第七章 胚胎干细胞
第七章胚胎干细胞
二、干细胞的概念
1、干细胞：
具有自我复制的能力，在一定条件下能分化成各种功能细胞。
2、分类
（1）全能干细胞，包括：胚胎干细胞（embryonic stem cells, ES细胞）生殖干细胞（embryonic germ cells, EG细胞）。具有全能性，能够分化成所有细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。
（2）多能干细胞：具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。（3）专能干细胞：只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。
?干细胞是一种能够分裂成与自身一致的细胞或几种特殊分化的细胞型的细胞。
?动物体内干细胞的正常作用是在发育的过程中可提供不同的细胞型,以生长成不同的组织和器官。它们也提供替代细胞以修复身体不同部分的损伤。
?干细胞疗法就是利用已特殊分化的干细胞,通过特殊的途径提供细胞去替代那些在退行性过程和损伤中失去的细胞。
?使用未分化干细胞也存在畸胎瘤和其他肿瘤形成的风险。
?目前人干细胞的主要来源或者潜在来源如下:
①胚泡,可以提供多能干细胞;
②胎儿组织,可以提供多能或者专能干细胞;
③脐带血,可以提供专能干细胞;
④成人组织,可提供专能干细胞或单能干细胞。
三、胚胎干细胞
1、概念
?胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)是一种从早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞经分离、体外培养、克隆等得到的具有发育全能性的细胞。
?ES细胞可不断保持增殖而不分化且在连续培养后仍能具有发育成三个胚层的潜能。
?这种细胞具有与早期胚胎相似的分化潜能和正常二倍体核型，因此兼有早期胚胎卵裂球及体细胞的某些特性。
?ES细胞的全能性（totipotenty），是指ES细胞在解除分化抑制的条件下能参与包括生殖腺在内的各种组织的发育潜力，即ES细胞发育成完整动物体的能力。其实质是细胞基因组中决定蛋白质编码的所有基因按一定的时空顺序依次表达。
?ES细胞是能在体外大量增殖的全能性细胞，可以为细胞的遗传操作和细胞分化研究提供丰富的实验材料。
?ES细胞全能性的检测方法是以胚胎干细胞进行细胞核移植。如果ES细胞能和去核的细胞融合发育成重构胚，而且经过胚胎移植，重构胚能发育形成个体，则表明ES细胞具有全能性。
?例如，将绵羊的类ES细胞注射到去核卵母细胞中，获得重构胚。重构胚经过胚胎移植，有活的羔羊产生，证明了绵羊的类ES细胞具有发育全能性。
2、ES细胞研究发展史
?1981年，英国剑桥大学的Evans和Kaufman用囊胚内细胞团(ICM)建立小鼠ES细胞系?1998年美国Thomson从人的体外受精囊胚中分离得到了ES细胞。同年约翰霍普金斯大学的Shamblott等从人的PGC细胞中分离得到人的全能性干细胞。
?人ES细胞的分离成功给人类的基因治疗和器官移植打下了基础。
?其他动物只获得了类ES细胞。
1999年12月，美国《科学》杂志公布了当年世界科学进展的评定结果，干细胞的研究成果列在举世瞩目耗资巨大的人类基因组工程之前，名列十大科学进展首位。
2002年3月，美国麻省理工学院的科学家宣布，他们首次利用人体胚胎干细胞培育出毛细
血管，证明了胚胎干细胞技术在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。
目前已有报导ES细胞能在适当条件下分化为心肌细胞，胰岛细胞，血管内皮细胞，肝细胞等。
3、胚胎干细胞的性质
①衍生自囊胚的内细胞团或原始外胚层的细胞；
②永生化(immortal)；
③能维持稳定的正常的二倍体染色体结构；
④有稳定的发育潜能，能被诱导增殖或分化；
⑤能参与胎儿所有组织的发育过程；
4、胚胎干细胞系的建立过程
4.1 概述（见笔记）
4.2 胚胎干细胞的分离（三种方法）
酶消化后培养；免疫方法去处滋养层细胞；流式细胞仪分离法
4.3 培养条件：
(1) 特殊的培养液：用DMEM培养液，其中胎牛血清的浓度和质量很重要，加非必须氨基酸；β-巯基乙醇。
(2) 以人或胚鼠的成纤维细胞为饲养层细胞。
(3) 必须加入LIF，抑制细胞分化。
早期胚胎及PGCs的培养：
?将早期胚胎或PGCs置于饲养层或条件培养基上，在5%CO
、37－39度条件下进行培养。
2
?培养液一般为DMEEM+15%FCS。培养液中可添加多种细胞因子或分化抑制物，如LIF.EGF.IGF. 3-巯基乙醇等。
传代：
?进行体外培养时，当ICM增殖后或PGCs出现ES样克隆后即可传代。ESC的增殖速度很快，小鼠ESC每7－8h倍增一次;猪类ESC每20h倍增一次;羊类ESC，每40－50h倍增一次;牛类ESC每18－24h倍增一次。
?传代时一般是用胰酶EDTA消化，再用微吸管或拨针将其打散成单个细胞，然后移入新的饲养层上，培养几天后，即可出现新的克隆点，在其分化之前可以再进行传代。
5. 胚胎干细胞的鉴别
（1）细胞形态与结构
ES细胞形态表现为胞体小、泡状、核大(核质比高)、细胞聚集成集落生长（鸟巢状）、细胞排列紧密、无细胞界限、能连续稳定传代且不分化。
（2）细胞功能（3）细胞表面的特殊标志：AKP阳性（4）细胞内特异基因的表达
胚胎干细胞检测指标：
(1) 细胞内碱性磷酸酶活性高(2) 端粒酶活性高
(3) 不被Hoechst33342 和Rhodamine123染色
(4) 细胞膜表面有特殊的标记：SSEA-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81。
(5) 能分化成三个胚层的细胞，将胚胎干细胞植入免疫缺陷小鼠皮下可产生畸胎瘤
(6) 可诱导分化为各种成体干细胞
干细胞诱导分化的常用方法：
（1）加入诱导细胞分化的因子或化学物质，如VGEF、bFGF 、DMSO和RA等
（2）将ES细胞与特定的细胞共培养
（3）将某种分化诱导因子的基因转入ES细胞内
四、ES细胞的应用前景
?胚胎干细胞（ES）成为当今生命科学和生物技术研究的热点。这与它具有“发育全能性”的神奇功能密切相关。
?干细胞是未分化的原始细胞。其中，全能干细胞能分化成人体200多种细胞类型，形成机体的任何细胞、组织和器官。
?倘能掌握其分化发育的规律，在人工条件下定向分化为所需的细胞、组织乃至器官，就可以用来治疗目前还难以或无法治愈的帕金森氏病、早老性痴呆、白血病、糖尿病等顽症，并且解决十分紧缺的组织和器官移植的来源问题吗？
?进一步，与克隆技术相结合，运用体细胞核转移技术来得到ES，还能解决细胞治疗以及组织和器官移植的免疫排异难题。
1．胚胎干细胞研究的意义
ES细胞特有的生物学特性,决定了其在生物学领域有着不可估量的应用价值。
在进行ES细胞建系和定向分化的同时,以ES细胞为材料，在核移植、嵌合体、转基因动物研究等方面也进行了广泛的尝试,已经充分体现出ES细胞在加快良种家畜繁育、生产转基因动物、哺乳动物发育模型、基因和细胞治疗等方面有着广阔的应用前景。
