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信号轴在调节干细胞迁移及发育中的作用

信号轴在调节干细胞迁移及发育中的作用
信号轴在调节干细胞迁移及发育中的作用

东南大学学报(医学版)

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[收稿日期]2011?03?24 [修回日期]2011?03?31

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81071493)

[作者简介]孟晨(1986),男,江苏徐州人,在读硕士研究生。E?mail:zeitou008@https://www.doczj.com/doc/7a7874306.html, [通信作者]吴小涛 E?mail:wuxiaotao@https://www.doczj.com/doc/7a7874306.html, ·综 述·

SDF?1/CXCR4信号轴在调节干细胞

迁移及发育中的作用

孟晨1,吴小涛2

(1.东南大学医学院,江苏南京 210009;2.东南大学附属中大医院骨科,江苏南京 210009)

[摘要]基质细胞衍生因子(SDF?1)可以与其受体CXCR4结合,形成SDF?1/CXCR4信号轴,并在调控干细胞/前体细胞定向迁移至靶器官,促进正常组织发育及损伤组织器官修复的病理生理过程中发挥着重要的作用。作者就SDF?1/CXCR4信号轴在生理及病理条件下干细胞迁移中的作用进行综述。

[关键词]SDF?1/CXCR4信号轴;干细胞/前体细胞;细胞迁移;文献综述

[中图分类号]R329.2 [文献标识码]A [文章编号]1671?6264(2011)04?0625?05

doi:10.3969/j.issn.1671?6264.2011.04.026

在高等生物的生长过程中,干细胞及其他定向发育的祖细胞必须从他们产生的区域迁移至特定的区域并增殖分化成特定的器官或组织。在成体许多组织中的干细胞池内存储有许多多能干细胞和定向祖细胞,当需要组织再生和修复时,这些细胞就会扩增并迁移至特定区域。Kucia等[1]的研究发现,在胚胎发育的过程中就有一部分干细胞被储存起来以便将来需要时被动员起来发挥作用。另外,干细胞的定向迁移也是许多疾病的特征,如肿瘤转移就是依靠肿瘤干细胞(tumor stem cell,TSC)的定向迁移实现的。因此,理解这种干细胞的定向迁移是怎样产生及在这些机制中是否存在一些共同特征相当重要。1 SDF?1及其受体CXCR4的结构SDF?1也叫作基质细胞衍生因子1或CXCL12,属于CXC趋化因子家族成员,其分子结构为N端两个半胱氨酸(CY)之间被另一个氨基酸残基X所分隔,由骨髓基质细胞产生,其最初被认为是B系祖细胞的生长因子。SDF?1的两个异构体SDF?1α和SDF?1β在调节表达和功能方面均相同[2]。CXCR4为SDF?1的特异性受体,其基因编码352个氨基酸。在人体内,其编码基因位于人染色体2q21,是高度保守的G蛋白偶联的第7跨膜区受体。CXCR4表达于骨髓、脐血和动员的外周血来源的CD34+细胞表面,还可在多种非造

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血细胞和器官上表达[3]。SDF?1与CXCR4具有高度的亲和力,两者特异性结合,形成SDF?1/CXCR4轴,启动细胞内信号转导系统,发挥多种生物学功能,与胚胎发育、炎症反应、HIV感染、造血细胞调控以及干细胞的迁移等有密切关系。

2 SDF?1/CXCR4信号轴在胚胎发育各系统中的作用

McGrath等[4]发现,SDF?1和CXCR4广泛表达于胚胎发育的整个过程中。在胚胎发育还处于胚泡阶段时,在青蛙、鸡、斑马鱼及老鼠的胚胎中就已经有SDF?1及CXCR4的表达。SDF?1及CXCR4都表达于内胚层来源的胚胎干细胞,而且SDF?1能够增强这些细胞的生存率并促使其发生迁移[5]。因此,SDF?1/CXCR4信号轴在发育早期就已经在干细胞中发挥重要作用。除了在干细胞迁移、发育及器官形成中发挥作用,对各个不同的组织而言,SDF?1/CXCR4信号轴也发挥着一些组织特异性的作用。在神经系统的发育过程中,SDF?1/CXCR4信号轴也可以作为轴突导向线索[6]。通过比较敲除SDF?1/CXCR4基因老鼠的表型发现,最主要的异常表现在小脑的发育上[7]。在这部分脑组织的发育过程中,小脑颗粒细胞祖细胞定植于软膜下一个被称为外颗粒细胞层的区域并不断增殖。一旦祖细胞库扩张到一定程度,有丝分裂后细胞便向内迁移并形成内颗粒细胞层。内颗粒细胞层是成熟颗粒细胞正常所在的区域。然而,在SDF?1或CXCR4缺陷的老鼠中,颗粒细胞祖细胞在早期就向内迁移,并异位定植于Purkinje细胞层。CXCR4表达于在外颗粒层中分化的祖细胞,而SDF?1则由脑膜合成和分泌。因此,SDF?1介导的化学诱导作为一个信号可以使祖细胞存在于外颗粒细胞层[6]。如果SDF?1/CXCR4信号轴被阻断,则祖细胞不再仅仅固定在外颗粒细胞层,并且对其他趋化因子产生反应从而导致其不适当的早期向内迁移。

SDF?1调控干细胞迁移也是外周神经系统的一项特征。因CXCR4是由神经嵴衍生的DRG祖细胞分泌,而这些祖细胞由背侧神经管迁移而来;SDF?1则由间充质细胞表达并沿着他们迁移的路径分布[8]。当SDF?1/CXCR4信号轴被阻断时,DRG神经元的迁移也被阻断,进而导致在小鼠中形成异常的DRG细胞[9]。胚胎DRG神经元既表达SDF?1又表达CX?CR4,这表明SDF?1/CXCR4信号轴对这些细胞有某种潜在的自分泌作用[10]。实际上,在体外培养环境中,当SDF?1/CXCR4信号轴被阻断时,能显著降低这些神经元的存活率。因此,在发育的不同阶段,SDF?1能够对祖细胞迁移、轴突生长及DRG神经元的生长产生各自不同的作用。

