，同時設(shè)置6000和9000個細(xì)胞組。從形態(tài)上看AggreWellTM800培養(yǎng)板中形成的EB，經(jīng)過在低吸附24孔板中再培養(yǎng)5 d后，不僅數(shù)量多而且發(fā)育更為成熟，經(jīng)過同樣的培養(yǎng)，V-96孔板中3000個細(xì)胞形成的EB在大小上與AggreWellTM800培養(yǎng)板中形成的EB最為相似，但是沒有形成明顯的囊狀EB，9000個細(xì)胞形成的EB雖然形成率較高，但是分化效率較低。流式細(xì)胞儀分析結(jié)果顯示，AggreWellTM800培養(yǎng)板形成的EB CD34+細(xì)胞的比例達(dá)到了22.6%，V-96孔板中3000個細(xì)胞組形成的EB CD34+細(xì)胞的比例是V-96孔板中形成的EB中最高的，比例為10.8%。根據(jù)流式結(jié)果選擇AggreWellTM800培養(yǎng)板中形成的EB進(jìn)行造血集落形成和紅系誘導(dǎo)分化實驗，其BFU-E，CFU-G和CFU-GM三種集落的形態(tài)與對照組UCB形成的集落形態(tài)相似；經(jīng)紅系誘導(dǎo)分化，有26.1%的細(xì)胞表達(dá)紅細(xì)胞標(biāo)志抗原CD71和CD235a。同時，在AggreWellTM800培養(yǎng)板中用IPS細(xì)胞進(jìn)行試驗，經(jīng)過相同的培養(yǎng)時間，IPS形成的EB CD34+細(xì)胞陽性率為38.2%。

綜上所述，利用商品化的AggreWellTM800培養(yǎng)板可以較高效率地形成EB并誘導(dǎo)造血分化，但是AggreWellTM800培養(yǎng)板的缺點在于價格比較昂貴，不利于進(jìn)行大規(guī)模實驗，相比之下V-96孔板雖然在EB形成效率和分化上不及AggreWellTM800培養(yǎng)板組，但是V-96孔板價格十分便宜，尤其適合大規(guī)模實驗，因此V-96孔板中形成EB的體系也十分值得進(jìn)一步優(yōu)化。

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多能干細(xì)胞范文第2篇

一般資料：2010年5月～2011年1月收治2型糖尿病患者10例，足部病變嚴(yán)重程度按中華醫(yī)學(xué)會糖尿病學(xué)會1996年糖尿病足檢查方法及診斷標(biāo)準(zhǔn)。按入院先后隨機(jī)分為兩組。胚胎多潛能干細(xì)胞組6例，男4例，女2例，年齡52～78歲，平均613±21歲，其中糖尿病足Ⅱ級4例、Ⅲ級1例、Ⅳ級1例。對照組4例，男3例，女1例，年齡54～82歲，平均602±22歲，其中糖尿病足Ⅱ級2例、Ⅲ級1例、Ⅳ級1例。兩組患者年齡、性別等一般資料比較無顯著性差異。

方法：治療組與對照組基礎(chǔ)治療基本相同。兩組所有皮膚潰瘍創(chuàng)面均用01%新潔爾滅液和生理鹽水依次清洗，清除潰瘍創(chuàng)面的壞死組織，潰瘍創(chuàng)面有感染者先用3%雙氧水清潔膿性分泌物后再按程序清創(chuàng)。在上述基礎(chǔ)上，治療組予胚胎多潛能干細(xì)胞治療。既患者在局麻下經(jīng)股動脈輸入胚胎多潛能干細(xì)胞。

