1、細胞在個體發育中的時空行為的研究中，當今的干細細胞在個體發育中的時空行為的研究中，當今的干細胞生物學和表觀遺傳學所關注的問題有哪些？胞生物學和表觀遺傳學所關注的問題有哪些？1. 1. 掌握干細胞的概念及干細胞的基本特征掌握干細胞的概念及干細胞的基本特征; ;2.2. 掌握胚胎干細胞的生物學特性與分化潛能的評價手段掌握胚胎干細胞的生物學特性與分化潛能的評價手段; ;3.3.掌握造血干細胞增殖分化調控機制掌握造血干細胞增殖分化調控機制; ;. .了解干細胞研究的生物學意義。了解干細胞研究的生物學意義。受精卵受精卵（2 2個單個單倍體的核）倍體的核）8 8 個個細胞細胞第第3 3次次卵裂卵裂彼此無結

2、構上的直接聯系桑葚胚桑葚胚1616個細胞個細胞壓縮壓縮彼此有結構上的直接聯系（內細胞、外細胞）卵裂卵裂囊胚囊胚6464個細胞個細胞卵裂卵裂第第6 6次次內細團、滋養層實體實體胚泡胚泡受精卵受精卵卵裂卵裂分化分化外胚外胚層層神經管神經管表表皮皮腺腺腦腦脊髓脊髓毛、齒毛、齒甲、爪甲、爪疏松結締組疏松結締組織織致密結締組織致密結締組織中胚層中胚層軟骨軟骨骨骨肌肉肌肉形成血的組織形成血的組織髓樣組織髓樣組織淋巴組織淋巴組織泌尿生殖系統泌尿生殖系統內胚內胚層層呼吸系統呼吸系統上皮上皮消化道消化道上皮上皮胰胰肝肝腺腺甲狀腺甲狀腺甲狀旁腺甲狀旁腺外胚層外胚層中胚層中胚層內胚層內胚層胚層分化與器官發生示意圖胚

3、層分化與器官發生示意圖外胚外胚層層神經管神經管表表皮皮腺腺腦腦脊髓脊髓毛、齒毛、齒甲、爪甲、爪外胚外胚層層神經管神經管表表皮皮腺腺腦腦脊髓脊髓毛、齒毛、齒甲、爪甲、爪囊胚進入子宮后（著床）囊胚進入子宮后（著床）卵裂期卵裂期胚層分化和胚層分化和器官發生器官發生64161一、受精卵裂的過渡一、受精卵裂的過渡二、卵裂二、卵裂三、胚層的分化三、胚層的分化四、器官的發生四、器官的發生器官原基器官原基（primordiumprimordium）：）：在特定的空間位置上分在特定的空間位置上分化產生未來器官的原始化產生未來器官的原始細胞群。細胞群。8 8個細胞（個細胞（松散細松散細胞團）胞團）其后期發生其后期

4、發生壓縮、分化開始壓縮、分化開始穩定球體著床著床擴大細胞的數量擴大細胞的數量( (量變量變) )形成不同的細胞形成不同的細胞( (質變質變) )細胞分裂細胞分裂細胞分化細胞分化個體發育過程個體發育過程 =細胞不斷分裂增殖細胞不斷分裂增殖+ + 細胞有序分化細胞有序分化受精卵受精卵內內細細胞胞團團三三胚胚層層出出現現各各種種細細胞胞類類型型組組織織器器官官卵裂分化分化個個體體干細胞生物學和表觀遺傳學關注的問題v1 1、在胚胎早期、在胚胎早期8 8個細胞時個細胞時（壓縮發生之前），（壓縮發生之前），其中每個細胞都其中每個細胞都v有有發育成為一個個體的潛能發育成為一個個體的潛能。（何時？）。（何時？