SDF?1介导的信号通路在造血干细胞(hematopoi?etic stem cell,HSC)的发育过程中也发挥着重要作用。在哺乳动物中,最原始的HSC在卵黄囊中就已出现,并且在几天后局限在一个称为“主动脉?性腺?中肾(AGM)”的结构内。在妊娠第二期,HSC从AGM迁移到胎肝,并成为这一时期主要的造血器官。在妊娠第二期末的时候,HSC离开胎肝并移居到骨髓内。在缺乏SDF?1或CXCR4的小鼠中,HSC能够正常从AGM 迁移到胎肝,但却不能进一步迁移至骨髓内[11]。这提示HSC从胎肝迁移至骨髓需要SDF?1/CXCR4信号轴的作用,这与在骨髓细胞中观察到的SDF?1的广泛表达一致。除此之外,SDF?1/CXCR4信号轴对白细胞的发育有着组织特异性的作用,在CXCR4敲除小鼠中存在B淋巴细胞生成缺陷[12]。一个有趣的现象是,在SDF?1或CXCR4敲除的小鼠中存在血管发育缺陷,这最初是在消化系统中发现的[13]。与这一现象一致的是,在卵黄囊血岛中的成血管细胞以及胚胎干细胞来源的内皮细胞中,已经发现有CXCR4受体的表达。在后一种情况中,表达CXCR4的内皮细胞能够沿着SDF?1浓度梯度进行迁移。因此,SDF?1/CXCR4信号轴对胚胎中血管形成的发育有着重要作用。

3 SDF?1/CXCR4信号轴与成体干细胞迁移

SDF?1/CXCR4信号轴在胚胎发育器官形成过程中对调节干细胞的迁移和发育有着重要作用。但是,在成体组织中也有干细胞存在,当机体处于创伤、感染等应激条件下,这些细胞可以被动员起来发挥修复作用以维持机体内环境稳定。绝大多数血细胞的寿命比较短,因此,HSC就要不断被动员起来并分化成各种血细胞以维持内环境的稳定,或是在应激条件下,如创伤、感染等,迅速动员起来产生大量白细胞。正如前述,成人骨髓中的HSC处在SDF?1/CXCR4信号轴的调控之下,当这一信号轴被阻断后,HSC可以迁移至外周血中。这是成人体内许多干细胞介导的修复程序的基本模式。实际上,除了HSC以外,在成体骨髓中还有其他类型的干细胞可以用来发挥组织修复作用[14]。这些干细胞都表达CXCR4受体并能沿着SDF?1浓度梯度迁移至损伤区域并发挥修复作用。以内皮细胞修复损伤血管为例,血管损伤部位的血小板释放SDF?1,在骨髓或机体其他部位的内皮细胞祖细

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胞就可以沿SDF?1浓度梯度迁移至损伤区域[15]。陈中璞等[16]研究发现,猪骨髓间充质细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)在体外条件下生长稳定,传代后仍保持未分化状态,有分化成心肌样细胞的潜能。在心肌梗死中,梗死部位的SDF?1表达明显升高,骨髓中的BMSC能够迁移至损伤区域发挥修复作用。有研究表明,表达CXCR4的BMSC甚至可以在中风后穿过血脑屏障进入脑组织[17]。实际上在骨髓中,一部分表达CXCR4的细胞也可以表达一些神经标记物如巢蛋白,在中风发生后,这些细胞可以迁移至外周血内[18]。在这种情况下,脑组织中SDF?1的表达由血管周的星形细胞上调[19]。从骨髓中迁移出的这些细胞很可能为新生神经元的来源。但是一般来说,由于血脑屏障的存在,骨髓并不是最合适的神经祖细胞的储存池,除非当损伤以后血脑屏障变得暂时性的通透性增加。人们一直认为,高等动物一旦成熟以后,脑组织中就不再有新的神经元产生,但目前有研究表明并不是这样。在室下区(subventricular zone,SVZ)和齿状回的亚颗粒区及可能的其他的一些区域,仍有一部分的神经祖细胞可以分化成新的神经元、少突胶质细胞和颗粒细胞[20]。实际上在SVZ和齿状回的神经干细胞表达各种趋化因子受体,包括高水平的CXCR4受体[21]。以齿状回为例,绝大多数CXCR4是由幼稚的神经胶质干细胞及其子细胞包括快增殖细胞、神经母细胞及幼稚颗粒神经元所表达。此外,齿状回的神经细胞还表达SDF?1[22]。在成人齿状回中SDF?1与CX?CR4的紧密联系提示,SDF?1/CXCR4信号轴是调节成人这部分脑组织神经再生的重要因素。近期的研究表明,SDF?1实际上储存在齿状回神经元的神经递质囊泡中,包括齿状回的γ氨基丁酸能中间神经元例如篮状细胞和颗粒细胞[23]。

在脑的一些病理情况下,SDF?1/CXCR4信号轴对脑的神经再生也有重要作用。例如对中风后发生的神经变性,大脑会尝试自我修复。这一过程包括从SVZ 来源的内源性神经祖细胞迁移至需要修复的部位例如脑梗死区周围[24]。脑损害区附近被激活的星形细胞分泌趋化因子如SDF?1作用于内源性神经祖细胞表达的趋化因子受体之上,并刺激它们定向迁移至损害区域[25]。此外,治疗中风的方法之一是引进外源性神经祖细胞到脑组织内,这些细胞可能能够参与脑组织的修复过程。这些可以通过体外培养而扩增的神经祖细胞同样可以表达趋化因子受体,因此它们可以循趋化因子浓度梯度而归巢至脑组织中特定的区域[26]。人们已经在中风导致脑损害的区域内发现表达CX?CR4的神经祖细胞,并且当SDF?1/CXCR4信号轴受干扰后能够阻断这一募集反应[27]。神经祖细胞的迁移不仅在神经变性的修复过程中发挥作用,而且在脑组织脱髓鞘后的脑修复过程中也产生重要作用。有人认为,伴随脱髓鞘损害而来的炎症反应可以作为趋化因子的来源,并吸引祖细胞形成少突胶质细胞来促使髓鞘再生。有研究表明,少突胶质细胞祖细胞能够表达如CXCR4之类的趋化因子受体,趋化因子能够对这些细胞产生趋化作用[28]。当向侧脑室内注入少突胶质细胞祖细胞以后,这些细胞能够迁移至发生脱髓鞘损害的部位并发育成少突胶质细胞。