結(jié)果

兩組患者ABI及足趾皮膚溫度的比較：結(jié)果見表1。

討論

糖尿病足屬于祖國醫(yī)學(xué)“脫疽”范疇，1956年Oakley首先提出糖尿病足一詞，1972年Catterall將糖尿病足定義為“已因神經(jīng)病變而失去感覺和因缺血而失去活力，合并感染的足稱為糖尿病足”，是糖尿病慢性并發(fā)癥之一，也是導(dǎo)致糖尿病病人致殘死亡的主要原因之一。主要臨床表現(xiàn)為足部潰瘍和壞疽，嚴(yán)重者需要截肢，截肢率高達(dá)40%。由于神經(jīng)病變，患肢皮膚干而無汗，角化變脆，肢端刺痛，感覺遲頓或消失。因肢端營養(yǎng)不良，肌肉萎縮，屈肌和伸肌失去正常的牽引張力平衡，趾間關(guān)節(jié)變曲，形成弓形足、雞爪趾等畸形，周圍血管病變，足背動脈搏動消失，足部皮膚溫度下降，休息時伴疼痛等。間歇性跛行，是早期下肢癥狀，行走一定距離后感覺下肢乏力、勞累、麻木，下蹲起立困難，夜間出現(xiàn)休息痛。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)定義，糖尿病足是指糖尿病患者由于合并神經(jīng)病變及各種不同程度末梢血管病變而導(dǎo)致下肢感染、潰瘍形成和(或)深部組織的破壞。在臨床上，由于糖尿病患者由于長期受到高血糖的影響，下肢血管硬化、血管壁增厚、彈性下降，血管容易形成血栓，并集結(jié)成斑塊，而造成下肢血管閉塞、支端神經(jīng)損傷，從而造成下肢組織病變。而“足”離心臟最遠(yuǎn)，閉塞現(xiàn)象最嚴(yán)重，從而引發(fā)水腫、發(fā)黑、腐爛、壞死，形成脫疽。目前，各大醫(yī)院對糖尿病足患者一般采取截肢、搭橋或干細(xì)胸移植手術(shù)。

胚胎多潛能干細(xì)胞在缺血組織中分化合成血管內(nèi)皮細(xì)胞，并分泌多種血管生長因子，促進(jìn)新生血管生成，從而改善患者病情以及以愈合為目的的一種治療方法。胚胎多潛能干細(xì)胞移植治療糖尿病足的療效機(jī)制［1］可能是移植后干細(xì)胞在缺血組織內(nèi)分化成內(nèi)皮細(xì)胞后演變?yōu)槊?xì)血管，再逐漸塑形成小的側(cè)支血管。本研究將10例糖尿病足患者隨機(jī)分為兩組，治療組6例和對照組4例，均在控制飲食，嚴(yán)格控制血糖穩(wěn)定基礎(chǔ)上采用清創(chuàng)，抗感染，治療組予胚胎多潛能干細(xì)胞及硫酸鋅。對照組予硫酸鋅。結(jié)果顯示，治療組有效率為900%，對照組為571%，治療組總有效率明顯高于對照組(P＜005)。本研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用胚胎多潛能干細(xì)胞及α-硫辛酸后，患者血糖迅速達(dá)標(biāo)，感染迅速局限，潰瘍愈合良好，并且下肢供血明顯改善。此外，經(jīng)胚胎多潛能干細(xì)胞治療后［2］足趾皮膚溫度明顯增加，且顯著高于對照組，說明胚胎多潛能干細(xì)胞在改善糖尿病足血液微循環(huán)方面優(yōu)于對照組。

參考文獻(xiàn)

多能干細(xì)胞范文第3篇

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；高中生物教材；干細(xì)胞分類；全能性

在高中生物新課標(biāo)教材必修1的配套資料中認(rèn)為胚胎干細(xì)胞是多能干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞分裂速度快，并且有產(chǎn)生多種分化細(xì)胞類型的潛力，因此，它們也被稱為多能干細(xì)胞（摘自必修1教師用書）。而選修3則認(rèn)為胚胎干細(xì)胞是全能干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）來源于早期胚胎，是從早期胚胎細(xì)胞中分離出來的。它具有胚胎細(xì)胞的特性，體積較小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動物任何一種組織細(xì)胞。另一方面，在體外培養(yǎng)條件下，ES細(xì)胞可不斷增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行某些遺傳改造（摘自選修3教師用書）。究竟干細(xì)胞如何分類以及不同類型的干細(xì)胞全能性有什么區(qū)別？

干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。在個體生長發(fā)育過程中，隨著細(xì)胞分化程度增高，分裂能力越弱，最終衰老死亡。按照細(xì)胞分化程度的高低以及分化潛能的大小，可以把它們分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專能干細(xì)胞和高度分化的細(xì)胞。

全能干細(xì)胞是一種高度未分化細(xì)胞，它具有發(fā)育的全能性，能分化出成體動物所有類型的組織和器官，包括生殖細(xì)胞。哺乳動物中胚胎干細(xì)胞，是由早期胚胎（受精卵經(jīng)卵裂期至原腸胚期之前）或胎兒的原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，它具有自我更新、多向分化和體外培養(yǎng)無限增殖的特性。在體外培養(yǎng)條件下，可在誘導(dǎo)因子的作用下向不同類型的組織或器官分化，因此胚胎干細(xì)胞屬于全能干細(xì)胞。