近几年来，胚胎工程技术、基因工程技术、组织工程技术与ES细胞研究的结合已经成为现实，将使相关的基础学科研究以及医药业、畜牧业等发生重大变化，走向一个新的时代。
2. 胚胎干细胞的用途
?为在细胞和分子水平研究研究哺乳动物早期胚胎发育规律提供了良好的材料和方法，是基因功能研究的有效手段。细胞分化机制，细胞癌变机理
?用于新药的发现、筛选及安全性实验：如药物机理及毒性实验
?重要的临床价值，可作为组织移植、细胞治疗和基因治疗的细胞来源：制造细胞、组织和器官；人ES定向诱导分化为人体器官；生产用于人类器官移植的动物器官：无免疫排斥；猪可以作为人异种器官移植的器官供体来源。
?生产克隆动物：由于ES细胞是具有全能性、未分化的细胞，因此是制作克隆动物很好的核供体。
?生产转基因动物：建立转基因细胞系，抗病育种；药用蛋白
?ES细胞可作为基因打靶的靶细胞，经打靶引入定点整合外源基因，提高转基因动物的整合率和表达效果。
?ES细胞也可进行基因敲除，获得基因敲除动物，如猪可以作为人异种器官移植的器官供体来源。
?在发育生物学基础研究中，利用ES细胞研究细胞分化的机埋，有助于阐明细胞分化调节的机制。
?ES细胞的多能性可以在一定培养条件下转化为特定的细胞。试验证明，体外诱导小鼠ES 细胞的分化，可形成内脏卵黄囊、心肌层，也可以得到神经元样细胞和成纤维样的细胞。?使人的ES细胞与猪等动物的胚胎结合，可得到人-猪嵌合体动物，由于ES细胞具有全能性，可分化形成不同胚层，包括某些器官，这样的器官与人的器官具有相同的免疫特性，因此它不会对人产生排异反应。
?人的ES细胞也可在体外定向诱导培养，生产人的肌肉、神经和造血细胞的细胞组织，在治疗人的某些疾病上有重要的应用价值。
?科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。
?科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞，使人ES细胞生成神经细胞和间充
质细胞，并能使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。
?目前，科学家已成功分离到人ES细胞，而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。
治疗性克隆：体细胞核移植（SCNT）
去核卵细胞+ 体细胞核→克隆→囊胚→分离内细胞群→ES细胞
?把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞)，用于替代疗法。
?这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。
?生殖性克隆
ES细胞研究的伦理问题：
?ES研究也引发了当前最为激烈而敏感的伦理之争。主要围绕两个问题而展开：
一是如何看待胚胎。
ES主要有三个来源：（1）（自然和人工）流产的胚胎；（2）辅助生殖剩余的胚胎；
（3）通过体细胞核转移术得到的胚胎。
不管哪一个来源，提取ES必定会损毁胚胎。于是，胚胎是不是生命，是不是人，研究ES是不是“毁灭生命”、“杀人”，很自然地成为争论的焦点。国内认为：与“胚胎”的生命相比，“人”的生命具有优先权，可以杀死胚胎来救“人”的生命。
另一焦点在于，是否必然滑向生殖性克隆。
2003年10月，联合国大会以80票赞成、79票反对、15票弃权的表决结果，将《禁止人的克隆生殖国际公约》推迟一年。世界各国都表示反对生殖性克隆，为什么这一国际公约通不过呢？因为79个国家认为治疗性克隆必然滑向生殖性克隆，主张二者同时禁止。治疗性克隆是ES研究的主要目的。封杀治疗性克隆，实际上就是要封杀ES研究。
ES细胞技术的发展方向
?ES细胞维持自我更新和定向分化的分子机理
?ES细胞治疗技术的研究
?ES细胞作工具探讨基因功能和个体的发生发育
?ES细胞治疗中的免疫排斥问题
?治疗型克隆技术
?分离ES细胞新途径的研究
?用ES细胞生产转基因家畜
ES细胞与动物克隆
ES细胞具有可以无限地传代增殖，而且不改变其基因型和表现型的特点。
如果以ES细胞作为核供体进行核移植,可以在短时间内获得大量基因型和表现型完全相同的个体。而且用ES细胞与胚胎进行嵌合克隆动物,可以解决哺乳动物远缘杂交的困难,生产出珍贵的动物,也可以进行异种动物克隆,有助于保护珍惜野生动物。
尽管体细胞克隆与ES细胞克隆相比有着易于取材的特点，但是体细胞克隆也存在着不少缺点，如生理和免疫缺陷，目前体细胞克隆还不能完全代替ES细胞克隆。
ES细胞作基因载体
目前常用的生产转基因动物的方法是向受精卵中注射DNA，外源基因的整合、表达和筛选工作是在个体水平上进行的，不仅工作繁琐，周期长成功率低，产生的后代的遗传性状也常出现分离；而利用ES细胞作为基因载体，得到基因整合的细胞，将载体ES细胞直接进行核移植或者通过与胚胎嵌合获得嵌合动物，ES细胞在嵌合体中分化发育成全能性的生殖细胞，即可以得到携有目的基因的转基因动物。
?因为一个优良的ES细胞系不仅可以用于各种目的基因转化，用各种方法将外源DNA导入细胞，而且外源基因的整合数目、位点、表达程序以及稳定性等都可以在细胞水平上进行加
工，筛选，在很大程度上加快了动物遗传工程的进程。
?改善ES细胞的体外培养条件，建立更有效更简便的获得ES细胞的方法。
?定向诱导分化成特定类型细胞，用于临床疾病的治疗，并解决免疫排斥和潜在的致肿瘤的问题。
?成体干细胞的横向分化的能力以及与胚胎干细胞的比较，成体干细胞能否替代胚胎干细胞？
?嵌合体实验和克隆动物实验是将ES细胞与正常的胚胎融合制作嵌合体或将ES细胞作为核供体进行核移植，产生克隆动物后代。这两者是检验ES细胞的最有效、最有说服力的方法。?人的ES细胞可以高水平地表达端粒酶活性，二倍体的人体细胞不表达端粒酶，并且随着年龄的增长端粒变短，而在组织培养达到一定增殖寿命时，就开始衰老。
?与此相反，端粒酶在生殖系和胚胎组织中都有很高的活性。ES细胞中的高水平端粒酶活性证实了它的寿命将超过体细胞。
?ES细胞系的分离效率低
?ES细胞定向诱导分化的理论和技术水平低：随机的，运气。
解决胚胎来源有限的途径：未成熟卵的体外成熟
避免免疫排斥的方法：
（1）Knock-out 胚胎干细胞的组织相容性抗原
（2）Knock-in 受者的组织相容性抗原
（3）与同一来源的造血干细胞一同移植
（4）受者的体细胞核移植
胚胎嵌合技术研究概况
1.定义
?嵌合体动物是指由两种或两种以上具有不同遗传性的细胞系组成的聚合胚发育成的个体。?在卵裂期甚至受精卵期所形成的嵌合体为原发性嵌合体(成体中每个器官都有两种类型的细胞）。
?胚胎发育的晚期，通过组织移植或嫁接等方法所形成的部分组织或器官的嵌合称为次生性嵌合。
2.囊胚显微注射法生产嵌合体
?用显微操作技术将供胚的全部内细胞团注入除去部分内细胞团的受胚囊胚腔中，或将供胚的部分内细胞团注入受胚的囊胚腔中，也可以向受胚囊胚腔中（或卵周间隙）注入16细胞至桑甚胚的卵裂球、胚胎干细胞或已分化的细胞，使其发育为嵌合胚胎的方法即为囊胚注入法。
