干细胞移植及干细胞的概念
高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第2章 第4节 干细胞工程教案 中图版选修3-中图版高中选修
第四节干细胞工程1．描述干细胞分类。
(重点)2．举例说出胚胎干细胞的移植。
(难点)干细胞的概念及其分类1．干细胞具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。
2．干细胞分类(依据分化潜能的大小)(1)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，如受精卵。
(2)多能干细胞：具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞。
(3)专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞。
[合作探讨]探讨1：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞全能性的大小顺序为？提示：全能干细胞＞多能干细胞＞专能干细胞。
探讨2：各类干细胞都能形成一个完整个体吗？提示：各类功能干细胞都具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞，但只有全能干细胞才具有发育成完整个体的潜能。
探讨3：胚胎发育过程中不同干细胞之间存在怎样的关系？提示：受精卵→全能干细胞→多能干细胞→专能干细胞。
[思维升华]1．对干细胞的理解(1)干细胞是机体内未分化或未完全分化的细胞，它们的增殖和分化，可以实现机体组织细胞的更新，也可以发育成某一组织、器官。
(2)机体内的一般体细胞已经发生了分化，而这种分化一般是不可逆的，所以分化了的体细胞一般失去了分裂增殖能力，即细胞的自我更新能力。
2．干细胞类型比较名称全能干细胞多能干细胞专能干细胞特点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具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞举例受精卵、胚胎干细胞造血干细胞神经干细胞应用用于病人的器官移植等造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段通过神经干细胞移植治疗脑瘫、头颅外伤等病症1．下列关于胚胎干细胞的叙述，哪项是不正确的( )A．动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞B．胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能C．胚胎干细胞的遗传物质在质和量上与受精卵相同D．胚胎干细胞在体外可被诱导分化为不同的组织类型【解析】胚胎干细胞主要来源于囊胚期的内细胞团；由于其分化的全能性，也可在体外培养时诱导为不同的机体组织；细胞分化是基因选择性表达的过程，细胞中的遗传物质并不发生改变。
干细胞的基础知识
干细胞的基础知识干细胞的基础知识干细胞的概念干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。
它包括胚胎干细胞和成体干细胞。
干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。
目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。
最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。
在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。
在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。
胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。
胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。
而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。
然而，这个观点目前受到了挑战。
最新的研究表明，组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能，这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。
干细胞具有自我更新能力（Self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。
干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。
1.1 胚胎干细胞胚胎干细胞（Embryonic Stem cell, ES细胞）当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。
胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。
早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。
而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。
进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未分化细胞。
它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。
研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。
ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。
目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。
什么是干细胞是什么
什么是干细胞是什么干细胞是一种具有自我更新能力和分化成不同细胞类型的特殊细胞。
这些细胞能够通过细胞分裂产生新的干细胞，并且可以分化成各种不同的细胞类型，例如血细胞、肌肉细胞、神经细胞等。
干细胞通常存在于胚胎或成体组织中，并在修复组织和器官功能方面发挥着重要的作用。