5、）v 2 2、 壓縮在在早期胚胎發育中的重要作用。（為什么？）壓縮在在早期胚胎發育中的重要作用。（為什么？）v在在8 8個細胞后期階段，細胞團開始壓縮，隨之開始分化。這揭個細胞后期階段，細胞團開始壓縮，隨之開始分化。這揭示壓縮可能導致了各細胞之間開始了相互影響，示壓縮可能導致了各細胞之間開始了相互影響，v3 3、在卵裂解過程中，各個細胞的分裂并非同步進行，所以、在卵裂解過程中，各個細胞的分裂并非同步進行，所以v在每個時間點上的細胞數目可能出現奇數的現象。（為什么？在每個時間點上的細胞數目可能出現奇數的現象。（為什么？）v4 4、在早期胚胎中，其細胞活動有一個從母性控制向合子控制、在早期胚胎中，

6、其細胞活動有一個從母性控制向合子控制轉換的過程（各種生物發生的時間不同）。（何時？）轉換的過程（各種生物發生的時間不同）。（何時？）第二節第二節 干細胞在個體發育中的作用干細胞在個體發育中的作用干細胞干細胞(stem cell):(stem cell): 是一類具有自我復制(self-renewal)和多潛能分化的細胞。它存在于人體或動物個體發育各個階段的組織器官中，是各種分化細胞或特化細胞的初始來源， 它包括胚胎干細胞和成體干細胞。v胚胎干細胞胚胎干細胞(embryonic stem cell, ES cell)(embryonic stem cell, ES cell)v是來源于胚胎的干細

7、胞，是胚胎各個胚層發育的基礎。（如內細胞團）v成體干細胞成體干細胞(adult stem cell)(adult stem cell)v由胚胎干細胞分化形成的組織特異性干細胞，是維持個體正常結構和功能平衡的基礎。（如造血干細胞，神經干細胞等）v（一）干細胞的增殖分化和自我更新一）干細胞的增殖分化和自我更新v干細胞自我更新：干細胞自我更新：在特定內環境影響下或在一定的培養條件下，干細胞分裂產生的子代細胞具有與母代細胞完全一樣的基因表型和性狀，這一過程叫干細胞的自我更新。是干細胞的基本特征之一v作用：保持自身數目恒定一、干細胞的基本特征一、干細胞的基本特征1. 1.對稱分裂（對稱分裂（symmet

8、ry divisionsymmetry division）：當干細胞分裂時，如果：當干細胞分裂時，如果兩個子代細胞都是干細胞或都是分化細胞，稱之為對稱分裂。兩個子代細胞都是干細胞或都是分化細胞，稱之為對稱分裂。2.2.不對稱分裂（不對稱分裂（asymmetry divisionasymmetry division）: :當干細胞分裂時，產當干細胞分裂時，產生一個子代干細胞和一個子代分化細胞，稱為不對稱分裂。生一個子代干細胞和一個子代分化細胞，稱為不對稱分裂。干細胞的自我復制方式：（對稱分裂和不對稱分裂）干細胞的自我復制方式：（對稱分裂和不對稱分裂）干細胞干細胞終末分化終末分化細胞細胞干細胞分裂

9、產生子細胞的選擇途徑干細胞分裂產生子細胞的選擇途徑 對稱分裂對稱分裂干細胞干細胞終末分化細終末分化細胞胞干細胞分裂產生子細胞的選擇途徑干細胞分裂產生子細胞的選擇途徑 不對稱分裂B B：干細胞的群體不對：干細胞的群體不對稱分裂稱分裂( (populationalpopulational asymmetry division)asymmetry division) 干細胞增殖系統維持了干細胞的數目穩定：干細胞增殖系統維持了干細胞的數目穩定：A A：干細胞的不對稱分裂：干細胞的不對稱分裂(asymmetry division)（二）（二） 干細胞的多干細胞的多潛能潛能分化特征分化特征 全能干細胞全能

10、干細胞 亞全能干細胞亞全能干細胞 成體干細胞成體干細胞 1. 1.干細胞的分化潛能干細胞的分化潛能專能性干細胞專能性干細胞（multi-potent stem cell）: : 存在于成存在于成熟個體各種組織器官中的干細胞，具有自我更新能力，但熟個體各種組織器官中的干細胞，具有自我更新能力，但通常只能分化為特定組織內的各種細胞。如：各種成體干通常只能分化為特定組織內的各種細胞。如：各種成體干細胞。細胞。多能性干細胞多能性干細胞（pluripotent stem cell） ：指分化潛：指分化潛能很寬，在一定條件下可分化為人體幾乎所有類型的功能細能很寬，在一定條件下可分化為人體幾乎所有類型的功能