4 SDF?1/CXCR4信号轴与疾病

在许多与干细胞不适当的迁移和发育有关的疾病当中,SDF?1/CXCR4信号轴也发挥重要作用。一个最典型的例子就是肿瘤。肿瘤的生长依赖于“TSC”,这些TSC可以引起原位癌,也可以转移种植至机体其他部位形成转移癌。大量的证据表明SDF?1/CXCR4信号轴能够促进肿瘤的生长[29]。许多肿瘤都能产生SDF?1,这些SDF?1可以发挥类似自分泌的作用促进肿瘤的生长,同时还可以促进肿瘤血管的生成以进一步促进肿瘤生长,这也同时提示CXCR4也发挥重要作用。更引人瞩目的是,TSC能够表达CXCR4的可能性使他们可能沿着SDF?1浓度梯度迁移并向远处转移。很显然,这些区域不是随机的,而是像肺、肝、骨髓或淋巴结等能组成性高表达SDF?1的区域。而且,肿瘤内的缺氧环境可以使许多不同的TSC在HIFα的诱导下高表达CXCR4,这一过程可以帮助TSC归巢到像骨髓等高表达SDF?1的区域[30]。

在肺纤维化中,肺内成纤维细胞样细胞的异常发育产生成纤维样病灶和异常的肺重塑,并最终导致致命的肺功能障碍[31]。造成这种异常成纤维细胞产生的根源为一种被称作纤维细胞的循环成纤维细胞样祖细胞。这种细胞是一种循环间充质细胞,能够表达CXCR4并能归巢到高表达SDF?1的区域[32]。尽管目前原因还不清楚,但是在肺纤维化中肺组织不断表达SDF?1并吸引纤维细胞生长。在动物模型中,CXCR4拮抗剂能够减少肺内纤维细胞的浓集和肺纤维化。5 前景与展望

SDF?1/CXCR4信号轴在机体正常发育过程、成体的正常修复过程以及与干细胞相关的疾病中都发挥着重要作用。既然SDF?1/CXCR4能介导诸多干(祖)细胞的迁移和归巢,那么BMSC在椎间盘内的迁移是否

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孟晨,等.SDF?1/CXCR4信号轴在调节干细胞迁移及发育中的作用万方数据

也同样受控于该信号轴的趋化,以及能否通过SDF?1/ CXCR4信号轴调控BMSC在椎间盘内的迁移和分布呢?椎间盘由中胚层脊索细胞和包裹其周的BMSC经过迁移、分化等过程发育而来,并且刚诞生的椎间盘内还存在广泛血供[33?34]。前文的一些证据提示我们SDF?1/CXCR4信号轴可能在早期就潜在调控着椎间盘形成发育过程中的诸多细胞迁移。此外,研究显示,近80%的退变椎间盘会再次出现大量血管长入[33],特别在椎间盘源性疼痛病例还常伴有感觉神经与淋巴细胞浸润。而目前对此的解释局限于浸润的血管内皮祖细胞可分泌VEGF、神经生长因子等促进血管神经生长[35],这显然尚未说明神经祖细胞迁移进入退变椎间盘内的始动原因。然而,SDF?1/CXCR4信号轴介导的干(祖)细胞迁移及发育的机制启发我们,退变椎间盘很可能也因局部损伤或加重的缺血缺氧而形成SDF?1的表达梯度,后者趋化高表达CXCR4的血管、神经祖细胞长入退变椎间盘,甚至还潜在调控着移植的BMSC在椎间盘内迁移、分布与归巢。目前,这些假设还有待于进一步研究证实。

随着对SDF?1/CXCR4信号轴的研究不断深入,其在干细胞的定向迁移、归巢及在靶器官内的增殖、存活、分化的整个过程中的作用不断被揭示。而目前干细胞在治疗各种损伤组织再生修复的研究中已取得初步成效。而且研究表明,SDF?1/CXCR4信号轴参与了组织缺血损伤后血管的新生和干细胞的募集过程。因此,SDF?1/CXCR4信号轴与干细胞治疗相结合,将为各种组织损伤的再生修复提供一个新的治疗策略和手段。

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《东南大学学报(医学版)》简介

《东南大学学报(医学版)》(以下简称本刊)前身为《南京铁道医学院学报》,随着南京铁道医学院与东南大学合并,原刊于2001年9月更改为现刊名。本刊是教育部主管、东南大学主办的国家级综合性医学学术期刊,主要刊登基础医学、临床医学、公共卫生与预防医学、中西医结合、药学等方面的研究成果及技术新方法、病例报告、综述等,并以分子遗传、影像医学、心脏介入、急诊医学为办刊特色。本刊为中国科技论文统计源期刊,即中国科技核心期刊,多年来一直被《中国核心期刊(遴选)数据库》、《中国学术期刊综合评价数据库》、《中国科学引文数据库》、《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》、《中文科技期刊数据库》、《万方数据资源系统》、《天元数据网》全文收录,同时被《中国药学文摘》、《中国医学文摘》各分册收录。

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926·孟晨,等.SDF ?1/CXCR4信号轴在调节干细胞迁移及发育中的作用

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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