胚胎干細(xì)胞在進(jìn)一步的分化中，可形成各種組織干細(xì)胞，又稱多能干細(xì)胞。它具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體，在體外誘導(dǎo)也不能分化出所有的組織和器官。如骨髓中的造血干細(xì)胞，從胚胎末期一直到出生后，骨髓是造血干細(xì)胞的主要來源，這些造血干細(xì)胞在胚胎發(fā)育成熟后逐漸喪失部分分化潛能，然后儲存在某些組織器官中，成為暫不增殖的細(xì)胞，一旦需要，可重新進(jìn)入細(xì)胞增殖周期，以維持人體發(fā)育和新陳代謝的平衡。它們具有自我更新能力，能分化為各種血細(xì)胞前體細(xì)胞和淋巴細(xì)胞前體細(xì)胞，最終生成各種血細(xì)胞成分，包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板，以及淋巴細(xì)胞，包括B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞，但不具有發(fā)育成完整個體的能力。

多能干細(xì)胞也具有進(jìn)一步增殖分化的潛能，可形成專能干細(xì)胞。專能干細(xì)胞只能分化成某一類型的細(xì)胞。由于胚胎發(fā)育到原腸胚以后，組織器官都已經(jīng)初步分化，所以原腸胚以后的干細(xì)胞就只能是專能干細(xì)胞了。另外，胎兒臍帶或者成人骨髓中的有些細(xì)胞也屬于專能干細(xì)胞，分化能力有限，但是具有自我更新能力，與高度分化的非干細(xì)胞不同。如某些肝臟細(xì)胞、骨髓造血干細(xì)胞、上皮組織基底層的干細(xì)胞以及肌肉中的成肌細(xì)胞等。

當(dāng)前環(huán)境下，教材版本眾多，教輔資料五花八門，因此教師的任務(wù)就不僅僅是把書中的知識傳給學(xué)生，還應(yīng)該對這些知識加以總結(jié)，加以分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]Bruce M.Carlson.干細(xì)胞技術(shù).科學(xué)出版社，2012-06.

[2]王玉鳳.發(fā)育生物學(xué).科學(xué)出版社，2011-09-01.

多能干細(xì)胞范文第4篇

在高中必修教材中，有關(guān)細(xì)胞分化的知識點是學(xué)習(xí)個體發(fā)育、基因表達(dá)、細(xì)胞工程等知識的基礎(chǔ)，可見該知識點在以后的學(xué)習(xí)中的重要性?，F(xiàn)就有關(guān)知識點進(jìn)行如下解析。

一、細(xì)胞分化

1.概念：在個體發(fā)育中相同細(xì)胞的后代在形態(tài)結(jié)構(gòu)生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫細(xì)胞分化。

2.理解：細(xì)胞分化

（1）細(xì)胞分化只是在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能上的改變，細(xì)胞的數(shù)量并沒有增加。

（2）細(xì)胞分化是一個漸變的過程，在胚胎發(fā)育的早期，細(xì)胞外觀上尚未出現(xiàn)明顯變化前，細(xì)胞的分化“前途”就已經(jīng)決定，以后依次漸變，一般不可逆。但在另一些情況下，分化又是暫時的和可逆的，這些細(xì)胞分化程度低，如造血干細(xì)胞，能形成血細(xì)胞或結(jié)締組織中的各種細(xì)胞。

（3）細(xì)胞分化所呈現(xiàn)出的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，源于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的變化。

（4）細(xì)胞分化的根本原因是基因的有序表達(dá)的結(jié)果。

3.細(xì)胞分化的特點：

（1）細(xì)胞分化是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個生命活動當(dāng)中。

（2）細(xì)胞分化是穩(wěn)定的，一般不可逆的。

（3）在胚胎時期，細(xì)胞分化達(dá)到最大限度。

二、細(xì)胞全能性

1.概念：細(xì)胞全能性是指已分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育的潛能。

2.全能性的高低比較：

（1）植物細(xì)胞全能性〉動物細(xì)胞的全能性

（2）卵細(xì)胞〉生殖細(xì)胞〉體細(xì)胞（3）未分化的細(xì)胞〉高度分化的細(xì)胞（4）分裂能力高的細(xì)胞〉分裂能力低細(xì)胞 轉(zhuǎn)貼于