11、細胞（但失去了發育成完整個體的能力）。如：胚胎干細胞胞（但失去了發育成完整個體的能力）。如：胚胎干細胞（embryonic stem cell, ESembryonic stem cell, EScellcell）。全能性干細胞全能性干細胞(totipotent stem cell): 分化潛分化潛能最寬，可以發育分化為一個完整的胚胎的原始細能最寬，可以發育分化為一個完整的胚胎的原始細胞胞( (如受精卵、個細胞期之前的胚胎細胞等如受精卵、個細胞期之前的胚胎細胞等) )。干細胞分干細胞分 類類 ( (分化潛能分化潛能) )( (三三) )干細胞的發育功能干細胞的發育功能v成體干細胞的可塑性（成體

12、干細胞的可塑性（adult stem cell Plasticityadult stem cell Plasticity）v成體干細胞跨組織甚至跨胚層分化的現象，稱為可成體干細胞跨組織甚至跨胚層分化的現象，稱為可塑性塑性成體干細胞的可塑性成體干細胞的可塑性圖3-10-4 間充質干細胞和前體細胞分化特性的示意圖造血干細胞造血干細胞 ( (雄性雄性, Neo, Neo基因基因) ) 雌性小鼠雌性小鼠( (同位素照射同位素照射) ) NeoNeo基因和基因和Y Y染色體陽性的染色體陽性的星形膠質細胞、少突膠質細胞和小膠質細胞星形膠質細胞、少突膠質細胞和小膠質細胞（免疫組化和原位雜交分析）（免疫組化和

13、原位雜交分析）( (雌性小鼠雌性小鼠) ) Eglitis M A, Mezey E: PNAS, 94:4 40804085, 1997移植發現經經GFP標記的胰腺腫瘤標記的胰腺腫瘤衍生細胞系衍生細胞系AR42J-B13肝細胞肝細胞地塞米松地塞米松Shen, C.-N., Slack, J. M. W. & Tosh, D. Molecular basis of transdifferentiation of pancreas to liver. Nature Cell Biol. 2, 879-887 (2000) 成熟細胞之間的轉分化成熟細胞之間的轉分化C/EBP is labe

14、lled in greenThe liver-cell marker glucose-6-phosphatase in red For over 1,500 years, alchemists struggled to convert base metals into gold. But their search for the legendary philosophers stone that could make such a transformation resulted in failure and the slide of this pseudoscience into disrep

15、ute. Not so in cell biology, however. In the December issue of Nature Cell Biology, David Tosh and colleagues describe an equally startling transition the conversion of pancreatic cells into hepatocytes. Alison Mitchell Route Stem CellThe stem cell landscape depicted here illustrates the emerging ch

16、aracteristics of adult stem cells that include plasticity in cell fate, diversity of origin, and a multiplicity of tissue potentials. Stem cells (blue) are able to enter diverse tissue compartments from the blood stream (the stem cell highway) via on ramps and generate appropriate cell types in resp

17、onse to homing signals or growth factors depicted on billboards. In theory, all choices are reversible. (Artwork by N. Gewertz and B. Colyear.)、內源因素內源因素vOct-4Oct-4vNanogNanogvSox2Sox2主要在囊胚的內細胞和精原細胞表達， Sox2在神經干細胞也表達，它們都屬于轉錄調控因子。基因敲除，內細胞團不產生作用是將核苷酸連接到端粒的末端，維持端粒的長度，對干細胞的自我復制，所有細胞的增殖都有重要作用。（三）干細胞增殖分化的分子