人体中的干细胞可以分为两种主要类型：胚胎干细胞和成体干细胞。
胚胎干细胞存在于早期胚胎的内细胞团中，它们具有最广泛的分化潜能，可以发展成为人体内的任何一种细胞。
成体干细胞则存在于成熟组织和器官中，主要起修复和替代损伤细胞的作用。
另外，还有一种称为诱导多能干细胞（iPSCs）的细胞类型，这种细胞可以通过基因转导等技术从成体细胞中重新编程而来，具有类似于胚胎干细胞的分化能力。
干细胞的重要性和潜力在医学和生物科学领域引起了广泛的关注。
干细胞研究为治疗各种疾病和损伤提供了希望。
由于干细胞具有自我更新和分化成各种细胞类型的能力，科学家们利用其潜在的再生医学特性，开展了一系列研究和临床试验。
在再生医学中，干细胞可以用于替代受损的组织和细胞，比如用干细胞治疗心血管疾病、神经系统疾病、运动障碍以及器官缺陷。
干细胞还可以用于药物筛选、疾病模型研究和基因治疗等领域。
通过干细胞技术，科学家们希望能够实现组织修复和再生的目标，为人类健康做出更大的贡献。
然而，干细胞研究仍然面临一些挑战和争议。
首先，获取胚胎干细胞涉及胚胎的损毁，引发了一些伦理和道德方面的争议。
其次，干细胞治疗的临床应用仍然存在一些安全性和效果不确定性的问题。
另外，干细胞的分化和定向发展仍然需要深入的研究和技术改进。
为了推动干细胞研究的进一步发展，许多国家和地区已经采取了相应的政策和法规，以促进其合理和安全的应用。
同时，科学家们也在不断努力，通过改进干细胞培养技术、优化细胞植入方法和使用辅助材料等手段，进一步提高干细胞治疗的安全性和效果。
综上所述，干细胞是具有自我更新和分化能力的特殊细胞。
它们在医学和生物科学领域具有巨大的潜力，可以用于组织修复和再生、药物筛选、疾病模型研究和基因治疗等领域。
细胞的分化(解析版)
第六章细胞的生命历程第二节细胞的分化【学习目标】1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。
自主学习一、细胞分化及其意义1.细胞分化的概念在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在上发生稳定性差异的过程。
2.细胞分化的特点（1）：细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
（2）：细胞分化是一种持久性的变化，发生在整个生命进程中，且胚胎时期分化达到最大限度。
（3）：一般来说，已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡。
（4）：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。
3.细胞分化的意义：（1）生物的基础。
（2）使细胞趋向。
有利于。
4.细胞分化的原因就一个个体而言，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态结构和功能却有很大差异，这是细胞中的基因的结果，既在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
二、细胞的全能性1.细胞的全能性概念细胞经分裂和分化后，仍具有或的潜能和特性。
2.细胞具有全能性的原因细胞内含有。
3.实例（1）植物组织培养①过程（以胡萝卜组织培养为例）②条件：离体状态，给予适当的营养（水、无机盐、植物激素、糖类等物质）和其他外界条件。
③结论：的植物细胞仍具有全能性。
④应用：通过，快速繁殖花卉和蔬菜等作物；拯救濒危物种。
（2）克隆动物的培养（动物体细胞核移植）①过程（以非洲爪蟾的核移植为例）②结论：已分化的仍具有全能性。
三、干细胞1.干细胞的概念干细胞是一类具有能力的细胞，是能生成各种组织器官的原始细胞。
机体内的各种细胞、组织和器官都是干细胞分化发育而来的。
2.特点①具有能力。
②在动物和人体内，数量。
3.实例：人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生。
4.应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
基础医学细胞生物学课件-干细胞
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MEDICAL CELL BIOLOGY
成体中枢神经系统的下脑室区、嗅 球、海马中存在NSC。
NSC的发现，为帕金森病等神经退 形性疾病、脊髓损伤的治疗及组织工程 中的细胞来源带来新的契机。
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第三节 干细胞的医学应用及研究状况
一、干细胞的医学应用
（一）干细胞治疗的途径
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（二）干细胞治疗的特点 1.一次性介入，永久性治疗； 2.不需要完全了解疾病发生的确切机
理； 3.可应用于自身干细胞移植，避免产
生免疫排斥反应。
胚胎干细胞系的建立过程
分离囊胚的内细胞群 分离胚胎生殖腺脊细胞
成体干细胞
与成纤维细胞共培养 ES细胞非分化增殖
胚胎干细胞的鉴定
功能细胞
定向诱导分化
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2.鉴定
a. 具有正常稳定的二倍体核型和带型。 b. 具有较高的端粒酶及碱性磷酸酶活性。
积较小，核质比较大， 核中多为常染色质。 生化特点： a.具有较高端粒酶活性; b. 具 有 不 同 的 生 化 标 志 ： 角 蛋 白 15 、 nestin （ 巢 素蛋白）。
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（二）干细胞的增殖特点
1.缓慢性
干细胞
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脐带血干细胞的临床应用
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如果不储存脐带和脐带血， 这份不可再生的生物资源将被废弃
在您的生命中有些决定是可以延迟 的，但储存脐带和脐带血却并非如 此
脐带和脐带血只能在新生儿出生后 的短短几分钟内采集
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脐带血及脐带，昔日的废弃之物，随着认识的 深入和技术的发展，正在越来越多的发挥出它的 功效，成为一种宝贵的不可再生的生物资源。