3.舉例

植物細(xì)胞的組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交培育的“白菜甘藍(lán)”新品種證明了植物細(xì)胞具有全能性。

克隆羊多利證明了動物細(xì)胞核也有全能性。

三、干細(xì)胞

分化后的細(xì)胞，完全喪失了再分化的能力，其最終將衰老和死亡。而在動物體個體發(fā)育過程中，體內(nèi)始終保留了部分未分化的細(xì)胞，既干細(xì)胞。干細(xì)胞又叫起源細(xì)胞、萬用細(xì)胞，是一類自我更新和分化潛能的細(xì)胞。

動物體可通過干細(xì)胞分裂來實現(xiàn)細(xì)胞的更新，保證動物體持續(xù)生長發(fā)育。

全能干細(xì)胞：它可分化人體200種細(xì)胞，這些分化出的細(xì)胞構(gòu)成人體的組織和器官，最終發(fā)育成一個完整的人。人類的和卵子結(jié)合后形成受精卵。這個受精卵就是一個最初始的全能干細(xì)胞，受精卵細(xì)胞前幾次分裂所產(chǎn)生的細(xì)胞也是全能干細(xì)胞，這些細(xì)胞可以生長成任何細(xì)胞類型。

多能干細(xì)胞：多能干細(xì)胞的“后裔”，具有分化成多種組織細(xì)胞的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力發(fā)育潛能，受到一定的限制。骨髓多能造血干細(xì)胞是典型的例子，它可分化成至少十二種血細(xì)胞，但不能分化成造血系統(tǒng)以外的其它細(xì)胞

3.專能干細(xì)胞：只能分化成某一類型的細(xì)胞，比如神經(jīng)干細(xì)胞，可以分化各類型的干細(xì)胞

四、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化

1.細(xì)胞分裂僅僅是細(xì)胞數(shù)量增多的過程；而細(xì)胞分化時細(xì)胞數(shù)量不變，只是在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能上發(fā)生改變。因此細(xì)胞分化是質(zhì)變，而細(xì)胞分裂是量變

多能干細(xì)胞范文第5篇

在我們的血管中，鮮紅的血液在流淌，在維持著生命的運(yùn)轉(zhuǎn)。血紅細(xì)胞在大大小小的血管中運(yùn)動著，把氧氣輸送到身體的每個部分，然后把廢物帶走。血紅細(xì)胞的工作非常重要，但是它們卻是短命的，平均壽命只有4個月左右。因為這些扁平的細(xì)胞要經(jīng)常從微小的血管中改變體型，然后艱難地擠過去，這個過程讓血紅細(xì)胞損傷很大。

如何及時補(bǔ)充損失的血紅細(xì)胞呢？在人體內(nèi)，細(xì)胞靠分裂來補(bǔ)充死去的老細(xì)胞。但血紅細(xì)胞卻不是靠分裂來補(bǔ)充，它需要細(xì)胞世界里的“全能戰(zhàn)士”——干細(xì)胞出馬來完成這項任務(wù)。

造血干細(xì)胞本領(lǐng)有限

首先需要介紹一下干細(xì)胞：普通細(xì)胞在分裂的時候，新細(xì)胞不論是外觀還是行為都和它們的母細(xì)胞完全一致。比如說，新皮膚細(xì)胞的功能與其他皮膚細(xì)胞完全相同。小腸或肝臟的細(xì)胞也是如此。但是干細(xì)胞卻可以變成各種不同類型的細(xì)胞。一個干細(xì)胞有可能轉(zhuǎn)變成在腦、皮膚、肌肉和其他器官中的某種細(xì)胞，當(dāng)然也包括血紅細(xì)胞，干細(xì)胞轉(zhuǎn)化的細(xì)胞能夠替換受損的普通細(xì)胞。

目前，生物學(xué)家把干細(xì)胞分為兩種，即造血干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞。

顧名思義，造血干細(xì)胞是能夠制造血細(xì)胞的干細(xì)胞，它們就生活在我們的骨頭里面，全名叫“骨髓造血干細(xì)胞”。在骨頭里，它們持續(xù)地分裂，一些新產(chǎn)生的細(xì)胞會保持干細(xì)胞的狀態(tài)，而另外的一些有的形成了血紅細(xì)胞，有的則轉(zhuǎn)化成了可以對抗細(xì)菌感染的白細(xì)胞。雖然造血干細(xì)胞能夠變成各種類型的血細(xì)胞，但是它們卻不能變成肌肉、神經(jīng)或其他類型的細(xì)胞。它們的使命已經(jīng)非常固定化了，無法轉(zhuǎn)變成身體其他組織的細(xì)胞。