18、調控（三）干細胞增殖分化的分子調控在ESC自我更新和分化的的調控中目前認為最重要內原的調控分子調控分子是：對ESC的調控目前認為最重要的酶酶是：意義：維持干細胞的自我更新與穩定有重要作用。意義：維持干細胞的自我更新與穩定有重要作用。v端粒酶端粒酶、微環境因素的調控、微環境因素的調控v機制不十分清楚機制不十分清楚v干細胞巢干細胞巢(stem cell niche):干細胞在機體組織中所處的微環境稱為干細胞巢或微區。v微區（周圍組織、細胞外基質、可溶性的信號轉導分子等）。v微區作用：干細胞增殖和分化的調控，通過干細胞和微區的相互作用而實現。a niche is considered to be a

19、 subset of tissue cells and extracellular substrates that can indefinitely house one or more stem cells and control their self-renewal and progeny production in vivo、微環境因素、微環境因素（1 1）細胞在造血干細胞微區的作用）細胞在造血干細胞微區的作用v細胞細胞(spindle-shaped N - (spindle-shaped N - cadherincadherin+ + osteoblasticosteoblastic c

20、ell ) cell )：v是成骨細胞中鈣黏素陽性而是成骨細胞中鈣黏素陽性而CD45CD45陰性的一個細胞亞陰性的一個細胞亞群構成造血干細胞的微區。群構成造血干細胞的微區。v細胞調控機制細胞調控機制: :v調控造血干細胞是否更新或分化調控造血干細胞是否更新或分化v細胞可通過細胞可通過鈣黏素鈣黏素與造血干細胞的與造血干細胞的黏附因子黏附因子- -catenincatenin作用作用抑制造血干細胞的分化抑制造血干細胞的分化v造血干細胞分裂時造血干細胞分裂時, ,是根據體是否與是根據體是否與SNOSNO細胞接觸細胞接觸, ,選擇是自選擇是自我更新或分化。即我更新或分化。即接觸接觸SNOSNO細胞的子

21、進行自我更新細胞的子進行自我更新, ,而而未接未接觸的子代細胞啟動分化程序。觸的子代細胞啟動分化程序。v調控造血干細胞數量調控造血干細胞數量? ?v骨髓分泌骨成形蛋白（骨髓分泌骨成形蛋白（bone morphogenetic bone morphogenetic protein,BMPprotein,BMP）vBMPBMP可與細胞的受體結合，改可與細胞的受體結合，改變造血干細胞微區的大小，調節造血干細胞變造血干細胞微區的大小，調節造血干細胞的數量的數量（2）其它分泌因子在干細胞分子調控中的作）其它分泌因子在干細胞分子調控中的作用用v跨膜蛋白跨膜蛋白NotchNotch調控造血干細胞的增殖分化，

22、而調控造血干細胞的增殖分化，而蛋白因子蛋白因子NumbNumb可抑制可抑制NotchNotch的活性，阻斷其對干的活性，阻斷其對干細胞分化的抑制作用細胞分化的抑制作用vTGF-TGF-; ;WntWnt對多種組織的干細胞調控有重要作用對多種組織的干細胞調控有重要作用v結論：結論：干細胞的分化與增殖的調控（胞內、胞外）干細胞的分化與增殖的調控（胞內、胞外）是多種因子共同參與的復雜過程，以適應人體內環是多種因子共同參與的復雜過程，以適應人體內環境的變化境的變化來源原始生殖來源原始生殖嵴生殖干細胞嵴生殖干細胞59W59W的流產的流產胎兒胎兒(EG)(EG)來源囊胚的內來源囊胚的內細胞團（細胞團（ES

23、ES）來源畸胎瘤來源畸胎瘤(EC)(EC)胚胎干細胞胚胎干細胞Evens1981Evens1981鼠鼠19981998人人ThomsonThomsonGearhartGearhart豬、牛、羊、鼠、雞、恒河猴、斑馬魚的豬、牛、羊、鼠、雞、恒河猴、斑馬魚的 胚胎干細胞系。胚胎干細胞系。有很強的增殖能力和多潛能分化的特性。v有多向分化有多向分化潛能，但有染潛能，但有染色體異常等腫色體異常等腫瘤細胞的特性。瘤細胞的特性。二、胚胎干細胞二、胚胎干細胞(embryonic stem cell, ES cell)(embryonic stem cell, ES cell)v是指由胚胎內細胞團（生殖干細胞、