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潜在的风险性－－致瘤性
• 某些干细胞，如胚胎干细胞尤其是分化不全 的胚胎干细胞植入动物体内有可能导致畸胎 瘤的形成
• 移植后的干细胞会不会出现移行到不适当的 部位而后分化成的类型与该部位不合的组织 ？
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潜在的风险性－－免疫排斥反应
• 在进行移植治疗的过程中，由主要组织相容 性复合物MHC-I类分子引起的CD8+CTL细胞 识别的严重程度与细胞表面MHC-I类分子表 达水平有关 ，由II类分子激活的CD4+-Thl迟 发性超敏反应，能导致长期的免疫细胞浸润 及炎症因子的释放
与整个细胞的新陈代谢，是否会将某些有害
基因带人人体？
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潜在的风险性－－有害微生物
• 由于目前干细胞移植治疗常用的方式都要对 干细胞进行一定时间的培养保存，为确保临 床使用的人类干细胞的安全、可靠、严格控 制的标准化程序操作显得尤为重要
• 标准化程序操作 • 严格微生物检验
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七、安全性结论
可见，并非所以种类的干细胞均适用于目前 的干细胞移植治疗。
就安全性考虑，间充质干细胞、脐血干细胞 和神经干细胞已经可以作为一种具备安全性 的临床新技术用于移植治疗。
脐带血干细胞的临床应用-精品文档
三、干细胞人体应用史
最早在人体自身进行细胞移植的尝试是在20世 纪80年代。墨西哥学者报道，将帕金森病患者 自身的肾上腺DA的嗜铬细胞移植到脑内黑质一 纹状体区可产生明显的治疗效果。 1969年：第一例骨髓移植（美华盛顿大学多纳 尔.托马斯）；1988年第一例脐血移植（法国、 范可尼氏贫血）；2019年第一例脐血冻存并成 功移植（巴西）等等。
潜在的风险性－－免疫排斥反应
• 在进行移植治疗的过程中，由主要组织相容 性复合物MHC-I类分子引起的CD8+CTL细胞 识别的严重程度与细胞表面MHC-I类分子表 达水平有关 ，由II类分子激活的CD4+-Thl迟 发性超敏反应，能导致长期的免疫细胞浸润 及炎症因子的释放 • 干细胞是否表达这些分子从而引发免疫排斥 反应？
• 干细胞移植治疗可能潜在的风险性主要包括 –1、引起肿瘤的形成 –2、可能发生的免疫排斥反应 –3、异源性有害基因的导入 –4、外界有害微生物的带入
潜在的风险性－－致瘤性
• 某些干细胞，如胚胎干细胞尤其是分化不全 的胚胎干细胞植入动物体内有可能导致畸胎 瘤的形成
• 移植后的干细胞会不会出现移行到不适当的 部位而后分化成的类型与该部位不合的组织 ？
六、脐带血干细胞安全性评价
脐带血干细胞是研究比较早的一类干细胞，其 技术相对比较成熟。 同时由于其自身的特性决定了它的无致瘤性、 低免疫原性以及不存在体外长期培养后遗传稳 定性发生改变的风险，因此脐带血干细胞亦能 满足干细胞移植治疗的安全性要求。
七、安全性结论
可见，并非所以种类的干细胞均适用于目前 的干细胞移植治疗。
干细胞移植的不同治疗方案及其优劣势比较
干细胞移植的不同治疗方案及其优劣势比较干细胞移植（stem cell transplantation）是一种重要的治疗手段，被广泛应用于许多疾病的治疗中。
干细胞移植的基本原理是通过注入干细胞来替代损坏的或功能受损的组织，以促进组织修复和再生。
随着科学技术的进步，不同的干细胞移植方案不断涌现，为病患提供了更多的选择。
本文将介绍几种常见的干细胞移植治疗方案，并对其优劣势进行了比较。
1. 自体干细胞移植（Autologous Stem Cell Transplantation）自体干细胞移植是将患者自身的干细胞收集、处理、冻存，然后再重新移植到患者的身体中。
这种治疗方案具有以下几个优点：首先，自体干细胞移植避免了免疫系统的排斥反应，因为移植的干细胞来自患者自身，不会引发排斥反应。
其次，由于干细胞是从患者自身提取的，不存在道德争议和伦理问题；同时，自体干细胞移植不需要与供体匹配，减少了等待时间和移植成功的风险。
然而，自体干细胞移植也存在一些局限性。
由于干细胞来源于患者自身，因此受到患者本身疾病状态以及年龄的限制。
此外，在某些情况下，患者的干细胞质量可能受到损害，通过移植无法获得预期的效果。
2. 同种异体干细胞移植（Allogeneic Stem Cell Transplantation）同种异体干细胞移植是将来自同一物种不同个体的干细胞移植到患者体内。
与自体干细胞移植相比，同种异体干细胞移植具有以下特点：同种异体干细胞移植可以来源于相关或无关的供体。
与自体干细胞移植相比，同种异体干细胞移植能够提供更多的干细胞资源，普遍适用于更广泛的患者群体。
此外，同种异体干细胞移植还可以通过供体的免疫细胞攻击患者体内的癌细胞，增强治疗效果。
这对于某些白血病等血液系统恶性肿瘤的治疗来说，具有独特的优势。
然而，同种异体干细胞移植也有一些风险和限制。
首先，由于供体和受体之间的遗传差异，同种异体干细胞移植存在免疫排斥的风险，需要进行输注前的免疫耐受性处理。
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干细胞移植及干细胞的概念
干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。
它包括胚胎干细胞和成体干细胞。
干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。
目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。
最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。
在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。
在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。
胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。
胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。
而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。
然而，这个观点目前受到了挑战。