胚胎干细胞培养有新法

胚胎干细胞培养有新法 2010-12-22 来源:科技日报责编:杨婷 据美国每日科学网12月19日报道,美国研究人员发现,利用软凝胶基质代替硬培养皿来培养小鼠胚胎干细胞,无需添加昂贵的生长因子,便可让干细胞培养物长时间维持同质的多能状态。研究人员表示,这一技术在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。相关论文发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。 干细胞研究面临的主要障碍就是如何让小鼠胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。多能干细胞可自发地分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型,长期以来,科学家都是利用一种被称作生长因子的化学物质来维持干细胞的多能态不变,但即便如此,培养出来的干细胞还是会很快进入各自的分化阶段,呈现出不同的基因表达和形态,这种多样性分化使得干细胞培养物很难被诱导生成所需的特定组织。 该研究负责人之一、伊利诺伊大学基因组生物学研究所动物科学教授田中哲也表示,可以从培养一群同质的未分化细胞入手,诱使其分化成特定的细胞类型以实现临床应用。 研究小组发现,多能小鼠胚胎干细胞喜欢“抱团”黏附在一起,而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快,于是他们决定对小鼠胚胎干细胞进行机械学研究而非化学研究。由于干细胞比成熟细胞要柔软10倍,研究人员猜测是否是培养皿和细胞之间的机械力刺激了细胞分化,并通过前期研究证实,即使很小的机械力也可诱导细胞分化。 接下来,研究小组将小鼠胚胎干细胞分成3组进行平行试验:第一组用加入了生长因子的常规培养基培养;第二组采用与这些细胞同样硬度的软凝胶基质进行培养,并加入生长因子;第三组同样用软凝胶基质培养,但没有加入生长因子。结果显示,即使缺乏生长因子,利用软凝胶基质培养的干细胞在3个多月传代20次后仍能表现出更明显的同质性和多能性。 研究合作者、伊利诺伊大学机械科学和工程系教授王宁(音译)说,这体现了事物的两面性:机械力能够诱导分化,但如果降低培养基和干细胞之间的机械力,就可以将干细胞保持在多能状态。这项研究证实了在干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子。在活的有机体中,细胞只在短期内分泌生长因子,而机械力则始终在影响每个细胞。 研究小组下一步打算利用这种新技术来培养诱导多能干细胞(iPS),虽然iPS 细胞医学应用前景广阔,但也是出了名的难以培养。田中哲也说:“我们可以试

1-1-1生长素的发现及其作用课时训练(中图版必修3)

第一单元生物个体的稳态与调节第一章植物生命活动的调节 第一节生长素的发现及其作用 考查知识点及角度 难度及题号 基础中档稍难生长素的产生、分布和运输1、2、45、78生长素的作用及特点63 1 ?如下图表示将云母片(具不透水性)以不同方式插入燕麦胚芽鞘,分别给以图中光照,经 过一段时间,下列描述正确的是 解析本题主要考查了生长素的运输特点。单侧光照射胚芽鞘时,能使生长素产生一定 程度地横向运输,使尖端背光一侧比向光一侧生长素分布得多,从而造成胚芽鞘弯向光源生长。 答案B 2?用同位素14C标记的吲哚乙酸来处理一段枝条的一端,然后探测另一端是否含有放射性14C的吲哚乙酸存在,枝条及位置如右图。下列有关处理方法及结果的叙述正确的是 ()° A ?处理甲图中A端,不可能在甲图中B端探测到14C的存在 B ?处理乙图中A端,能在乙图中的B端探测到14C的存在 A .甲左弯生长, B ?甲直立生长, C ?甲直立生长, D ?甲直立生长, 乙不生长,丙左弯生长,丁左弯生长 乙不生长,丙直立生长,丁直立生长 乙左弯生长,丙左弯生长,丁左弯生长 乙左弯生长,丙直立生长,丁左弯生长

14 C ?处理乙图中的B端,能在乙图中的A端探测到C的存在 14 D ?处理甲图中的B端,能在甲图中的A端探测到C的存在 解析图甲A为形态学上端,B为形态学下端;乙中A为形态学上端,B为形态学下端。 生长素在植物体的运输是极性运输,在植物体内只能由形态学上端运向形态学下端。 答案B 3?图甲为接受单侧光照的胚芽,图乙为水平放置一段时间后的胚根,下列关于生长素 作用的表述错误的一项是()。 A ?相同浓度的生长素对a处和c处的作用效果可能 不同 B? a侧生长素浓度降低,抑制生长 C ? b侧生长素浓度升高,促进生长 D ? c、d两点生长素浓度相同,促进生长 解析根与茎对同一浓度的生长素敏感性不同,故相同浓度的生长素对a处和c处的作用效果可能不同。低浓度生长素促进生长,a侧生长素浓度降低不可能抑制生长。b侧生长素浓度升高,促进生长,表现出向光性。c、d两点生长素浓度相同,促进生长,使根 垂直向下生长。 答案B 4?下图表示有关生长素的一项实验。经过一段时间后,图中甲、乙、丙、丁四个切去尖端 的胚芽鞘中弯曲程度最大的是( )。 A ?甲B.乙 C .丙 D ?丁 解析在a、b、c、d四块琼脂块中,a的生长素浓度大于b的生长素浓度,c的生长素 浓度等于d的生长素浓度。所以a> c= d> b,即弯曲程度最大的是甲。 答案A 5?植物扦插繁殖时,需要对插枝进行去除成熟的叶片、保留芽和幼叶等处理,这样可以促 进插枝成活。其原因是( )。

