诱导多能干细胞.ppt

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1、诱导多能干细胞,We help you discover life,主要内容,什么是诱导多能干细胞获取诱导多能干细胞的基本原理诱导多能干细胞的诱导培养与鉴定诱导多能干细胞技术的研究进展诱导多能干细胞的优缺点诱导多能干细胞的发展历程诱导多能干细胞的鉴定诱导多能干细胞的发展前景,We help you discover life,干细胞,具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定组织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。包括：胚胎干细胞 成体干细胞：上皮干细胞 造血干细胞 神经干细胞 肌肉干细胞,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,

2、人体胚胎干(hES)细胞,优点：有潜力在体内发育成任何细胞类型缺点：(l)供体卵母细胞的来源困难,ES细胞建系效率低(2)免疫排斥反应(3)ES细胞具有成瘤性(4)体外保持ES细胞全能性的条件非常复杂(5)伦理学争论,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,iPS,通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞,使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）细胞样的多潜能细胞。iPS细胞不仅在细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似,而且在

3、DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,获取IPS细胞的基本原理,ES细胞和IPS细胞具有相同的基因。不同的是，ES细胞中的与细胞多能性有关的基因能够表达，如：oct4，Sox2等。而已分化的体细胞中的这些基因不能表达。通过导入与多能性有关的外源基因来激活体细胞中的多能性基因，从而使体细胞从分化状态重编程为多能性干细胞。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,iPS优点,与经典的胚胎干

4、细胞技术和体细胞核移植技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专用的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,iPS缺点,比如，添加4个“重新编程”基因或取代疾病细胞中有缺陷基因的方法都可能有导致癌症的副作用。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,iPS发展历程,2006年日本京都大学山中伸弥Shinya Yamanaka领导的实验室在世界著名学术杂志细胞上率先报道了iPS

5、的研究。他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这4种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发生转化，产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,Retrovirally encoded t

6、ranscription factor genes were introduced into mouse embryonic and adult fibroblasts.After integration and expression of the transgenes,the fibroblasts were reprogrammed to pluripotency.,发展历程：,2007年末，Thompson实验室和山中伸弥实验室几乎同时报道，利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒引入Oct3/4、So

7、x2、c-Myc和Klf4 4种因子组合，而Thompson实验室则采用了以慢病毒载体引入OCT4、SOX2加NANOG和LIN28这种因子组合。这些研究成果被美国科学杂志列为2007年十大科技突破中的第2位。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,发展历程,2008年，哈佛大学George Daley实验室利用诱导细胞重新编程技术把采自10种不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为iPS，这些细胞将会在建立疾病模型、药物筛选等方面发挥重要作用。美国科学家还发现，iPS可在适当诱导条件下定向分化，如变成血细胞，再用于治疗疾病。哈佛大学另一

8、家实验室则发现利用病毒将3种在细胞发育过程中起重要作用的转录因子引入小鼠胰腺外分泌细胞，可以直接使其转变成与干细胞极为相似的细胞，并且可以分泌胰岛素、有效降低血糖。这表明利用诱导重新编程技术可以直接获得某一特定组织细胞，而不必先经过诱导多能干细胞这一步。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,2009年，中国科学家于2008年11月利用iPS细胞培育出小鼠“小小”中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医学院曾凡一研究员领导的研究组合作完成的工作表明，利用iPS细胞能够得到成活的具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS

9、细胞与胚胎干细胞具有相似的多能性。科学家表示，这一研究成果表明iPS干细胞或许同胚胎干细胞一样可以作为治疗各种疾病的潜在来源。,在中国：,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,IPS细胞的鉴定,表面标志分子鉴定 IPS细胞能够表达多能干细胞特异的表面标志分子，如：ssea-1（阶段特异性胚胎抗原1），ssea-3等。这些物质在已分化体细胞表面不表达，从而鉴定。,IPS细胞的鉴定,表观遗传状态鉴定 IPS细胞与ES细胞具有相似的DNA甲基化模式和组蛋白修饰情况。IPS细胞中的多能基因，如oct-4，Nanong等的启动子区域CpG岛从

10、高甲基化转变为类似ES细胞的低甲基化状态。IPS细胞的多能基因启动子区域具有与ES细胞相同的高H3K4Me3及低H3K27Me3水平。,DNA甲基化：DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5甲基胞嘧啶，常见于基因的5-CG-3序列。DNA的甲基化可引起基因的失活。CpG岛：CpG即核苷酸对，CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正常概率，这些区段被称作CpG岛。CpG岛主要在基因的启动子和第一外显子区域。,IPS细胞的鉴定,IPS细胞的鉴定,基因表达模式和发育潜能鉴定ES和IPS细胞基因表达谱基本相同。IPS细胞具有发育为三个胚层的能力，并能参与生殖系的发育，这与ES细胞相同。,IPS细胞的应用前景,用于器官移植建立疾病模型，了解发病机理治疗某些遗传病 如：患有镰刀型贫血症的小鼠皮肤成纤维细胞建立了IPSc，并将其移植到小鼠体内，小鼠的症状得以缓解。,Cyagen Biosciences Inc.,We help you discover life,