?囊胚腔注射法嵌合体获得率最高
3.嵌合体技术在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体
对水绍、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类型。
(2)种间移植
用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵，移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。
(3)可作为外源基因的导入方法
把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基因导入的一种重要手段。
(4)生产移植器官
人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克服免疫排斥反应，有望用于器官移植。
我国人类胚胎干细胞指导原则
为保证促进我国人胚胎干细胞研究的健康发展，2003年12月24日科技部和卫生部联合下发了12条《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》。明确了人胚胎干细胞的来源定义、获得方式、研究行为规范等，并再次申明中国禁止进行生殖性克隆人的任何研究，禁止买卖人类配子、受精卵、胚胎或胎儿组织。 近年，国际上对人胚胎干细胞研究的争论激烈，我国对此的态度支持治疗性研究，反对生殖性研究。据科技部有关官员介绍，为规范我国这一领域的研究，"十五"以来，科技部和卫生部与我国医学研究、社会伦理、科研管理专家反复研究论证，依据联合国教科文组织有关讨论和其他国家的相关法规，综合制定出这一指导原则，要求各省、区、直辖市、科技厅(委)、卫生厅(局)有关部门在开展生物医学领域人胚胎干细胞的研究活动中遵守国家有关规定，尊重国际公认的生命伦理准则。 我国人胚胎干细胞研究伦理指导原则 第一条为了使我国生物医学领域人胚胎干细胞研究符合生命伦理规范，保证国际公认的生命伦理准则和我国的相关规定得到尊重和遵守，促进人胚胎干细胞研究的健康发展，制定本指导原则。 第二条本指导原则所称的人胚胎干细胞包括人胚胎来源的干细胞、生殖细胞起源的干细胞和通过核移植所获得的干细胞。 第三条凡在中华人民共和国境内从事涉及人胚胎干细胞的研究活动，必须遵守本指导原则。 第四条禁止进行生殖性克隆人的任何研究。 第五条用于研究的人胚胎干细胞只能通过下列方式获得：（一）体外受精时多余的配子或囊胚；（二）自然或自愿选择流产的胎儿细胞；（三）体细胞核移植技术所获得的囊胚和单性分裂囊胚；（四）自愿捐献的生殖细胞。 第六条进行人胚胎干细胞研究，必须遵守以下行为规范：（一）利用体外受精、体细胞核移植、单性复制技术或遗传修饰获得的囊胚，其体外培养期限自受精或核移植开始不得超过１４天。（二）不得将前款中获得的已用于研究的人囊胚植入人或任何其他动物的生殖系统。（三）不得将人的生殖细胞与其他物种的生殖细胞结合。 第七条禁止买卖人类配子、受精卵、胚胎或胎儿组织。 第八条进行人胚胎干细胞研究，必须认真贯彻知情同意与知情选择原则，签署知情同意书，保护受试者的隐私。 前款所指的知情同意和知情选择是指研究人员应当在实验前，用准确、清晰、通俗的语言向受试者如实告知有关实验的预期目的和可能产生的后果和风险，获得他们的同意并签署知情同意书。 第九条从事人胚胎干细胞的研究单位应成立包括生物学、医学、法律或社会学等有关方面的研究和管理人员组成的伦理委员会，其职责是对人胚胎干细胞研究的伦理学及科学性进行综合审查、咨询与监督。
胚胎干细胞的体外诱导分化模型
胚胎干细胞的体外诱导分化模型马宗源 李祺福(厦门大学生命科学学院福建厦门361005) 胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体,它能通过祖细胞为中介,分化为各种类型的体细胞,可重演体内干细胞的分化过程。自80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演,再加上胚胎干细胞系具有体系简单,影响因子少,可控制,便于研究等特点,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控;可成为器官移植和修复器官的细胞来源;还可用于新型药物筛选。 1 胚胎干细胞的生物学特性 胚胎干细胞具有与早期胚胎相似的结构特征,具有较高的核质比和整倍体核型。体外培养的细胞紧密堆积,呈克隆状生长,具有发育分化的多潜能性和无限制的自我更新能力,碱性磷酸酶染色呈阳性,具有高的端粒酶活性,早期胚胎细胞均表达胚胎阶段特异性抗原SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、T RA-1-81、T R A-1-60等;表达种系转录因子OCT-4,并且可将O CT-4基因作为细胞多能性的一个标志;白介素6型细胞因子家族参与维持调节胚胎干细胞未分化状态。 胚胎干细胞建系的过程中要解决的问题在于体外不断增殖的过程中保持未分化的状态,但是细胞如何维持其未分化状态的机理并不清楚。研究发现主要是通过膜上的特异受体蛋白gp130来发挥作用,细胞因子受体蛋白g p130可激活JA N U S、酪氨酸激酶,JA K-ST A T、M EK/M A P K等信号途径,而JAK/ST A T3和M EK/ ERK信号途径则处于相对平衡的状态。另外,一些未知的膜结合分子也参与胚胎干细胞的增殖与分化。分离纯化及鉴定调节细胞的自我更新及分化的未知分子已成为研究的热点。 2 胚胎干细胞为基础的分化模型 胚胎干细胞要维持其未分化的状态,需要在胚胎饲养层中加入分化抑制因子。一旦改变了维持胚胎干细胞未分化状态的条件,胚胎干细胞首先形成胚胎小体,胚胎小体有外中内三胚层,继续分化可形成多种类型的细胞。在体外分化培养时,可自发形成有节律性跳动的心肌细胞,同时还形成骨骼肌、神经细胞、上皮细胞等。由于体外胚胎细胞可重演体内胚胎细胞的发育过程,并且基因的表达时相与体内的胚胎发育过程是相似的,在这一过程中加入外源的诱导分化因子并与相关的调控基因结合,可使胚胎干细胞分化为各种类型的细胞。现在已初步建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞和造血细胞等体外分化模型。 2.1 神经细胞 体外培养胚胎干细胞可模拟从未定型细胞向功能性神经元转化的过程,并且其基因的表达时相与体内的胚胎发育过程相似。在分化的早期表达N FL、N F M基因,后期则表达N eur ocan基因。维甲酸及神经生长因子可诱导胚胎干细胞定向分化为神经细胞,是常用的诱导分化物,它能上调神经元特异基因的表达,同时下调中胚层基因的表达。将神经元特异的SOX2基因转进胚胎干细胞,再经维甲酸诱导,可表达90%以上的具有神经元标志的神经细胞。