難以獲取的胚胎干細(xì)胞

而胚胎干細(xì)胞就不同了，它能夠轉(zhuǎn)變成人體中的任何類型的細(xì)胞，所以科學(xué)家稱其為“多能干細(xì)胞”。

卵子受精后，先是一分為二，然后2個細(xì)胞再次分裂，成為4個細(xì)胞，然后持續(xù)分裂。在胚胎發(fā)育的最初幾天，它的每一個細(xì)胞都是功能相同的，都屬于干細(xì)胞，每個干細(xì)胞都有潛力轉(zhuǎn)變成任何特定的細(xì)胞類型。

當(dāng)人類的胚胎長到三到五天的時候，干細(xì)胞開始了不同方向的分化，有些轉(zhuǎn)化成肌肉細(xì)胞或成骨細(xì)胞，還有的會形成肺細(xì)胞，或胃內(nèi)壁的細(xì)胞。一旦胚胎干細(xì)胞變成了特定的細(xì)胞，它們的“多能”性就不存在了，不能再變成其他種類的細(xì)胞了。

出生后，嬰兒幾乎所有的細(xì)胞都將特化。每種細(xì)胞類型都有自己特定的形狀和功能。比如說，肌肉細(xì)胞很長，能夠伸長或收縮；血紅細(xì)胞很小，而且是扁平的形狀，所以它們能夠從血管之中穿梭而過。

胚胎干細(xì)胞本領(lǐng)很大，但是也很難獲取，只能從胚胎中獲取，因此，收集胚胎干細(xì)胞遭到了許多社會人士的反對，因為這種行為會破壞胚胎，等于是“謀殺”了一個尚未出世的生命，社會倫理不允許這么做。

難道干細(xì)胞這些“全能戰(zhàn)士”真的無法為醫(yī)學(xué)所用、給人類造福嗎？

“變身術(shù)”造就

“全能戰(zhàn)士”

2006年，日本科學(xué)家山中伸彌發(fā)現(xiàn)，一些人體的普通細(xì)胞能夠發(fā)生“反轉(zhuǎn)”，變回干細(xì)胞。他把一些特殊的基因插入到成熟的皮膚細(xì)胞的內(nèi)部，成功地獲得了干細(xì)胞。這類干細(xì)胞從功能上看很像胚胎干細(xì)胞，能夠轉(zhuǎn)化成各種普通細(xì)胞。人們把這種新的干細(xì)胞叫“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”，簡稱誘導(dǎo)干細(xì)胞。

誘導(dǎo)干細(xì)胞的出現(xiàn)，是細(xì)胞研究的一次巨大的飛躍，它有胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞無法比擬的優(yōu)點。首先，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成任何類型的細(xì)胞，就像胚胎干細(xì)胞那樣。其次，它們能夠從任何細(xì)胞類型通過誘導(dǎo)而產(chǎn)生，所以科學(xué)家可以很容易得到這種干細(xì)胞，又不需要冒倫理風(fēng)險。第三，未來醫(yī)生們能夠利用患者自己的身體細(xì)胞來獲得干細(xì)胞，治療疾病，這樣的干細(xì)胞會與患者身體完全匹配，不會出現(xiàn)免疫系統(tǒng)排異的現(xiàn)象，免疫系統(tǒng)會把這種干細(xì)胞當(dāng)成“自己人”。

而且誘導(dǎo)干細(xì)胞技術(shù)并不復(fù)雜，世界各地的科學(xué)家很快就學(xué)會了這個技術(shù)，他們開始制造自己的誘導(dǎo)干細(xì)胞，然后嘗試著治療各種疾病。

讓盲人重見光明

伊克巴爾·艾哈邁德是美國奧馬哈的一所大學(xué)的科學(xué)家，他正在利用干細(xì)胞，研究如何讓盲人恢復(fù)視力。

我們知道，視網(wǎng)膜位于眼球后部，能夠把入射到眼睛里的光轉(zhuǎn)化成電信號，然后傳送到大腦。如果眼睛的視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞死亡，會導(dǎo)致嚴(yán)重的眼病，甚至讓人失明。