小鼠胚胎干细胞培养

以下培养针对于小鼠的R1胚胎干细胞系,其它胚胎干细胞的培养可以参考。不过人的胚胎干细胞培养不可以采用下面的protocol,需要用专用的protocol和培养基。 一般培养--维持ES细胞处于未分化状态 ES细胞培养用含有LIF(白血病抑制因子)和Feed细胞的培养基(高糖)来阻止细胞的分化。为细胞提供包被有0.1%明胶的平板作为粘附细胞的基质。建议每2-3天从达到80%-90%融合的平板按1:8的比率传代细胞一次,细胞传代以后,在将细胞接种在0.1%明胶包被的培养皿之前,通过预先将细胞接种在没有经过包被的组织培养板2个小时,使分化细胞粘附,从而将分化和未分化细胞分开。将细胞全程置于37℃,5%CO2,100%湿度条件下培养。如果在Feed细胞,那么就需要采用MMC进行处理,抑制Feed细胞增殖,但仍然能保持其分泌LIF因子的活性。下文中暂不提及Feed细胞。Feed细胞可以来源于STO细胞或原代胚胎成纤维细胞。 培养基 ES: 配制一20×不含DMEM,HS,LIF的溶液(该溶液也能用于EB培养基--见下文)。分装在50ml 离心管中,(稀释为2×,每管42ml),贮存在-20℃。通过将21ml该溶液,HS和LIF加入450ml DMEM中制备培养基,0.22 μm滤膜过滤。贮存于4℃,时间不要超过2周。 贮存液 DMEM(高糖) 马血清(HS) L-谷氨酰胺(200mM) MEM NEAA(10mM) HEPES(1M) β-巯基乙醇(55Mm) PEST LIF 复苏细胞 细胞被冻存在10%二甲基亚砜(DMSO)中防止结晶的形成,结晶的形成会损害细胞。然而,二甲基亚砜对细胞有毒性,快速的进行细胞复苏是很重要的。 步骤: 1.从液氮中取出一管细胞; 2.将冻存管置于37℃水浴中2分钟(或放到管内溶液恰好完全溶解); 3.将细胞转移到一15ml Falcon管中; 4.加入5ml ES培养基(用培养基冲洗冻存管); 5.离心3分钟; 6.弃上清,用2ml ES培养基重悬细胞,至少吹打10次; 7.接种在明胶包被(见下文)的6孔或6cm组织培养皿; 8.孵育。 冻存细胞 冻存液

苏教版高中生物选修3 3.2《胚胎干细胞的研究及其应用》学习要点

第二节胚胎干细胞的研究及其应用 学习目标 1.理解干细胞的概念与分类。 2.掌握胚胎干细胞来源、特点及分离途径与方法。 3.举例说明胚胎干细胞的应用。 4.了解胚胎干细胞的研究进展及其所面临的各种挑战。 学习重、难点 学习重点 1.理解干细胞的概念。 2.简述胚胎干细胞的特点及其研究进展。 学习难点 简述胚胎干细胞的特点及其研究进展。 知识要点梳理 一、胚胎干细胞及其研究进展 1.干细胞的概念:是动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。 2.干细胞作用:具有重建、修复病损或衰老组织、器官功能。 3.干细胞分类 (1)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、肌肉中的成肌细胞。(2)多能干细胞:具有分化成多种细胞或组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力,如造血干细胞等。(3)全能干细胞:可以分化为全身的多种细胞,并进一步形成机体的所有组织、器官。 二、胚胎干细胞的应用 1.如果科学家最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖,将会给胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响。 2.在研究新药对各种细胞的药理和毒理试验中,提供了材料,大大减少了新药研究所需动物的数量,从而降低了成本。 3.胚胎干细胞研究为细胞或组织移植提供无免疫原性的材料,用于疾病治疗等,给人类带来全新的医疗手段。

4.通过胚胎干细胞,结合基因工程等还可以在试管中改良并创造动物新品种,培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种等。 三、胚胎干细胞研究面临的挑战 1.胚胎干细胞的应用给法律、伦理、国家和社会安全带来的冲击是空前的。 2.胚胎干细胞在体内或者是体外都具有自我分化的潜能,极易分化成其他细胞,对培养条件的优化仍需要进一步研究。 3.对胚胎干细胞向不同组织细胞定向分化的条件还不清楚。 4.创造一种“万能供者”细胞,需要破坏或改变细胞中的许多基因,其可行性仍不清楚。

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

第十二章 造血干细胞及免疫细胞的生成

第十二章造血干细胞及免疫细胞的生成一、选择题 A型题 1.哺乳动物的造血最早发生在() A.胎肝 B.卵黄囊 C.骨髓 D.胸腺 E.脾脏 2.出生后,主要的造血场所为() A.胎肝 B.卵黄囊 C.骨髓 D.胸腺 E.脾脏 3.人B细胞分化成熟的部位是() A.骨髓 B.法氏囊 C.扁桃体 D.脾生发中心 E.肠集合淋巴结 4.T细胞分化成熟的部位是() A.骨髓 B.胸腺 C.脾脏 D.淋巴结 E.法氏囊 5.NK细胞分化成熟的部位是() A.骨髓 B.胸腺 C.脾脏 D.扁桃体 E.淋巴结 6.免疫细胞都来源于() A.淋巴样干细胞 B.髓样干细胞 C.多能造血干细胞 D.定向干细胞

E.CFU-GEMM细胞 7.小鼠造血干细胞的表面标志不包括() A.CD90 B.Kit+(CD117) C.CD34 D.WGA+ E.Sca-1+ 8.小鼠干细胞因子的受体是() A.CD90 B.CD117 C.CD34 D.WGA+ E.Sca-1+ 9.人造血干细胞的主要标志是() A.CD34和CD117 B.CD3 C.CD4和CD8 D.Igα∕Igβ E.CD56和CD16 10.关于CD34,下列哪种说法是错误的() A.是一种高度糖基化跨膜蛋白 B.是人造血干细胞的主要表面标志 C.骨髓基质细胞、大部分内皮细胞等也可表达D.小鼠造血干细胞不表达CD34 E.成熟血细胞表达CD34 11.下列哪种细胞不是由髓样干细胞分化而成()A.红细胞 B.血小板 C.中性粒细胞 D.NK细胞 E.嗜酸性粒细胞 12.下列哪种细胞不是由淋巴样干细胞分化而成()A.T细胞 B.B细胞 C.浆细胞 D.中性粒细胞 E.NK细胞 13.下列哪两种细胞在发育早期共有一个前体()

植物生长素的发现(教学设计)