可能是外源基因和维甲酸同时拮抗分化抑制因子的作用,阻碍细胞向其他的方向分化,迫使其向神经元的方向分化。维甲酸能诱导胚胎干细胞分化为C-氨基丁酸能和多巴胺能神经元,而维甲酸分别结合无血清培养基和含胎牛血清的培养基培养胚胎干细胞后发现,采用无血清培养时,几乎检测不到分化的多巴胺能神经元的存在;但在有血清培养时,却能检测到大量的多巴胺神经元。这暗示血清中的某些未知的因子和维甲酸共同起到定向诱导分化 化为特定组织细胞,将这些细胞回输体内,从而达到长期治疗的目的。干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂的多。相信随着研究的不断深入,来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且将对克隆动物,转基因动物生产,发育生物学,新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。 参考文献 1 Th omson J A,Itsk ovitz-Eldor J os eph,Shapiro S S,et al. Em bryonic s tem cell lin es d erived from human b las tocysts.S cience,1998,282:1145—1147. 2 Sh amb lott M J,Axelman J,W ang S,et al.Derivation of Plurip otent stem cells from cultured human primordial germ cell.Proc Natl Acad S ci U SA,1998,95:13726—13731. 3 Jack son K A,M i T,Goodell M A.Hematopoietic potential of s tem cells isolated from murie s keletal mus cle.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:14482— 14486. 4 裴雪涛.干细胞研究现状与展望.高技术通讯,2001, (6):93—95. (BH)
人胚胎干细胞研究的临床意义
人胚胎干细胞研究的临床意义 [关键词] 人胚胎干 健康讯: 吕广秀 20XX14上海市解放军第85医院儿科1998年11月，美国James和John Gearhart领导的2个科学小组分别发表论文阐述如何利用囊胚和原始的胚胎生殖细胞培养出可能的人全能型胚胎干细胞（ES cells）和胚胎生殖细胞系（EG cells）［1，2］。ES细胞最引人关注的2条特征是:ES细胞能在体外条件下生长，在原始的去分化条件下能够无限地分裂;同时在体外培养的所有时间内都能保持胚胎来源细胞的一个关键性特征—全能性，即发育成成体中各种细胞的能力。ES细胞的应用前景十分令人鼓舞。胚胎干细胞可以作为研究人类胚胎发育、出生缺陷及胚胎瘤等疾病的新的手段;可以用于至今为止尚未进行的关于的方法;制造人类疾病模型以利用于基础研究、药物开发和毒理学研究，如果克隆技术可以从患者自体组织中获得干细胞，则它们可解决用于治疗退行性疾病的组织短缺以及结束在移植治疗中使用免疫抑制剂;另外干细胞还可以用来作为基因治疗的一种新的基因运载系统。总之，其前景十分广泛。 1 胚胎干细胞的一般定义特征考虑到ES或EG细胞的特性，可以认为有一些表型是所有的ES细胞都应该具有的，其他一些特点可能是属于从不同种属或不同组织中分离出来的某种特定全能性细胞所特有，或表现出在胚胎发育过程中某个特定阶段所具有的特征。一般认为全能性干细胞所应具有的特征如下:（1）来源于一个全能性的细胞群体;（2）具有正常的细胞核型;（3）具永生性，在胚胎状态下能无限制的分裂;（4）培养的细胞株在体外或在畸胎瘤中能自发分化成胚胎外组织（extraembryonic tissues）和分属所有3种胚层的体细胞。但到目前为止，所有已培养成功的哺乳动物细胞中，除小鼠外，灵长类动物ES细胞只满足上述4条标准的前3条。一些研究人员将ES细胞的定义限定为那些能分化成包括生殖细胞在内的所有的细胞。但出于伦理上的原因，来源于人的ES细胞不可能进行试验以验证是否满足这一标准。因此，如果来源于人的细胞能满足其他3条关于ES细胞的一般定义，我们就认为它属于ES细胞。需要指出的是，要从体外培养或畸胎瘤试验验证一个ES细胞能否分化成所有组织类型的细胞是十分困难的，因为不论在体外培养条件下或畸胎瘤中，一些组织都是十分罕见的。 2 胚胎干细胞的最新研究James Thomson和同事于1998年报道利用治疗不孕症所遗弃的囊胚分离出ES细胞。他们所使用的技术与分离小鼠ES细胞相似:将可能
胚胎干细胞的归类
胚胎干细胞的归类 干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三类，对于胚胎干细胞和造血干细胞各属于哪一类，不同的教材和资料说法不同。新课标人教版必修1教师教学用书P31“胚胎干细胞分裂速度快，并且有产生多种分化细胞类型的潜力，因此，它们也被称为多能干细胞。”选修3教师教学用书P73“全能干细胞是可以发育成一个完整个体的未分化细胞，如受精卵。多能干细胞是指能分化成除胎盘之外所有其它组织细胞的未分化细胞，如ES细胞（胚胎干细胞），他的分化能力仅次于受精卵。专能干细胞是指与特定器官和特定功能相关的一类干细胞，如神经干细胞、造血干细胞等。”从中不难看出，胚胎干细胞和造血干细胞分别属于多能干细胞和专能干细胞。 而苏教版教材上是这样解释的：“专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌干细胞；多能干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞等；全能干细胞可以分化为全身200多种细胞，如神经细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官，如胚胎干细胞。” 再看中图版教材上的描述：“全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官，直至形成完整个体的潜能。受精卵便是一个最初的全能干细胞，它可以分化出许多全能干细胞，如胚胎干细胞。提取这些细胞中的任意一个置于子宫内，就可以发育出一个完整的个体。多能干细胞具有分化出多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。专能干细胞只能分化成某一类型的，如神经干细胞只可分化出各类神经细胞。” 从苏教版和中图版教材的内容中可以看出，胚胎干细胞是全能干细胞，造血干细胞是多能干细胞，这和人教版教师教学用书上的叙述相矛盾，和人
胚胎干细胞体外诱导分化综述