最新的研究表明，组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能，这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。
干细胞具有自我更新能力（Self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。
干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。
1.1 胚胎干细胞胚胎干细胞（Embryonic Stem cell, ES细胞）
当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。
胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。
早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。
而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。
进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未分化细胞。
它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。
研究和利用ES细胞是<BR> 当前生物工程领域的核心问题之一。
ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。
目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。
此后，密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术，使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。
随着ES细胞的研究日益深入，生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。
在98年末，两个研究小组成功的培养出人类ES细胞，保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。
这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。
然而，人类ES 细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议，出于社会伦理学方面的原因，有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。
无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看，
人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响，因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。
1.2 成体干细胞
成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。
成体干细胞在其中起着关键的作用。
在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。
过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。
最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。
成体干细胞经常位于特定的微环境中。
微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。
1.3 造血干细胞
造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。
今年年初，协和医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。
造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。
在临床治疗中，造血干细胞应用较早，在20世纪五十年代，临床上就开始应用骨髓移植（BMT）方法来治疗血液系统疾病。
到八十
年代末，外周血干细胞移植（PBSCT）技术逐渐推广开来，绝大多数为自体外周血干细胞移植（APBSCT），在提高治疗有效率和缩短疗程方面优于常规治疗，且效果令人满意。
与两者相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。
在今年初，东北地区首例脐血干细胞移植成功，又为中国造血干细胞移植技术注入新的活力。
随着脐血干细胞移植技术的不断完善，它可能会代替目前APBSCT的地位，为全世界更多的血液病及恶性肿瘤的患者带来福音
1.4 神经干细胞
关于神经干细胞研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议尚未平息，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。
理论上讲，任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。
脑和脊髓由于血脑屏障的存在使之在干细胞移植到中枢神经系统后不会产生免疫排斥反应，如：给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经干细胞，可治愈部分患者症状。
除此之外，神经干细胞的功能还可延伸到药物检测方面，对判断药物有效性、毒性有一定的作用。
实际上，到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。
2000年年初美国研究人员无意中发现在胰腺中存有干细胞；加拿大研究人
员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于“休眠状态的干细胞”；有些科学家证实骨髓干细胞可发育成肝细胞，脑干细胞可发育成血细胞。
随着干细胞研究领域向深度和广度不断扩展，人们对干细胞的了解也将更加全面。
21世纪是生命科学的时代，也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔前景。
干细胞移植可以治疗的疾病多达60多种。