24、畸胎瘤畸胎瘤）經體外抑制培養而篩選出的細胞。根據來源分為：，和。，和。分裂能力不能產生畸胎瘤v體細胞核移植將已經分化的體細胞核注入到一個去核卵細胞中，重新啟動已分化的供體細胞核的原始發育程序，使其形成囊胚后，在從中分離ES細胞iPS (induced pluripotential Stem Cell)誘導型多能干細胞技術將Oct4和Sox2等若干多潛能基因轉入體細胞內，誘導成體細胞成為類胚干細胞。（意義：理論上講， iPS細胞可從根本上克服免疫排斥。）一年后，世界上三家實驗室先后建立的人iPS細胞系!2007 Yamanaka ,Cell2007 Thomson ,Science2007 Ge

25、orge Daley ,Nature（一）ES細胞系的建系1998年Thomson 建立人胚胎干細胞系（hES細胞）開啟了干細胞研究新的一頁 胚胎干細胞胚胎干細胞Evens1981Evens1981鼠鼠19981998人人ThomsonThomsonGearhartGearhartES細胞系的建系：就是建立使ES細胞永久性地進行非分化增殖的體外培養方法。人胚胎干細胞獲得方法人胚胎干細胞獲得方法體細胞克隆Embryonic Stem Cells (ES)Derived from inner cell mass (ICM) of blastocyst.The first human ES cell

26、 line was established in 1998 by James A. ThomasScience 282: 1145, 1998 ICMHuman ES colony on feeder layer（二）細胞的生物學特性和鑒定標準（二）細胞的生物學特性和鑒定標準v、生物學特性、生物學特性v（）來源于胚泡的內細胞團；v（）在不分化的條件下能進行無限制的非分化增殖或永久性自我更新；v（）能保持穩定的二倍體正常核型；v（）有亞全能分化的潛能，能夠分化為三胚層的各種功能細胞；v（）可表達轉錄因子Oct-4,Nanog,Sox2,堿性磷酸酶（ALP）等胚胎干細胞的標記。. . 細胞分化潛能

27、的評價細胞分化潛能的評價v( () )嵌合體實驗嵌合體實驗v將受試的細胞注入到一個正處于發育中的胚泡腔內，再將其將受試的細胞注入到一個正處于發育中的胚泡腔內，再將其移植到未孕鼠子宮內，觀察是否可產生嵌合體（移植到未孕鼠子宮內，觀察是否可產生嵌合體（chimerachimera）。）。v嵌合體（嵌合體（chimerachimera）: :嵌合體動物是指子代動物的各種組織和嵌合體動物是指子代動物的各種組織和器官中都包含了來源于兩種不同基因背景的細胞。器官中都包含了來源于兩種不同基因背景的細胞。v( () )類胚體實驗類胚體實驗v讓細胞在體外自然的分化，同時去除滋養層，加入白血讓細胞在體外自然的分化

28、，同時去除滋養層，加入白血病抑制因子，觀察是否可形成類似于畸胎瘤的類胚體病抑制因子，觀察是否可形成類似于畸胎瘤的類胚體（由三個胚層分化或部分分化形成的各種無序排列的細胞構（由三個胚層分化或部分分化形成的各種無序排列的細胞構成）成）動物實驗證實：動物實驗證實：ESES細細胞胞皮下注射小小鼠鼠畸胎瘤畸胎瘤內胚層內胚層腸上皮腸上皮外胚層外胚層神經表皮神經表皮中胚層中胚層骨、軟骨骨、軟骨橫紋肌橫紋肌v（）畸胎瘤實驗（）畸胎瘤實驗將細胞注入免疫缺陷小鼠體內，觀察是否可生將細胞注入免疫缺陷小鼠體內，觀察是否可生成三胚層的所有細胞類型成三胚層的所有細胞類型人胚胎干細胞的分化潛能人胚胎干細胞的分化潛能內胚層內