普通高中课程标准实验教科书·人教版·必修3 第三章第2节 《植物生长素的发现》教学设计 郭名宾(江西省信丰中学江西赣州 341600) 一、设计思路 科学史可以展现科学是永无止境的探究活动的本质特征,使人感受科学发展是一个线性累积、不断壮大的过程,领会“变化”才是科学本身具有的惟一不变特性。植物生长素的发现过程正是这样一个很好地展现科学在本质上是相对的、可变的、处在不断修正和发展过程中的素材。因此,本文基于以下的教学理念开展教学:问题为主线、探究为主轴、学生为主体、教师为主导,采用问题引导探究、教师引导学生的设计思路。 二、教学分析 1、教材分析与处理 《植物生长素的发现》编入了“达尔文、詹森、拜耳、温特等科学家的实验、评价实验设计和结论”等内容。教材以科学探索过程为脉络来安排教学内容,具有探究性的特点;文本呈现图文并茂,具有直观性的特点,为教师实施探究式教学提供了有力支撑。 基于以上设计理念,对教材知识作了适当调整(含顺序调整),本节课只学习生长素的发现过程和分析、评价实验设计的技能训练。 2、学情分析 曾学习过“假说──演绎法”、“类比推理”等,有一定的思考方法基础,且学生的观察、思维、逻辑推理等能力都较强,对植物向光性现象又有一定的感性认识。但对实验设计的各种能力(语言表达、实验分析、深入思考等)都有待提高,所以教学过程旨在培养学生的实验能力。 3、学习任务分析 教学重点:生长素的发现过程;教学难点:科学实验设计的过程及严谨性分析。通过学习,学生不仅要掌握生长素发现的过程,更要掌握对简单实验的设计、分析和评价的能力,感悟科学发现是一个继承与创新的辨证过程,需要实事求是和坚持不懈的科学态度。 三、教学目标 对于以上的教学分析,需达到的教学三维目标(见表1)。

胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7a7874306.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

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

3.1 生长素的发现过程知识点

第三章:植物的激素调节 第一节生长素的发现过程 向光性:在单侧光的照射下,植物朝向光源方向生长的现象叫做向光性。 一、生长素的发现过程 1.达尔文实验——胚芽鞘尖端是感受单侧光的部位,向光弯曲的部位在胚芽鞘尖端下部 1向光生长 2 不生长不弯曲3直立生长4向光弯曲 2.詹森的实验 图3-4詹森的实验示意图 影响可穿过琼脂由尖端向下传递 3.拜尔的实验——尖端产生刺激在下部分布不均引起弯曲生长 4.温特的实验——尖端产生的刺激是某种物质(温特将其命名为生长素) 5.化学本质:吲哚乙酸(IAA),还有苯乙酸(PAA),吲哚丁酸(IBA)等。 6.植物激素:(1)概念:由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长 发育有显著影响的微量有机物,称作植物激素。

(2)其他植物激素:赤霉素,细胞分裂素,脱落酸,乙烯 二、生长素的产生、运输和分布 1.产生:部位:幼嫩组织,分生组织,幼嫩的芽、叶和发育中的种子,胚芽鞘尖端。 机理:色氨酸→生长素 2.运输:横向运输:发生在尖端部位 影响因素:光,重力,水等(与向性运动有关) 纵向运输极性运输:部位:发生在幼嫩部位如胚芽鞘、芽、茎尖、根尖等 方向:只能从形态学上端运输到形态学下端,不能反过 来运输,也就是只能单向运输 运输方式:为主动运输方式 影响因素:载体,ATP,O2 非极性运输:部位:发生在成熟组织中的韧皮部 方向:双向运输 3.分布: 部位:植物体的各个器官中都有分布,但相对集中在生长旺盛的部分 特点:生长旺盛部位 >衰老成熟部位 三、胚芽鞘向光弯曲生长的分析 单侧光→胚芽鞘尖端 尖端以下部位茎向光弯曲(有利于光合作用) ∣ 四、植物向性运动的人工实验方法归类 1. 暗盒开孔类(如下图) 直立生长向光弯曲 2. 云母片插入类 形态学上端 形态学下端形态学上端 形态学下端 3 4 生长素极性运输生长素分布不均 (内因) 光光 光 光 光

胚胎干细胞的应用_1

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 胚胎干细胞的应用 胚胎干细胞研究现状及应用前景摘要: 作为一类既有自我更新能力,并具有多向分化潜能的细胞,胚胎干细胞具有非常重要的理论研究意义和临床应用前景生命科学的许多领域, 它潜在的医学应用也成为世界范围内的研究热点。 本文主要概述了目前胚胎干细胞在基础研究及临床上应用的研究进展并展望了今后研究的方向。 关键词: 胚胎干细胞生物特性克隆应用干细胞是一类具有自我更新和无限分化潜能的细胞,它包括胚胎干细胞和成体干细胞,特别是胚胎干细胞是当前国内外医学和生物学领域研究的重点。 胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells, ES Cells) 是由早期胚胎内细胞团(Inner cell mass, ICM) (桑葚胚,囊胚) 或原始生殖细胞(Primordial germ cells, PGCs) 经体外分化抑制培养筛选出的一种多潜能细胞。 胚胎干细胞可以在体外稳定的自我更新,可以在长时间继代培养后仍维持正常的二倍体染色体结构;具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,在一定的条件培养下,它可以无限增殖并分化成为全身 200 多种细胞类型,例如: 人类 ES 细胞可以分化为肌细胞、神经细胞织、器官参与个体的发育过程,可称为是打开人类胚胎发育大门的一把万能钥匙。 1 / 3