胚胎干细胞体外诱导分化综述 摘要：由于胚胎干细胞具有自我更新、高度增值和多向分化的潜能，因此，自20世纪90年代开始，对胚胎干细胞的研究成为生物学领域和医药工程领域研究的一个焦点。本文从胚胎干细胞的分离、体外诱导胚胎干细胞的原理和定向分化的机制、胚胎干细胞体外诱导的方法、定向分化的细胞、应用前景和研究存在的问题对胚胎干细胞进行综述。 关键词：胚胎干细胞；体外培养；诱导分化；应用 干细胞是一种具有多分化潜能和自我更新功能的早期未分化细胞。在特定条件下，它可以 分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官，它包括胚胎干细胞和成体干细胞。前者指早期胚胎的多能干细胞，后者是存在于胎儿和成体不同的组织内的多潜能干细胞这些细胞具有自我复制能力，并产生不同种类的具有特定表型和功能的成熟细胞的能力，能够维持机体功能的稳定，发挥生理性的细胞更新和修复组织损伤作用[4,9,10]。 胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC)是从着床前胚胎内内细胞团(inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞[1]。它能在体外长期不断自我更新,并保持多向分化潜能,可以分化为内、中、外三个胚层的几乎所有类型细胞。自1981年Evans和Kauffman[2,8]用不同的方法首次成功分离得到小鼠胚胎干细胞以来,小鼠胚胎干细胞成为近20年来人们用来研究发育分化、基因表达调控、基因治疗等最理想的模型，并且有大量研究表明小鼠胚胎干细胞可以在体外被诱导分化为绝大多数类型的成体细胞.1998年Thomson等首次成功分离并建立人胚胎干细胞系。自此，人胚胎干细胞不但提供了一个研究人类自身发育分化的良好机会,而且如果人胚胎干细胞能像小鼠胚胎干细胞一样可以在体外诱导形成各种成体细胞,那么利用这些诱导分化形成的成熟细胞将有可能进行细胞和组织替代治疗, 包括糖尿病、帕金森病、早老性痴呆、心血管疾病和肿瘤等多种目前临床上难以治愈的疾病。 1 胚胎干细胞的分离 自Thomson成功分离并建立人胚胎干细胞系后，多年以来，人们研究出很多胚胎干细胞的 分离方法，在这里主要介绍三种： 1.1 分离自胚胎内细胞团 内细胞团又称胚细胞（embryoblast）,是一团于哺乳动物初期胚胎中的一个细胞团块。从早期胚胎内细胞团（inner cell mass,ICM）分离是获得胚胎干细胞的主要途径。由于不同动物的胚胎发育存在差异，因此应注意取材时间。可通过免疫外科手术法、机械剥离法、组织培 养法等方法除去胚胎滋养层细胞获得囊胚内细胞团（ICM）细胞进行体外分化抑制培养。 1.2分离自原始生殖细胞
人胚胎干细胞研究进展
人胚胎干细胞的研究进展 周进学号10170807 【摘要】干细胞( Stem Cell)是一类具有分化潜能和自我复制的早期未分化细胞。胚胎干细胞( Embryonic stem cells, ES细胞)是一种早期胚胎内细胞（inner cell mass, ICM）或原始生殖细胞（primordial germ cell, PGC）经体外分化抑制培养，分离和克隆得到的具有发育全能性的高度未分化细胞。人类胚胎干细胞系的建立是人类发育生物学研究的重大突破,揭示了人体发生发展奥秘的进程,可能为现代临床医疗模式带来革命性的变化。现对人类胚胎干细胞的来源,建系、生物学特性、应用前景及所涉及的伦理学问题作一综述。 【关键词】胚胎干细胞；克隆；伦理学,医学;综述 1、胚胎干细胞的概念 胚胎干细胞是从哺乳动物早期胚胎内细胞团(ICM)或桑椹胚分离出来的、能在体外长期培养的、高度未分化的全能细胞系,可在适合的条件下分化为胎儿或成体的各种类型的组织细胞。 胚胎干细胞属全能干细胞。ESCs 这一名词因其来源于胚胎而得名, 但从研究角度来说, 其概念一直没有一个特殊的标准, 2001 年美国国立卫生院根据Austin Smith 对小鼠ESCs 的研究, 概括了ESCs 的一些基本特征, 对其概念提出了一系列标准[1]: ①、来源于内细胞团或囊胚上胚层; ②、能够无限地进行对称分裂并保持未分化状态( 长期自我更新) ; ③、显示并维持正常、完整( 二倍体) 和稳定的染色体核型; ④、全能的ESCs 能够分化成三个胚层( 内胚层、中胚层、外胚层) 来源的所有细胞类型;⑤、在发育过程中能整合到所有胚胎组织中( 体外经长期培养的小鼠ESCs, 被植入另一胚胎形成嵌合体动物后, 仍能产生所有组织) ; ⑥、具有能克隆形成胚胎细胞系的能力, 并能产生卵子或精子细胞; ⑦、基因克隆, 即一个单一的ESCs 能产生一群具有相同遗传特性的细胞( 克隆) , 这些细胞有着与亲代细胞
小鼠胚胎干细胞培养实验步骤
细胞的原代培养 点击次数：540 作者：佚名发表于：2009-03-06 16:26转载请注明来自丁香园 一、原代细胞培养原理 原代细胞培养是将机体内的某组织取出，分散成单细胞，在人工条件下培养使其生存并不断生长、繁殖的方法。借助这种方法可以观察细胞的分裂繁殖、细胞的接触抑制以及细胞的衰老、死亡等生命现象。 ? 幼稚状态的组织和细胞，如：动物的胚胎、幼仔的脏器等更容易进行原代培养 ? 掌握无菌操作技术 ? 了解小鼠解剖操作技术 ? 了解原代细胞培养的一般方法与步骤 ?了解培养细胞的消化分散 ? 了解倒置显微镜的使用 二、实验材料 ? 实验动物：孕鼠或新生小鼠 ? 液体：细胞生长液（内含20%小牛血清） 0.25%胰蛋白酶 平衡盐溶液 70%乙醇 ?器材：灭菌镊子、剪刀若干把 灭菌培养皿、细胞培养瓶、小瓶、烧杯若干个 吸管若干支 酒精灯 原代细胞培养方法 三、胰酶消化法 （1）胰酶消化法操作步骤——取材 a. 用颈椎脱位法使孕鼠迅速死亡。
b. 把整个孕鼠浸入盛有75%乙醇的烧杯中数秒钟消毒，取出后放在大平皿中携入超净台。 c. 用无菌的镊子和剪子在前腿下作一腹部水平切口，用无菌镊子将皮肤扯向后腿。 d. 用另一无菌的剪刀和镊子切开腹部，取出含有胚胎的子宫，置于无菌的培养皿上。 e. 剔除胚胎周围的包膜（若胚胎较大，应剪去头、爪），将胚胎放于无菌的含有平衡盐溶液的培养皿中。 f. 漂洗胚胎，去掉平衡盐溶液。继续用平衡盐溶液漂洗胚胎直至清洗液清亮为止。 （2）胰酶消化法操作步骤——切割 a. 将部分胚胎转移至一个无菌小瓶中，用平衡盐溶液漂洗。 b. 然后用眼科手术剪刀小心地绞碎胚胎，直到成1mm3左右的小块，再用平衡盐溶液清洗，洗到组织块发白为止。 c. 静置，使组织块自然沉淀到管底，弃去上清。 （3）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养 a. 视组织块量加入5-6倍的0.25%胰酶液，37℃中消化20-40分钟，每隔5分钟振荡一次，或用吸管吹打一次，使细胞分离。 b. 加入3-5ml细胞生长液以终止胰酶消化作用（或加入胰酶抑制剂）。 c. 静置5-10分钟，使未分散的组织块下沉，取悬液加入到离心管中。 d. 1000rpm，离心10分钟，弃上清液。 e. 加入平衡盐溶液5ml，冲散细胞，再离心一次，弃上清液。 f. 加入细胞生长液l-2ml（视细胞量），血球计数板计数。 e. 将细胞调整到5×105/ml左右，转移至25ml细胞培养瓶中，37℃下培养。 （4）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高二生物：胚胎分割和胚胎干细胞
