【正文】 細胞的全能性 —— 生物體的每個細胞都具有能重復(fù)個體的全部發(fā)育階段和產(chǎn)生所有細胞類型的能力。 發(fā)育遺傳學(xué)的研究特點 ? 發(fā)育調(diào)控基因具有保守性 無脊椎動物和脊椎動物，如線蟲、果蠅和人類的發(fā)育途徑基本相同，控制發(fā)育的基因在進化上是保守的，在結(jié)構(gòu)和功能上有很高的同源性。其中早期胚胎發(fā)育過程包括受精、卵裂和胚層分化 ,是發(fā)育的關(guān)鍵階段 , 如哺乳類的早期發(fā)育過程。 什么是發(fā)育？ 發(fā)育遺傳學(xué)的研究特點 ?發(fā)育是生物的共同屬性 發(fā)育貫穿于每個生物體的整個生活史。 ? 從遺傳學(xué)角度來說，發(fā)育是基因按照特定的時間，空間程序表達的過程。 ? 3. 掌握發(fā)育、細胞分化、細胞定向、全能性、多能性等名詞概念。 真核生物體細胞的全能性 細胞命運定向是發(fā)育的基本模式 線蟲的發(fā)育模式 胚胎發(fā)育的遺傳控制 ?一、教學(xué)基本要求 ? 1．了解發(fā)育遺傳學(xué)的研究內(nèi)容、方法及特點；了解 驗及其意義；了解控制果蠅胚胎發(fā)育的三類基因及其作用；了解人胚胎發(fā)育的主要階段及特征；了解人工輔助生殖技術(shù)的基本原理。 ? 2. 熟悉細胞定向的三種途徑；熟悉線蟲和果蠅的發(fā)育模式；熟悉三類干細胞的主要區(qū)別；理解細胞核去分化及再分化的定義。 ? 從生物學(xué)角度來說，發(fā)育是生物的細胞分裂、分化、形態(tài)建成、生長繁殖的一系列過程。研究基因?qū)Πl(fā)育的調(diào)控作用的學(xué)科就是 發(fā)育遺傳學(xué)（ Developmental Geics) 。對有性生殖生物而言，則是從受精卵開始到個體正常死亡。 發(fā)育遺傳學(xué)的研究特點 ? 發(fā)育是基因型與環(huán)境因子的相互作用 從遺傳控制發(fā)育的圖式（ pattern）看，發(fā)育就是基因按嚴(yán)格的時間和空間順序表達的結(jié)果，是基因型與環(huán)境因子相互作用轉(zhuǎn)化為相應(yīng)表型的過程 。 發(fā)育遺傳學(xué)的研究特點 ? 發(fā)育中基因之間的作用 生物發(fā)育過程中的基因與基因的相互作用執(zhí)行了對發(fā)育進程的調(diào)控。 ? 植物細胞的全能性大于動物細胞。他們還發(fā)現(xiàn)從蛙的囊胚（ blastula）細胞中分離的核保持著全能性。 二 . 兩棲動物的核移植 (a) A geic marker first used for Xenopus nuclear transfer experiments. Embryos heterozygous for the plete loss of one set of ribosomal genes have a single nucleolus in their nuclei (left), in contrast to wildtype nuclei (right), which usually have two nucleoli per nucleus representing both nucleolus anizer regions. (b) The first sexually mature adult vertebrate produced by nuclear transplantation. This female frog derived from the transplanted nucleus of a neurula endoderm cell and carried the geic marker shown in a. From Gurdon et al. (1958). From Nuclear Transfer to Nuclear Reprogramming: The Reversal of Cell Differentiation 1996年英國蘇格蘭愛丁堡羅斯林研究所 (Roslin Institute)的 Wilmut, I利用綿羊的乳腺細胞的細胞核成功地克隆了一只小羊“多利 (Dolly)”。