29、胚層外胚層外胚層中胚層中胚層A. Gutlike structures B. Rosettes of neural epitheliumC. Bone D. Cartilage E. Striated muscle F. Tubules interspersed with structures resembling fetal glomeruli. 成體干細胞（成體干細胞（somatic stem cellsomatic stem cell）: : 存在于成體組織內存在于成體組織內具有自具有自我復制我復制, ,在正常生理條件下可以在正常生理條件下可以分化產生一種或一種以上所在分化產生一種或一種

30、以上所在組織細胞組織細胞( (前體細胞前體細胞特化細胞特化細胞) )的未成熟細胞。的未成熟細胞。被成功分離或鑒定的成體干細胞：被成功分離或鑒定的成體干細胞：造血干細胞造血干細胞神經干細胞神經干細胞腸干細胞腸干細胞皮膚干細胞皮膚干細胞間充質干細胞間充質干細胞肝干細胞肝干細胞？生化特征生化特征特異標記特異標記增殖與分化增殖與分化的調控的調控( (三三) ) 幾種成體干細胞幾種成體干細胞當前認識較多的是當前認識較多的是造血干細胞造血干細胞神經干細胞神經干細胞. .間充質干細胞間充質干細胞1. 1.造血干細胞造血干細胞(hematopoietic stem (hematopoietic stem ce

31、ll,HSCcell,HSC) )v存在部位存在部位: :v骨髓、臍帶血（骨髓、臍帶血（25W25W前）前）v優勢：多向分化、便于采集、處理，是基因治療的理想靶細胞之一。優勢：多向分化、便于采集、處理，是基因治療的理想靶細胞之一。v臨床廣泛應用臨床廣泛應用( (干細胞移植治療血液系統疾病干細胞移植治療血液系統疾病) )vHSCHSC的分離和表面特異標記的確認（存在爭議）的分離和表面特異標記的確認（存在爭議）v表面特異性標記主要有表面特異性標記主要有: :CD34CD34+ +、CD59CD59+ +、Thy1Thy1+ +、CD38low/-CD38low/-、C-kit-C-kit-/low

32、/low和和linlin- -等等v臨床表明：以臨床表明：以CD34CD34+ +、 Thy1Thy1+ +和和linlin- - 為標記的細胞亞群，為標記的細胞亞群，這個細胞群體能這個細胞群體能夠分化為血液系統的各種功能細胞，包括紅細胞、粒細胞和各種淋巴細夠分化為血液系統的各種功能細胞，包括紅細胞、粒細胞和各種淋巴細胞等，可以使患者移植后重建造血系統。胞等，可以使患者移植后重建造血系統。 D.ThomasD.Thomas（干細胞移植和再生醫學先驅干細胞移植和再生醫學先驅華盛頓大學教授獲得諾貝爾獎華盛頓大學教授獲得諾貝爾獎圖造血干細胞和骨髓基質干細胞分化潛能的示意圖圖造血干細胞和骨髓基質干細胞

33、分化潛能的示意圖 2. 2. 神經干細胞神經干細胞神經干細胞（神經干細胞（NSCNSC）：是在中樞神經系統中具有自我）：是在中樞神經系統中具有自我更新及分化產生成熟腦細胞的能力的一種母細胞。更新及分化產生成熟腦細胞的能力的一種母細胞。1. 1.神經干細胞的分布神經干細胞的分布胚胎來源：胚胎來源：胚胎發育過程中，哺乳動物胚胎發育過程中，哺乳動物CNSCNS的大部分的大部分區域都存在神經干細胞，如區域都存在神經干細胞，如大腦皮層、嗅球、胚胎脊髓、大腦皮層、嗅球、胚胎脊髓、海馬等部位。海馬等部位。成年來源：成年來源：一般認為，海馬的齒狀回（一般認為，海馬的齒狀回（SGZSGZ）和側腦）和側腦室的室管