1. 胚胎干细胞的生物学特性 1. 1 胚胎干细胞的形态生化特性胚胎干细胞都具有相似的形态特点,与早期胚胎细胞相似,细胞较小,核质比高,细胞核明显,有一个或多个核仁,染色质较分散,细胞质内除游离核糖体外,其他细胞器很少;体外培养细胞呈多层集落状生长,紧密堆积在一起,无明显细胞界限。 细胞的染色体均为稳定的二倍体核型。 胚胎干细胞表达早期胚胎细胞的表面抗原,转录因子 Oct- 4 为目前广泛用于鉴定胚胎干细胞是否处于未分化状态的一个重要的标记分子。 研究发现,它最早表达于胚胎 8 细胞时期,一直到细胞发育至桑椹胚时期,在每个卵裂球中都可检测到大量的 Oct- 4 的表达产物,这之后 Oct- 4 的表达局限于内细胞团细胞。 由此可见, Oct- 4 为细胞是否具有多能性的一个标记分子。 另外,还有一些其他的标记分子,如碱性磷酸酶、 Genesis、TRA- 1- 60、 TRA- 1- 81、 CD30 等。 1. 2 胚胎干细胞的增值胚胎干细胞能够自我更新而不分化,即经过不断地细胞分裂,增加干细胞的数量却始终保持着未分化状态。 胚胎干细胞的分裂方式有两种: 对称性细胞分裂与不对称性细胞分裂。 所谓对称性细胞分裂是指干细胞每经过一次细胞分裂周期后,产生与母细胞相同的两个子代干细胞;而不对称性细胞分裂是指干

造血干细胞

造血干细胞 一定义 造血干细胞是骨髓中的干细胞,具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细 胞,最终生成各种血细胞成分,包括红细胞、白细胞和血小板。也是存在于造血组 织中的一群原始多能干细胞。可分化成各种血细胞,也可转分化成神经元、少突胶 质细胞、星形细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞和肝细胞等。 干细胞可以救助很多患有血液病的人们,最常见的就是白血病。虽其配型成功率相 对较低,且费用高昂,但其治疗效果好且捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大 伤害。 二特征 人体内所有的血细胞都来自造血干细胞(hematopoieticstemcells,HSC)的定向分化。HSC又称多能干细胞,是存在于造血组织中的一群原始造血细胞,有两个重要特性: (1)高度的自我更新或自我复制能力; (2)可定向分化、增殖为不同的血细胞系,并进一步生成血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式:由一个细胞分裂为两个细胞。其中一个细胞仍然保持干细胞的一切生物特性,从而保持身体内干细胞数量相对稳定,这就是干细胞自我更新。而另一个则进一步增殖分化为各类血细胞、前体细胞和成熟血细胞,释放到外周血中,执行各自任务,直至衰老死亡,这一过程是不停地进行着的。 三造血干细胞的造血原理 1 造血干细胞具有多潜能性,即具有自身复制和分化两种功能。在胚胎和迅速再生的骨髓中,HSC多处于增殖周期之中;而在正常骨髓中,则多数处于静止期,当机体需要时,其中一部分分化为成熟血细胞,另一部分进行分裂增殖,以维持HSC的数量相对稳定。人类HSC首先出现于胚龄第2~3周的卵黄囊,在胚胎早期(第2~3个月)迁至肝、脾,第5个月又从肝、脾迁至骨髓。从胚胎末期一直到出生后,骨髓成为HSC的主要来源。造血干细胞进一步分化发育成不同血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多数处于增殖周期之中,并进一步分化为各系统的血细胞系,如红细胞系、粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系。2由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两个发育途径,一个受胸腺的作用,在胸腺素的催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞,即T细胞;另一个不受胸腺,而受腔上囊(鸟类)或类囊器官(哺乳动物)的影响,分化成熟为囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞,即B细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫及体液免疫。如机体内造血干细胞缺陷,则可引起严重的免疫缺陷病。

2019-2020年高中生物《生长素的发现及其作用》教案1 中图版必修2

2019-2020年高中生物《生长素的发现及其作用》教案1 中图版必修2 教学目的 1.植物的向性运动(知道)。 2.设计向性运动实验及观察植物的向性运动。 3.生长素的发现(知道)。 4.生长素的生理作用及其在农业生产中的应用(理解)。 5.其他植物激素的分布、合成和生理作用(知道)。 教学重点 生长素的发现及其生理作用。 教学难点 1.生长素发现的实验设计。 2.生长素的生理作用。 教学用具 录像片:由实验小组同学重复达尔文等科学家发现生长素的实验过程录像(4个);实验小组同学自己设计的生长素发现补充实验录像(3个)。 胶片:酶的专一性实验;植株受粉与否对子房发育情况的影响;带芽多的枝条,带芽少的枝条和不带芽的枝条。 计算机教学软件:生长素转移的具体过程;植物向光性生长的原因;松树的塔形树冠;去顶芽后侧芽的生长情况,横放的幼苗的生长情况。 投影片:植物某一器官对不同浓度生长素反应图;根、茎、芽三个器官对不同浓度生长素反应图。 实物投影仪,计算机。 教学方法过程式教学法、谈话法与学生讨论实践相结合。 课时安排2课时。 复习提问:上节课通过同学们的实验设计我们理解了向光性的原因(请一位同学说明原因)。那么,引起玉米幼苗向光生长的生长素是在什么部位产生的? (学生回答:略。) 在植物体内主要还有哪些部位可以产生生长素,生长素主要分布在哪些部位?是以什么方式运输到作用部位的?要回答这些问题,请同学们阅读课本中有关小字内容。同学们在阅读中发现了哪些不易理解的词语,请提出来。 (学生会提出“叶原基”、“形态学”等词语。教师可以利用芽的模式图和一盒柱顶红的叶片解释学生提出的问题。) 好了,上节课我们留了一个问题:是否生长素浓度越高,细胞纵向伸长生长得越快?同学是怎么通过设计实验来研究这个问题的? (学生汇报,课下讨论方案)推测结论。) 讲述:是不是如同学们所预期的呢?让我们来看看科学家深入研究的结果。 (出示植物某一器官对不同浓度生长素的反应图投影片。) 学生观察后说出各段曲线的含义。 教师引导学生归纳出:生长素浓度不同对植物器官的作用不同,生长素对植物生长的作用是一种调节作用,即一般情况下,低浓度促进生长、高浓度抑制生长。 (注意指出向光性生长的植物,背光侧生长素分布多,但仍在低浓度范围之内。) 提问:生活中有没有体现上述作用特点的实例呢? (利用计算机展示“松树”塔形树冠,引导学生思考原因;演示生长素由顶芽向下运输