戈登（ John B. Gurdon）和日本科學(xué)家山中伸彌（ Shinya Yamanaka）獲獎，獲獎理由為“發(fā)現(xiàn)成熟細胞可被重編程變?yōu)槎嗄苄浴薄?1960年他從牛津大學(xué)獲得博士學(xué)位，曾在加州理工學(xué)院做博士后。目前他供職于劍橋 Gurdon研究所。 1987年他從神戶大學(xué)獲得 MD。 1993年他從大阪市立大學(xué)獲得博士學(xué)位，之后他曾供職于美國舊金山Gladstone研究所和日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)。 ? s/2022/ ? ? 今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒給兩位發(fā)現(xiàn)“成熟、特化的細胞能夠被重編程為可發(fā)育成身體組織的非成熟細胞”的科學(xué)家。 ? 1962年，約翰 在一項經(jīng)典實驗中，他將一個青蛙卵細胞的細胞核替換為成熟腸細胞的細胞核。該成熟細胞的 DNA仍含有發(fā)育成青蛙所需的全部信息。令人驚訝的是，通過導(dǎo)入僅僅少量的基因，就可以將成熟細胞重編程為多能干細胞，即可發(fā)育成為身體各種組織的非成熟細胞?，F(xiàn)在，我們知道成熟細胞并不需要永遠局限在它的特化功能里。通過重編程人體細胞，疾病研究的新機遇獲得實現(xiàn)，診斷與治療的新方法獲得發(fā)展。在受精后的第一天里，這些組成胚胎的非成熟細胞，每一個都具有發(fā)育成成熟生命體中各種細胞類型的能力，這一類細胞被稱為 多能干細胞 。之前，這趟從非成熟細胞到 特化細胞 的旅程被認為是單一方向的。 ?青蛙的逆發(fā)育 ? 特化細胞功能的不可逆轉(zhuǎn)一度被當(dāng)成是教條，約翰 他曾假設(shè)，細胞的基因組或許仍然含有其發(fā)育成生命體各種類型的細胞的所需要的全部信息。該卵細胞發(fā)育成一只功能完全的克隆蝌蚪并最終長成如同實驗培養(yǎng)出的成體青蛙。 ? 戈登這次里程碑式的發(fā)現(xiàn)一開始是受到質(zhì)疑的，但經(jīng)過其他科學(xué)家的確認，人們接受了他的發(fā)現(xiàn)。戈登的研究告訴我們，一個成熟特化細胞的細胞核是可以被逆轉(zhuǎn)到非成熟、多能化的狀態(tài)。有沒有可能讓一個完整的細胞回退到多能干細胞呢？ ?往返旅程 —— 成熟細胞返回干細胞狀態(tài) ? 在戈登的發(fā)現(xiàn) 40余年后，山中伸彌在一項突破性的研究中回答了這個問題。這些干細胞最初是由 Martin Evans（ 2022年諾獎得主）從小鼠身上分離得到。當(dāng)幾個這樣的基因被鑒別出來后，他進行了測試，以確定它們是否能夠重編程成熟細胞變成多能干細胞。他們在顯微鏡下檢測了結(jié)果，最終發(fā)現(xiàn)其中的一個組合起作用，而其“處方”是驚人的簡單。完整、成熟的細胞可被重編程成多能干細胞這一發(fā)現(xiàn)在 2022年一經(jīng)發(fā)表，立即被認為是一個重大的突破。雖然它們的基因組在發(fā)育中經(jīng)受了修改，但這些修改并不是不可逆的。 ? 近年的研究顯示， iPS細胞能夠生成機體所有不同種類的細胞 。 iPS細胞也能從人體細胞中獲得。這些細胞對于理解疾病機制提供了無價的工具，從而為開發(fā)醫(yī)學(xué)療法提供了新機會。實驗一共移植了247/277（？） 個卵，多利是其中唯一成功的一頭 ,可見難度是很大的。 這是世界上第一例成年山羊體細胞克隆出的 “ 元元 ” ，但由于肺部