34、膜下區（室的室管膜下區（SVZSVZ）是成年神經干細胞的存在最多）是成年神經干細胞的存在最多的區域。的區域。. .神經干細胞的標記和生物學特性神經干細胞的標記和生物學特性v（）（） 神經干細胞的分子標記：神經干細胞的分子標記：v巢蛋白（巢蛋白（nestinnestin）: :在神經管發育階段高表達，但在成年神經在神經管發育階段高表達，但在成年神經元不表達。元不表達。可作為神經干細胞的標志。可作為神經干細胞的標志。v在神經、胰腺干、成纖維、肌均表達在神經、胰腺干、成纖維、肌均表達v膠質細胞酸性蛋白膠質細胞酸性蛋白（glialglial fibrillaryfibrillary acidic pr

35、otein acidic protein）v最初：放射性膠質細胞的特有標記最初：放射性膠質細胞的特有標記v目前：也是神經干細胞的標記目前：也是神經干細胞的標記v轉錄因子、轉錄因子、SOX1SOX1、SOX2SOX2及及SOX3SOX3v區分神經干細胞的標志之一。區分神經干細胞的標志之一。v（）神經干細胞生物學特性（）神經干細胞生物學特性v體外培養：神經球樣生長v神經球樣培養方法：增殖緩慢，分化不均一v最近貼壁培養成功：簡單有效。（利用依賴生長因子的方法）四、干細胞研究的生物醫學意義四、干細胞研究的生物醫學意義 1. 1. 研究細胞發育分化的模型研究細胞發育分化的模型 2.2.用于研究發育過程中

36、的基因表達和調控；用于研究發育過程中的基因表達和調控；探討人類探討人類早期發育引起的先天性缺陷和胎盤異常導致的自然早期發育引起的先天性缺陷和胎盤異常導致的自然流產，流產，分離鑒定有重要醫學價值的基因（發育的決分離鑒定有重要醫學價值的基因（發育的決定基因等）。定基因等）。以確定其遺傳的、分子的細胞缺陷，以確定其遺傳的、分子的細胞缺陷，找到預防方法找到預防方法3. 3. 用于研究藥物毒性篩選和安全性檢測；用于研究藥物毒性篩選和安全性檢測；4. 4. 用于組織工程和細胞治療用于組織工程和細胞治療, ,器官移植（干細胞是組器官移植（干細胞是組織工程的細胞源泉和基因治療、細胞治療的載體）織工程的細胞源泉

37、和基因治療、細胞治療的載體） 1 1、治療性克隆、治療性克隆Parkinsons DiseaseParkinsons Disease多巴胺能神經元進行性退變多巴胺能神經元進行性退變 、死亡皮膚細胞皮膚細胞v帕金森病、糖尿病、帕金森病、糖尿病、DuchemesDuchemes肌營養失調、肌營養失調、心力衰竭、創傷性脊髓損傷等心力衰竭、創傷性脊髓損傷等有可能成為今后有可能成為今后細胞替代療法和組織器官移植的最佳來源。細胞替代療法和組織器官移植的最佳來源。應用治療性克隆技術研究mES分化為胰腺細胞 diabetes皮膚細胞皮膚細胞胰島胰島Jiang et.al., Diabetologia, 200

38、8 Why do researchers study stem cells ? 可能借助干細胞治療的疾病(美國) : Cardiovascular diseases 58 million Autoimmune diseases 30 million Diabetes 16 million Osteoporosis 10 million Cancer 8.2 million Alzheimers disease 4 million Parkinsons disease 1.5 million Burns (severe) 0.3 million Spinal cord injuries 0.25

39、million Birth defects 150,000(per year) Total 128.4 million（活化狀態）（活化狀態）胞外信號胞外信號分化啟動分化啟動 分化定向分化定向 （靜息狀態）（靜息狀態）組織再生、細胞治療組織再生、細胞治療遺傳調控、表觀遺傳調控遺傳調控、表觀遺傳調控組織干細胞含量極少組織干細胞含量極少組織干細胞組織干細胞人為干預人為干預如何識別？如何識別？如何標記？如何標記？如何示蹤？如何示蹤？現有技術能力可以對現有技術能力可以對單細胞進行遺傳標記單細胞進行遺傳標記分分 化化 調調 控控干細胞研究尚未解決的問題干細胞研究尚未解決的問題v1 1、需要闡明胚胎干細胞基因組印跡狀態；、需要闡明胚胎干細胞基因組印