复旦大学：《基因组学》课程教学资源（课件讲稿）第10章 基因组表观遗传与胚胎干细胞 iPS

表观遗传与胚胎干细胞

表观遗传与胚胎干细胞

人类皮肤细胞诱导成 胚胎多能干细胞 美日两国研究小组2007年11月20日分 别在两家权威科学杂志发表相关研究 报告,宣称成功将人类皮肤细胞诱导成 多能干细胞,即iPS( induced pluripotent stem) 2010年 Sience杂志将该项研究成果列 为当年十大科学进展之

人类皮肤细胞诱导成 胚胎多能干细胞 美日两国研究小组2007年11月20日分 别在两家权威科学杂志发表相关研究 报告, 宣称成功将人类皮肤细胞诱导成 多能干细胞, 即iPS (induced pluripotent stem) 。 2010年Sience杂志将该项研究成果列 为当年十大科学进展之一

俞英汤森验内行关细的 君在姆实室进有干胞试 验

俞君 英在 汤姆 森实 验室 内进 行有 关干 细胞 的试 验

人类iPS细胞的培育过程 1)筛选与克隆控制胚胎干细胞基因组重新 程序化的基因 2)把4种基因注入皮肤细胞,这些特定基因 能够“重构”皮肤细胞的基因 3)将普通人体皮肤细胞成功改造成干细胞 4)理论上讲,这种干细胞的功能类似通过 胚胎克隆技术取得的胚胎干细胞,能够 最终培育成人体组织或器官

人类iPS细胞的培育过程 1) 筛选与克隆控制胚胎干细胞基因组重新 程序化的基因. 2) 把4种基因注入皮肤细胞，这些特定基因 能够“重构”皮肤细胞的基因. 3) 将普通人体皮肤细胞成功改造成干细胞. 4) 理论上讲，这种干细胞的功能类似通过 胚胎克隆技术取得的胚胎干细胞，能够 最终培育成人体组织或器官

灵长类胚胎干细胞 Thomson jA对灵长类胚胎干细胞所给出的定 义如下 1)来自未植入子宫之前的胚胎; 2)可以无限保持未分化及增生状态 3)即使在培养之后仍然可以稳定地发育成胚 胎的三个胚层,具有多向分化的潜能 见: Science282,1998

灵长类胚胎干细胞 Thomson JA对灵长类胚胎干细胞所给出的定 义如下: 1) 来自未植入子宫之前的胚胎; 2) 可以无限保持未分化及增生状态; 3) 即使在培养之后仍然可以稳定地发育成胚 胎的三个胚层, 具有多向分化的潜能. 见: Science 282, 1998

囊胚 内细胞团↓发育为三胚层 胚胎 的特 征及 脊索 外胚层 中胚层 内胚层 发育 Central nervous systom Skeletal system Gut Peripheral nervous system Muscles Lungs Epidermis Vascular region Liver 囊胚期内细胞团为多能干细胞 ●

胚胎 的特 征及 发育 囊胚期内细胞团为多能干细胞

全能性干细胞所应具有的特征 1)来源于一个全能性的细胞群体; 2)具有正常的细胞核型; 3)具永生性,在胚胎状态下能无限制的分 裂; 4)培养的细胞株在体外或在畸胎瘤中能自 发分化成胚胎外组织( extraembryonic tissues)和分属所有3种胚层的体细胞 此前所有已培养成功的哺乳动物细胞中, 除小鼠外,灵长类动物ES细胞只满足 上述4条标准的前3条

全能性干细胞所应具有的特征 1) 来源于一个全能性的细胞群体; 2) 具有正常的细胞核型; 3) 具永生性, 在胚胎状态下能无限制的分 裂; 4）培养的细胞株在体外或在畸胎瘤中能自 发分化成胚胎外组织（extraembryonic tissues）和分属所有3种胚层的体细胞 此前所有已培养成功的哺乳动物细胞中， 除小鼠外，灵长类动物ES细胞只满足 上述4条标准的前3条

体细胞可以逆转成为胚胎干细胞 1)就基因组的遗传信息组成而言,每个体细胞都 具备潜在的发育成所有组织细胞的潜能 2)因为体细胞是胚胎发育与形态建成的终极产物, 自然状态下这是一个不可逆的过程 3)胚胎发生与细胞分化是基因组程序化的结果, 体细胞要逆转为胚胎干细胞必需重新程序化 4)因体细胞核移植到卵细胞中可以获得类似自然 受精发育的胚胎,在卵细胞中必定存在使基因 组重新程序化的因子 5)将基因组重新程序化的因子导入体细胞可以使 体细胞命运逆转,产生具有多能分化的干细胞

体细胞可以逆转成为胚胎干细胞 1) 就基因组的遗传信息组成而言, 每个体细 胞都 具备潜在的发育成所有组织细胞的潜能. 2) 因为体细胞是胚胎发育与形态建成的终极产物, 自然状态下这是一个不可逆的过程 3) 胚胎发生与细胞分化是基因组程序化的结果, 体细胞要逆转为胚胎干细胞必需重新程序化. 4) 因体细胞核移植到卵细胞中可以获得类似自然 受精发育的胚胎, 在卵细胞中必定存在使基因 组重新程序化的因子. 5) 将基因组重新程序化的因子导入体细胞可以使 体细胞命运逆转, 产生具有多能分化的干细胞

几个关键的步骤 1)基因组重新程序化基因的筛选 2)基因组重新程序化基因的转化 3)转化细胞的筛选与鉴定 4)iPS细胞的功能验证

几个关键的步骤 1) 基因组重新程序化基因的筛选 2) 基因组重新程序化基因的转化 3) 转化细胞的筛选与鉴定 4) iPS细胞的功能验证

Pluripotent Stem Cells 常规/ ( Totipotent全能细胞 In vivo 胚胎 fertilized egg 受精卵 8 cell 干细 embryo 8细胞胚 多能干细胞 胞的 Cultured Pluripotent undifferentiated Blastocyst stem cells 囊胚 培养的未分化干细胞 获取 及培 养 Blood cells Neural cells 血细胞 神经细胞 Cardiac muscle 心肌细胞

常规 胚胎 干细 胞的 获取 及培 养