艾哈邁德希望利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞制造出新的視網(wǎng)膜細(xì)胞，更換患者死掉的視網(wǎng)膜細(xì)胞。他從角膜中提取了一些普通細(xì)胞，然后把它們放到培養(yǎng)皿的一側(cè)，而另一側(cè)則放入一些胚胎干細(xì)胞。兩類細(xì)胞之間用特殊的薄膜隔開，不能混合在一起。不過，兩類細(xì)胞卻可以“交流”，因為細(xì)胞總是會釋放一些化學(xué)信號給其他細(xì)胞，當(dāng)胚胎干細(xì)胞“發(fā)言”的時候，角膜細(xì)胞就“傾聽”到了。結(jié)果。胚胎干細(xì)胞的化學(xué)信號讓角膜細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了干細(xì)胞，這種干細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化成其他類型的細(xì)胞，包括神經(jīng)細(xì)胞。

當(dāng)艾哈邁德把從干細(xì)胞轉(zhuǎn)化來的神經(jīng)細(xì)胞植入實驗室內(nèi)的老鼠的眼睛中時，這些神經(jīng)細(xì)胞附著在視網(wǎng)膜上，替代了由于眼疾而死亡的那些神經(jīng)細(xì)胞。雖然這只是讓老鼠的視力得到了一定程度的改善，但是相信有朝一日，一些盲人的視網(wǎng)膜也能因干細(xì)胞技術(shù)而得到恢復(fù)。

治療骨髓疾病

皮爾遜綜合征是一種罕見的遺傳性疾病，癥狀之一是骨髓里的干細(xì)胞不能制造正常的血紅細(xì)胞。這種病很容易置人死地。

美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家安妮·雪莉嘗試著用干細(xì)胞技術(shù)治療疾病。有一位患病的女孩，她自身無法制造血紅細(xì)胞，所以只能定期輸血維持生命，但輸血本身存在一定的風(fēng)險，尤其對于有這種古怪疾病的人來說。于是雪莉從女孩身上提取了皮膚細(xì)胞，然后通過把基因插入到皮膚細(xì)胞中的技術(shù)，得到了誘導(dǎo)干細(xì)胞，并讓這些細(xì)胞在37℃的培養(yǎng)皿中存活著。

隨后，雪莉把得到的誘導(dǎo)干細(xì)胞注入到女孩的骨髓里，讓女孩能夠靠自身的力量造血，而不再需要輸血。目前治療取得了一定的效果。女孩的免疫系統(tǒng)把造血干細(xì)胞認(rèn)定為“自己人”，不會殺死它們。也許很快女孩就可以自己造血，不需要輸血了。

科學(xué)家正在率領(lǐng)著干細(xì)胞“全能戰(zhàn)士”向各種疑難病癥發(fā)動進(jìn)攻，一場醫(yī)學(xué)界的真正革命已經(jīng)到來了。

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鼻細(xì)胞的大用途

干細(xì)胞的本領(lǐng)確實很大，但在某些情況下，一些高度特化的細(xì)胞同樣具有非凡的治療能力。

2008年，英國劍橋大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家尼克·杰弗里從人的鼻子里取得細(xì)胞，但卻不是用于產(chǎn)生干細(xì)胞，而是用這些鼻細(xì)胞修復(fù)受損的脊髓連接部分。脊髓是一束神經(jīng)細(xì)胞，能夠與大腦和身體其他部分交換信號。脊髓受傷會導(dǎo)致癱瘓，或者失去感覺、肌肉移動無力。

干細(xì)胞移植主要是用于替換損壞或丟失的細(xì)胞類型。而在脊髓損傷中，神經(jīng)細(xì)胞其實并沒有消失，它們只是被切斷了聯(lián)系。神經(jīng)細(xì)胞包含了長長的、線狀的軸突，它是把信號傳遞給下一個細(xì)胞的通道。當(dāng)脊髓受傷時，這些軸突可能會被切斷。切斷軸突就像是剪斷電纜一樣，都是讓信號停止傳遞。

如何恢復(fù)神經(jīng)信號的傳遞呢？杰弗里用脊髓受傷的狗來做實驗。他從鼻腔中取下一些普通細(xì)胞。這種鼻細(xì)胞能夠在鼻子里刺激神經(jīng)細(xì)胞長出新的軸突，從而幫助狗保持健康、敏銳的嗅覺。