二、重难点提示 重点：1. 胚胎分割的过程 2. 胚胎干细胞的特点和应用 难点：胚胎干细胞的特点和应用
【随堂练习】 1. 胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是（） A. 胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份 B. 胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 C. 胚胎分割技术属于有性生殖，不属于克隆 D. 胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎 思路分析：在胚胎分割时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，所以不能将早期胚胎任意分割成多份；胚胎分割移植可以看作无性生殖；胚胎分割一般要在桑椹胚或囊胚时期进行。 答案：B 2. 北京市某医院接生了一名婴儿，医院为他保留了脐带血，如果后来他患了胰岛素依赖型糖尿病，就可以通过脐带血中的干细胞为其治疗。关于这个实例说法正确的是（） A. 用干细胞培育出人体需要的器官来治疗疾病，需要激发细胞的所有全能性 B. 用脐带血干细胞能治疗这个孩子的所有疾病 C. 如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术 D. 如果要移植用他的干细胞培养出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物 思路分析：用脐带血干细胞培养出人体需要的器官用来治疗疾病，不需要激发细胞的所有全能性。脐带血干细胞不能治疗所有疾病，如意外伤害、毒药伤害等。脐带血干细胞最大的优点就是自体移植不会有免疫排斥反应，因而不需要给他使用免疫抑制药物。 答案：C 例题1 利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的最重要原因是（） A. 细胞生长 B. 细胞特化 C. 细胞分化 D. 细胞增殖 思路分析：胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能，因此利用胚胎干细胞治疗肝衰竭主要是利用其分化特性而实现的。 答案：C 例题2 如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题： （1）A细胞是____________，在进行体外受精前要对精子进行____________处理。 （2）进行胚胎分割时，应选择发育到____________时期的胚胎进行操作。 （3）②指的是____________。 （4）通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是
胚胎干细胞体外培养.
胚胎干细胞体外培养 (一)胚胎干细胞的来源 目前胚胎干细胞的主要来源有：①囊胚的ICM及受精卵发育至桑葚胚之前的早期胚胎细胞；②从胚胎生殖嵴及肠系膜中分离原始生殖细胞PGCs后培养建系的胚胎生殖细胞(embryonic germ cells，EG细胞)，也具有ESCs的特性，可以分化为各种类型的成熟细胞；③体细胞核转移(somatic cell nuclear transplantation，SCNT)至去核卵母细胞后培育出来的全能细胞。其中囊胚的ICM最为常用。 (二)胚胎干细胞的分离 1.分离获取ESCs的时间：以既保证ESCs的全能性又要有足够的细胞数量为原则来确定ESCs分离获取的最佳时间。以ICM为ESCs来源时：小鼠取3～5天囊胚；猪取9～10天囊胚；羊取7～8天囊胚；牛取6～7天桑葚胚或早期囊胚；人取7～10天囊胚。以PGCs取ES细胞时：小鼠取1 2.5天胎儿生殖嵴；大鼠可取10.5天尿囊、中胚层组织块、12.5天背肠系膜或1 3.5～1 4.5天生殖嵴；牛取29～35天胎儿生殖嵴；人取35～63天的生殖嵴。 2.分离获取ESCs的方法：从PGCs分离ESCs的方法常为机械剪切与消化相结合法，即把采取的胚胎组织充分剪碎，采用EDTA、EDTA/胰酶消化。 从囊胚分离ICM的方法主要有三种： (1)免疫外科学方法：体外培养的小鼠胚泡去除透明带后，经兔抗JCR小鼠脾脏细胞抗血清(抗H-26)作用30分钟，移至1∶6稀释的新鲜豚鼠血清中作用30分钟，Hank’s液冲洗，此时胚泡的滋养外胚层呈空泡状，用眼科手术刀挑去死了的滋养层细胞，留存ICM 细胞用于培养。这种方法利用囊胚腔对抗体的不通透性，通过抗体、补体结合对细胞的毒性杀伤作用，去除滋养层细胞，保留ICM细胞进行培养。 (2)组织培养法：在小鼠受精2.5天后切除卵巢，给予外源激素，使胚胎继续发育，但延缓着床，4～6天后，由子宫冲取胚泡进行培养。结果滋养层细胞生长并推开饲养层细胞，在培养皿底壁上铺展；而ICM细胞增殖，垂直向上生长，形成卵圆柱状结构，在显微镜下用细玻璃针挑出这种柱状结构，消化传代。Evans和Kaufman采用这种方法第一个建立了小鼠ESCs系。 (3)显微外科学方法：小鼠受精后3～4天，由子宫冲取胚泡，利用显微操作系统直接从胚泡中吸出ICM细胞进行培养。 由于免疫外科学方法需要特殊的试剂去除透明带和滋养层，易对内细胞群造成损伤，而显微外科学方法需要专门的仪器设备，且对人员的技术水平要求较高，均难以推广应用。组织培养法将胚泡接种在饲养层上，模拟体内胚泡的着床，更接近自然发育过程，内细胞群增殖旺盛，较易获得胚胎干细胞样集落。 (三)胚胎干细胞的培养和建系 ESCs的分离培养和建系是其得以应用的前提。ESCs建系的原理是：将分离获取的ICM 或PGCs与饲养层共同培养，使之增殖而又保持其未分化状态，这样代代相传从而使ESCs
人类胚胎干细胞以及如何诱导获得多功能干细胞