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

什么是造血干细胞

什么是造血干细胞 近三十年来,血细胞生成的研究发展很快,现已证明人类骨髓中存在造血多能干细胞,它们具有高度自我更新的能力,并且能分化为各血细胞系统的祖细胞(如淋巴系干细胞、粒系干细胞),再大量分化、增殖为各种原始和成熟血细胞,最后这些成熟的血细胞通过骨髓进入血液中,发挥各自的生理作用。人体造血干细胞的一半存在于干细胞池,是人体造血细胞的储备库,以适应和满足各种状态下造血的需要;另一半存在于增殖池,这些造血干细胞不断增殖、自我复制,以弥补因细胞衰老或丢失所致的血细胞不足,维持人体血细胞的平衡。 人体的造血组织有很强的代偿功能,当抽取部分造血干细胞后,会很快增殖,一般健康者在1-2周左右即可补足所捐的造血干细胞量。因此,捐献者不仅不会影响自身的造血功能,反而使自身的造血系统得到了锻炼,更具备了生命的活力。 什么是骨髓 骨髓是存在于长骨(如肱骨、股骨)的骨骺和扁平骨(如髂骨)的骨髓腔中,是一种海绵状的组织。能产生血细胞的骨髓呈红色,称为红骨髓。人出生时,红骨髓充满全身骨髓腔,随着年龄增大,脂肪填充了所有的长骨的骨髓腔(呈

淡黄色,称黄骨髓),最后几乎只有扁平骨和长骨骨骺中才有红骨髓。此种变化可能是由于成人不需要全部骨髓腔造血,部分骨髓腔造血已足够补充所需血细胞。当机体严重缺血时,部分黄骨髓可转化为红骨髓,骨髓的造血能力可显著提高。骨髓的造血功能极强,骨髓最高的造血能力可达到正常造血情况的9倍,如果只保留骨髓的1/10,就能完成正常的造血功能,所以少量骨髓捐献对身体没有什么影响。 造血干细胞移植的过程是怎样的 常规的移植前,只需HLA—A、B、DR三个座位六个基因相同即可。由于HLA—A、B的多样性最明显,所以上海分库原先是对志愿者先做HLA—A、B分型,待检索后供、受者HLA —A、B相配后,再对供者作HLA—DR分型检测,看是否相配?现在已采用基因检测法,不分一、二类了。如果供、受者HLA 完全相配,同时供者健康检查合格,就可以着手准备移植手术。先用化学药物和放射治疗摧毁患者身上癌细胞,这时患者的正常造血干细胞也会被杀死,人体的免疫力下降,易发生感染,必须在无菌病房(层流室)中接受移植。移植方法如同输血,植入的造血干细胞在患者体内繁殖,重建造血和免疫系统,患者逐渐恢复健康。造血干细胞移植对白血病的有效治愈率可达到70%左右。 造血干细胞采集的方式是什么

胚胎干细胞的研究进展

胚胎干细胞的研究进展 摘要:胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES cells) 是存在于胚胎发育早期阶段,具有自我更新和多分化潜能性的干细胞,是组成机体各种组织器官的起源细胞。已经广泛用于生命科学的许多领域,它在医学方面的应用成为医学领域的研究热点。本文综述了近些年关于胚胎干细胞分离培养与鉴定特征和应用的研究进展,同时也指出了目前所面临的问题,对今后的研究方向进行了展望。 关键词:胚胎干细胞;分离培养与鉴定特征;应用 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是一种从早期胚胎的囊胚内细胞团细胞或胎儿原始生殖细胞( primordial germ cells,PGCs) 中经分离体外抑制分化培养得到的具有发育全能性( 或多能性) 的一类干细胞,与已经成熟分化的体细胞一样,ES细胞也是一分为二地分裂增殖,且ESC具有体外培养无限增殖自我更新和多向分化的特性。在一定的培养条件下,ES细胞可以在体外长久和稳定地自我复制,实现永生,无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为内中外3个胚层的几乎所有类型细胞。因此,ES细胞成为研究哺乳动物早期胚胎发生细胞组织分化基因表达调控等发育生物学基础研究的一个非常理想的模型系统和非常有用的工具,也是进行动物胚胎工程开发和用于治疗各种疾病,修复受损伤的组织和器官的一个重要途径,具有广泛的应用前景[1,2]。 20世纪末开始,ES细胞的研究就一直是生物医学领域的热点。美国《科学》杂志评出的上个世纪十大科学突破中,“干细胞研究与应用”名列榜首。ES细胞的研究还处于起步阶段,目前人们已经能够分离培养干细胞,但诱导ES细胞定向分化还面临许多困难。

造血干细胞进展综述

干细胞生物学 成体干细胞研究进展综述 生命科学学院食品科学与工程 201213010141 丁鲁冰摘要成体干细胞存在于人和哺乳动物的各种组织中,具有自我更新和分化潜能。已证实骨髓、神经、肌肉、脂肪等多种组织中的干细胞具有多向分化潜能,可以打破胚层界限,横向分化为无关组织的成熟细胞。成体干细胞具有可塑性,它及其衍生的细胞、组织或器官移植治疗可能成为各种退行性疾病、肿瘤、免疫异常症等疾病治疗以及创伤修复、组织器官功能重建的理想措施。 关键词成体干细胞;可塑性;疾病治疗 Abstract Adult stem cells exist in various tissues of human and mammal, which have the potential of self-renewal and differentiation. The stem cells in bone marrow, nerve, muscle, fat and other tissues have the potential to differentiate, and can break the germ layer boundaries, and differentiate into mature cells. The adult stem cells are plastic, and the cell, tissue or organ transplantation therapy may be the ideal treatment for the treatment of various diseases, tumor, immune disorders and other diseases. Keywords Adult stem cell ;plasticity; disease treatment

人胚胎干细胞培养手册

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: 接种细胞前,用0.1%明胶溶液包被培养皿,37℃至少30分钟,分别用1.5或4ml包被35mm或10cm培养皿。在接种MEF前吸除明胶溶液。

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