醫(yī)學細胞生物學第15章細胞分化(已修改)
2025-01-25 07:48 本頁面
【正文】 ? 細胞分化的基本概念 ? 細胞分化的分子基礎 ? 細胞分化的影響因素 ? 細胞分化與腫瘤細胞 ? 細胞分化與再生 細胞分化 細胞分化 (cell differentiation)， 是指受精卵在 個體發(fā)育 的過程中產(chǎn)生了在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能及生化特征方面具備 穩(wěn)定性差異 的另一類細胞的過程，是個體發(fā)育的基礎和核心。 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 細胞分化的基本概念 兩個特點 ? “同源 ”細胞 ? “異化 ”過程 細胞分化的概念及一般規(guī)律 Human:1014 cells, 200 cell types 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 在一定條件下可發(fā)育分化成一個完整個體的單個細胞稱為 全能細胞 (totipotent cell) ，如受精卵及 8細胞期之前的胚胎細胞均為全能細胞； 細胞分化顯著規(guī)律：隨著個體發(fā)育的進行，細胞的分化能力逐漸 “ 縮窄 ” ，由 “ 全能 ” → “ 泛能 ” → “ 多能 ” → “ 單能 ” → 終末分化細胞 胚胎干細胞為一類 泛能細胞 ，不能發(fā)育分化成完整個體，但可以誘導分化成多種組織的細胞 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 三胚層的分化 在三胚層形成后，細胞分化潛能受到限制，各胚層細胞只能向特定組織和器官分化稱為 多能細胞 （ pluripotent cell） ,也叫成體干細胞如造血干細胞、神經(jīng)干細胞、間充質(zhì)干細胞等。 造血干細胞 神經(jīng)干細胞 細胞分化顯著規(guī)律：隨著個體發(fā)育的進行，細胞的分化能力逐漸 “ 縮窄 ” ，由 “ 全能 ” → “ 泛能 ” → “ 多能 ” → “ 單能 ” → 終末分化細胞 造血干細胞的分化過程 多能造血干細胞 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 器官形成后，細胞的分化能力進一步受限，在某些組織的局部保留有一些只能定向分化為該種組織細胞的 單能細胞 （ unipotent cell） ,如毛囊細胞、表皮干細胞、小腸隱窩細胞等。 細胞分化顯著規(guī)律：隨著個體發(fā)育的進行，細胞的分化能力逐漸 “ 縮窄 ” ，由 “ 全能 ” → “ 泛能 ” → “ 多能 ” → “ 單能 ” → 終末分化細胞 細胞分化的基本概念 細胞分化的概念及一般規(guī)律 終末分化細胞雖然不具備分化能力，但 核移植實驗（ 體細胞克隆 ） 證實：終末分化細胞的細胞核仍具備全能性，即 全能性細胞核 細胞分化顯著規(guī)律：隨著個體發(fā)育的進行，細胞的分化能力逐漸 “ 縮窄 ” ，由 “ 全能 ” → “ 泛能 ” → “ 多能 ” → “ 單能 ” → 終末分化細胞 核移植實驗的理論和實踐意義 ① 細胞 分化 后 遺傳物質(zhì) 并 沒有發(fā)生不可逆改變 ； ② 卵子 細胞質(zhì) 中含有 激活 基因 表達 活性的控制因子。 ③ 某些細胞的核不能用于移植實驗，說明這些細胞分化后基因組受到損傷，完全喪失了全能性 ? 發(fā)育 過程中的染色體丟失現(xiàn)象 ?馬蛔蟲 染色體 片段的丟失（ 2n =2） ?小麥癭蚊的染色體丟失（ 40 to 8） ?哺乳動物成熟紅細胞核的丟失 核移植實驗的理論和實踐意義 哺乳動物核移植實驗 ——“Dolly”（ 1996年 7月 5日 2022年 2月 14日 ）的產(chǎn)生 植入病人體內(nèi) 體外培養(yǎng) 誘導胚胎干細胞向不同方向分化 未受精的卵子 移除卵子 的細胞核 取自病人的 正常體細胞 體細胞核移植 胚胎 培養(yǎng) 囊胚 卵裂球 內(nèi)細胞團 核移植（體細胞克?。┡c 醫(yī)療性克隆 誘導式多能干細胞 (induced pluripotent stem cells, iPS cells) ? 2022年，日本京都大學山中伸彌（ Shinya Yamanaka)發(fā)現(xiàn)將四個基因送入已分化完全的小鼠皮膚成纖維細胞，即可以把成纖維細胞 重編程 ，變回類似于胚胎干細胞的多能性干細胞，稱之為“誘導產(chǎn)生的多功能干細胞”（ Induced pluripotent stem cells， IPS cells）。 Dr. Shinya Yamanaka, PhD 已分化的小鼠成纖維細胞 攜帶四因子（ Oct3/4，Sox2， Klf4， cMyc）編碼序列的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染細胞 產(chǎn)生誘導的多潛能干細胞 誘導式多能干細胞 (induced pluripotent stem cells, iPS cells) ? 2022年 ,山中伸彌研究團隊再次成功地利用 34個基因?qū)肴祟惼つw細胞 ,將其成功地轉(zhuǎn)變成 iPS細胞 ! 同時，美國 James Thomson研究團隊利用 4個基因?qū)⑷祟愺w細胞重編程為干細胞！ ? 4 ? 2022年底，美國 Gee Daley實驗室從病人門診時取得的皮膚細胞量身訂作一個私人的干細胞庫，將 iPS細胞用于治療人類退化性疾病已邁入真正的臨床新紀元！ Dr. Kazutoshi Takahashi, PhD Human iPSCs ? In 2022 he and John Gurdon were awarded the Nobel Prize for Physiology or Medicine for the discovery that mature cells can be converted to stem cells 誘導式多能干細胞 (induced pluripotent stem cells, iPS cells) 三胚層的分化 細胞分化的基本概念 細胞決定 — 概念 細胞在任何可識別的分化性狀出現(xiàn)之前就已受到約束，只能向特定的方向分化，這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化 , 確定了未來的發(fā)育命運 , 這就是 細胞決定(cell determination) 細胞分化的基本概念 細胞決定 — 概念 肢芽
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