张绪生科2班 1213223 人类胚胎干细胞以及如何诱导获得多功能干细胞 胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs，简称ES或Ek细胞。）胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺中分离出来的一类细胞，也是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团（Inner Cell Mass）的细胞，它具有体外培养无限增值、自我更新和多向分化的特性也具有“全能”的发展潜力。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导为机体几乎所有的细胞类型，所以胚胎干细胞也叫“万能”细胞，可以分化成所有不同种类的体细胞。 由于胚胎干细胞的“全能”性，仅从技术角度来说，用胚胎干细胞来培养人体组织和器官以治疗疾病是最理想的。科学家认为，用胚胎干细胞能培育出全新的细胞和组织，可以为治疗糖尿病、心脏病、癌症、帕金森氏综合征等疾病提供 新方法。 人诱导多功能干细胞合成的方 法有很多，近年来的一些研究有：不 使用病毒载体生成人iPS细胞系；不 含外来DNA的人类iPS细胞；OCT4 基因在干细胞的增殖、分化、应激反 应、凋亡过程中的作用；将iPS细胞 培育成为多巴胺神经元细胞。 目前研究比较透彻的就是鼠的 胚胎干细胞，最新的一项研究是研究 人员成功运用病毒表达转录因子把大鼠成体细胞成功地重编程到多能干细胞状态。从数百个形态类似胚胎干细胞的细胞克隆中，建立了22个类似胚胎干细胞的细胞系。经过进一步筛选、鉴定，最终获得两株符合多能干细胞标准的大鼠iPS细胞系。这些细胞系形态类似小鼠胚胎干细胞，具有跟小鼠胚胎干细胞类似的干细胞标记基因的表达，而且在体外和体内都具有向内、中、外三个胚层分化的能力。可以说成功用人诱导的多功能干细胞培养出了小鼠，图示的就是人诱导小鼠细胞得到多功能干细胞的简单实验步骤。一项最新的研究表明通过一个成熟的NKT细胞重新编程，可诱导产生多能干细胞并能分化成小鼠。NKT细胞的特点是他们的一个不变的NKT细胞特异性抗原受体α链Vα14Jα18基因片段编码的表达。
人类胚胎干细胞基础培训教材1130
人类胚胎干细胞基础技术 高级培训班 2010-12
目录 1. 绪论 (3) 2. 饲养层细胞的制备 (4) 2.1 从胎鼠获得小鼠胚胎成纤维细胞（MEF） (4) 2.2 MEF的传代 (5) 2.3 MEF的冻存 (5) 2.4 MEF的失活 (6) 3. 饲养层细胞的准备 (7) 4. ES/iPS细胞的复苏 (9) 5. ES/iPS细胞的传代 (10) 6. ES/iPS细胞的冻存 (12) 7. 人类胚胎干细胞的无滋养层培养 (13) 7.1 人类胚胎干细胞条件培养基（CM）的收集 (13) 7.2 无饲养层人胚胎干细胞系的培养及传代 (13) 8. 拟胚体的形成 (14) 9. 胚胎干细胞全能性的鉴定 (15) 9.1碱性磷酸酶活性检测 (15) 9.2干细胞表面marker的免疫染色检测 (16) 9.3干性因子的去甲基化程度分析 (17) 9.4干细胞内源基因的表达分析 (19) 9.5端粒酶活性检测 (21) 9.6核型检测 (21) 9.7拟胚体形成 (21) 9.8畸胎瘤形成实验 (22) 10. 干细胞技术培训及服务一览表 (23) 11. 附录 (24)
1.绪论 本操作手册将为您详细介绍人胚胎干细胞/iPS细胞培养的基础知识、技术细节及相关的产品信息。目的是为了让您更好地培养您购买的细胞，请按照此手册进行培养操作直至获得可靠的冻存细胞。上海斯丹赛生物技术有限公司专业提供各类胚胎干细胞/iPS细胞及成套产品服务，为您的干细胞研究提供一站式解决方案。
2.饲养层细胞的制备 材料与仪器 ?成纤维细胞完全培养基，货号EFM-01 ?胰酶，货号M-005-1 ?成纤维细胞冻存液（2x），货号EFFM-01 ?基质胶（Matrigel matrix），BD Pharmingen，货号356235 ?CF-1小鼠胚胎成纤维细胞（MEF），货号MEF-CF1-01 ?T25透气培养瓶，NUNC，货号156367 ?T75透气培养瓶，NUNC，货号156499 ? 2 ml移液管，NUNC，货号159617 ?5ml移液管，NUNC，货号159625 ?10 ml移液管，NUNC，货号159633 ?15ml离心管，货号366036 ?50ml离心管，货号373660 ?冻存管，NUNC，货号377267 ?Thermo-Fisher Finnpipette F3移液器和灭过菌的枪头 ?生物安全柜，货号 ?CO2培养箱，Thermo，HERA cell 150i ?电子计数器，millipore，货号PHCC00000 ?电动移液器，Thermo Scientific Finnpipette C1，货号4580800 ?低速离心机，Thermo Scientific CL10 ?液氮罐，Thermofisher，货号CN50900 2.1从胎鼠获得小鼠胚胎成纤维细胞（MEF） 1. 拉断颈椎处死怀孕12-13天的CF-1小鼠，浸入70％的酒精中消毒。 2. 将小鼠放在超净台无菌的解剖盘中，在腹中线处做一横向切口。 3. 剪开的皮肤拉向切口的上下两侧，提起腹膜，将其剪开，充分暴露腹腔。 4. 找出子宫，一只手用无菌钝口镊子轻轻提起子宫，另一只手持无菌镊子小心分离子宫周围的结缔组织。当两侧子宫都与其相连的组织分离好后，用剪刀将左右两侧的子宫在输卵管与子宫角的衔接处剪下，小心剪下子宫的联体部分，置于无菌的60mm培养皿中。
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/e010466007.html, 胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 作者：王士珍李雪甫陈培 来源：《科技视界》2012年第23期 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称 为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白 (cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然
人胚胎干细胞培养手册
操作指南 运输和保存：人胚胎干细胞（hESCs）和PMEFi被装在含90％FCS和10％二甲基亚砜的冻存管中，hESCs 4×105/管，可接种一个3.5cm培养皿（或六孔板的一个孔），PMEFi 4×106/管，可接种一块六孔板。冻存管用干冰运输，收到后，hESCs投入液氮，PMEFi放入－80℃保存。 培养条件：温度：37±0.5℃ CO2浓度：5.1±0.6％ 相对湿度：85-100% 主要技术： 1．细胞培养： 当进行hESC培养时，总的培养原则必需遵守，所有的操作都应该在相应的细胞培养间和超净台内按无菌技术进行。此外，通过安装空气处理和过滤设备减少空气颗粒制造一个相对洁净的空间。当接触和细胞有关的一切试剂和材料时，应该带手套（包括开冰箱门）。工作间在使用前后要用70％的异丙醇彻底消毒。 2．培养液和材料 所有的培养液和试剂在使用前都要用0.2μm的滤膜过滤；培养瓶和TC材料在拿进培养间之前都应该用70％异丙醇消毒。 3．细胞处理 为了便于操作，最好不要同时处理两个以上的标本。操作时，在室温和低CO2的时间不要太长。所有的细胞离心：室温，500－600g，5分钟。
培养液准备： MEF和hESCs培养液在无菌条件下进行，完成后用0.2μm的滤膜过滤。当准备hESCs培养液时，保持一致性很重要。如有可能，尽量使用相同的试剂。使用满足于附录提供的血清替代品尤为重要。 生长因子应该最后添加，需要强调的是bFGF进行重悬时需要蛋白载体，在少量培养液中不要试图重悬它。 MEF培养液： hESCs培养液： 冷冻培养液：90％FCS+10%二甲基亚砜, 0.2μm的滤膜过滤,4℃保存。 明胶准备： 用超纯水配制0.1％明胶溶液，加热确保明胶完全溶解，使用前高压或0.2μm 的滤膜过滤。 明胶包被：
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展 （姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班） 摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。 关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。ES细胞具有多向分化潜能,可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞,再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为,ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育,基因表达调控,药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗,克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。1998年,T homson和Gearhart2个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系,在国际上引起了轰动。Science杂志将人类ES细胞研究成果评为1999年世界十大科技进展之首,美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域,由此掀起了ES细胞研究的高潮。 1体外诱导ES细胞的原理 在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。这种基因表达差异除由细胞内在发育程序决定外，还受细胞外环境影响和调控，且有时这种外部控制条件或环境对形成特定细胞有着决定性作用。ES细胞体外定向诱导分化的原理，就是选择适当的诱导剂和诱导模式，通过诱导物与细胞表面受体结合或使细胞发生轻度可逆性损伤等，使被诱导细胞按预定的细胞类型方向分化[2]，然后将这些定向分化的细胞进行分离和培养传代，从而得到人们所需要的细胞类型。 2体外诱导ES细胞的方法 体外诱导ES细胞的常用方法是将ES细胞进行悬浮培养或悬滴培养，使其形成类胚体(Embry-oid Bodies,EBs)，该结构的分化过程与体内胚胎的早期发育过程相似。首先将EBs消化成单细胞，然后再贴壁培养，并于不同的培养阶段添加不同种类和不同浓度的化学物质、条件培养基或细胞因子等诱导条件，直接促进ES细胞定向分化为某种特殊类型的细胞；或通过改变培养条件对某些类型的细胞分化起抑制作用，从而高效诱导目的细胞的分化。改变细胞的培养条件使ES细胞进行定向分化的基本策略有三种：一是向培养基中添加生长因子和化学诱导剂等；二是将ES细胞与其它细胞一起进行培养；三是将细胞接种在适当的底物上，以促使细胞中某些特定基因的表达上调或下降，从而引发细胞沿着某一特定谱系进行分化。体外诱导胚胎干细胞的物质有化学试剂诱导法、细胞因
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人类胚胎干细胞基础培 训教材 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
人类胚胎干细胞基础技术 高级培训班 2010-12
目录
1.绪论 本操作手册将为您详细介绍人胚胎干细胞/iPS细胞培养的基础知识、技术细节及相关的产品信息。目的是为了让您更好地培养您购买的细胞，请按照此手册进行培养操作直至获得可靠的冻存细胞。上海斯丹赛生物技术有限公司专业提供各类胚胎干细胞 /iPS细胞及成套产品服务，为您的干细胞研究提供一站式解决方案。
2.饲养层细胞的制备 材料与仪器 成纤维细胞完全培养基，货号EFM-01 胰酶，货号M-005-1 成纤维细胞冻存液（2x），货号EFFM-01 基质胶（Matrigel matrix），BD Pharmingen，货号356235 CF-1小鼠胚胎成纤维细胞（MEF），货号MEF-CF1-01 T25透气培养瓶，NUNC，货号156367 T75透气培养瓶，NUNC，货号156499 2 ml移液管，NUNC，货号159617 5ml移液管，NUNC，货号159625 10 ml移液管，NUNC，货号159633 15ml离心管，货号366036 50ml离心管，货号373660 冻存管，NUNC，货号377267 Thermo-Fisher Finnpipette F3移液器和灭过菌的枪头 生物安全柜，货号 CO2培养箱，Thermo，HERA cell 150i 电子计数器，millipore，货号PHCC00000 电动移液器，Thermo Scientific Finnpipette C1，货号4580800 低速离心机，Thermo Scientific CL10 液氮罐，Thermofisher，货号CN50900 2.1从胎鼠获得小鼠胚胎成纤维细胞（MEF） 1. 拉断颈椎处死怀孕12-13天的CF-1小鼠，浸入70％的酒精中消毒。 2. 将小鼠放在超净台无菌的解剖盘中，在腹中线处做一横向切口。 3. 剪开的皮肤拉向切口的上下两侧，提起腹膜，将其剪开，充分暴露腹腔。 4. 找出子宫，一只手用无菌钝口镊子轻轻提起子宫，另一只手持无菌镊子小心分离子宫周围的结缔组织。当两侧子宫都与其相连的组织分离好后，用剪刀将左右两侧的子宫在输卵管与子宫角的衔接处剪下，小心剪下子宫的联体部分，置于无菌的60mm 培养皿中。 5. 用无菌的剪刀在子宫头与子宫尾分别剪去输卵管及子宫角部分。 6. 将子宫置于15ml离心管中，用10mlPBS洗三遍。 7. 用尖镊子撕开子宫壁和胎膜，取出胎鼠，放在新的培养皿中。 8. 用8mlPBS 将胎鼠洗三遍。
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白(cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然后复合物进入细胞核内，与染色质上的受体结合，从而调控一系列基因的表达，使细胞的表型发生转变。二甲基亚砜（DMSO）是一种含硫的有机化合物，不仅能用于细胞的常规冻存，而且还是一种常用的细胞分化诱导剂，能够诱导ES细胞分化为骨骼肌细胞、心肌细胞等，其作用机制主要是影响c-myc基因表达，降低细胞的内源性聚腺苷二磷酸核苷表达水平。也有研究证明，DMSO能使细胞内储存的钙释放出来，而细胞内钙离子浓度升高在诱导细胞分化中可能起着重要作用。除了RA、DMSO外，还有β-磷酸甘油、维生素C(VC)、地塞米松、维生素K3(VK3)以及2，5-羟基维生素D3等化学试剂，也能诱导ES细胞定向分化为特定类型细