2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、第四章 動(dòng)物干細(xì)胞,第一節(jié) 干細(xì)胞的概念和分類(lèi)一、概念,干細(xì)胞(Stem cell)是一類(lèi)具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞,能產(chǎn)生表型和基因型與自己完全相同的子細(xì)胞,并具有不同分化潛能。,胚胎干細(xì)胞,形態(tài)特征:圓形或橢圓形,體積小,核質(zhì)比大;生化特征:較高的端粒酶活性;一般都有獨(dú)特的表 面標(biāo)志;增殖特征: 自穩(wěn)定性:?jiǎn)渭?xì)胞或無(wú)脊椎動(dòng)物——不對(duì)稱(chēng)分裂 哺乳動(dòng)物—

2、—種群意義上的不對(duì)稱(chēng)分裂分化特征:是干細(xì)胞最重要的特征。干細(xì)胞本生不 是終末分化細(xì)胞,具有再分化的潛力。,干細(xì)胞的主要生理特征:,,,二、分類(lèi)一)根據(jù)發(fā)生來(lái)源分類(lèi)胚胎干細(xì)胞:成體干細(xì)胞:,來(lái)自早期胚胎(ESC)、原始生殖細(xì)胞(PGC)、或畸胎瘤組織(EC)等,如骨髓造血干細(xì)胞(HSC),間質(zhì)干細(xì)胞(MSC),神經(jīng)干細(xì)胞(NSC),ESC,什么是畸胎瘤,如果在胚胎不同時(shí)期,某些多能細(xì)胞從整體上分離或脫落

3、下來(lái),使細(xì)胞基因發(fā)生突變,分化異常,則可發(fā)生胚胎異常。一般認(rèn)為,這種分離或脫落發(fā)生于胚胎早 期,則形成畸胎;而如發(fā)生于胚胎后期,則形成了具有內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個(gè)胚層的異常分化組織,即形成了畸胎瘤。,,鼻咽畸胎瘤,淋巴管瘤,生殖嵴與PGC(原始生殖細(xì)胞),,成體干細(xì)胞:神經(jīng)干細(xì)胞,,,二)根據(jù)分化潛能分類(lèi)全能干細(xì)胞:如ESC多能干細(xì)胞:如造血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞定向祖細(xì)胞:如造血母細(xì)胞等。專(zhuān)能干細(xì)胞:皮膚干細(xì)胞,成

4、肌細(xì)胞等,,三)根據(jù)干細(xì)胞存在的組織器官分類(lèi)胚胎干細(xì)胞造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞肝臟干細(xì)胞皮膚干細(xì)胞肌肉干細(xì)胞等,第二節(jié) 胚胎干細(xì)胞,通過(guò)建立體外培養(yǎng)的方法,獲得保持增殖且不分化的胚胎干細(xì)胞系的技術(shù)稱(chēng)為胚胎干細(xì)胞的建系。一、胚胎來(lái)源的干細(xì)胞系(p132 圖6-1)1. 囊胚階段的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(ICM)2. 來(lái)源于生殖嵴部位的原始生殖細(xì)胞(PGC)3. 來(lái)源于畸胎瘤組織(EC),二、胚胎干細(xì)胞的建系,主要步驟包括:1. 培養(yǎng)體

5、系的選擇和準(zhǔn)備2. 胚胎采集3. ICM的獲取4. ICM的離散5. ESC的建系,1. 培養(yǎng)體系的選擇和準(zhǔn)備,飼養(yǎng)層細(xì)胞的準(zhǔn)備:飼養(yǎng)層細(xì)胞一方面對(duì)ESC細(xì)胞帖壁起支持作用,另一方面其分泌蛋白可抑制ESC分化,維持其增殖特性和多能性。常用飼養(yǎng)層細(xì)胞為成纖維細(xì)胞(如STO成纖維細(xì)胞系)、子宮內(nèi)皮細(xì)胞、3T3細(xì)胞株等。為了阻斷飼養(yǎng)層細(xì)胞的分裂,而不影響其分泌蛋白的產(chǎn)生,通常采用γ射線(xiàn)或絲裂霉素C處理之。,,培養(yǎng)基的準(zhǔn)備:用D

6、MEM(高糖)培養(yǎng)液,其中胎牛血清的濃度和質(zhì)量很重要,還要加非必須氨基酸;β-巰基乙醇。常采用添加LIF等抑制ESC的分化潛能;添加EGF等生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)ESC的增殖。,LIF抑止胚胎干細(xì)胞分化的信號(hào)通路,LIF 干細(xì)胞表面的LIF受體和gp130蛋白形成異二聚體 激活JAK酪氨酸激酶系統(tǒng)

7、 激活MAP激酶ERK級(jí)聯(lián)反應(yīng)和STAT3蛋白 STAT3形成同型二聚體入核 激活核內(nèi)靶基因轉(zhuǎn)錄 表達(dá)相應(yīng)蛋白抑止ESC的分化,,,,,,,2. 胚胎的采集一般囊胚期胚胎或后桑葚胚

8、。3. ICM的獲取1)直接分離法:囊胚于飼養(yǎng)層上自行發(fā)育成孵化囊胚,待ICM擴(kuò)大增殖時(shí)挑取?;蚴褂面溍沟鞍酌柑幚鞿P,獲得裸胚培養(yǎng)。2)免疫分離法:鏈霉蛋白酶去除囊胚晚期胚泡ZP,依次轉(zhuǎn)移至補(bǔ)體滅活和未滅活的抗血清中,去除滋胚層細(xì)胞后,吸取ICM,移至飼養(yǎng)層培養(yǎng)。,4. ICM的離散胰蛋白酶消化即可離散ICM。5. 胚胎干細(xì)胞建系,三、胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用,,第三節(jié)、胚胎干細(xì)胞的生物學(xué)特性與鑒定方法,一、生物學(xué)特性增殖與分化

9、特征:永生化(immortal);能維持穩(wěn)定的正常的二倍體染色體結(jié)構(gòu);有穩(wěn)定的發(fā)育潛能,能被誘導(dǎo)增殖或分化;能參與胎兒所有組織的發(fā)育過(guò)程;,形態(tài)特征體積小、核大,有一個(gè)或多個(gè)核仁;胚胎干細(xì)胞克隆緊密堆積,細(xì)胞之間無(wú)明顯的界限,細(xì)胞克隆有一定形狀規(guī)律。生化特征具有堿性磷酸酶和端粒酶活性;表達(dá)SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60等表面標(biāo)志;表達(dá)OCT-4蛋白;,,Otc4基因,Otc4基因被認(rèn)為在整個(gè)卵子生成和囊

10、胚附殖前以及早期外胚層中都表達(dá),是受精卵全能性的關(guān)鍵。Otc4基因只能在胚胎中才能得到完全表達(dá),而在成體動(dòng)物體細(xì)胞中的表達(dá)基本上被關(guān)閉。這就意味著克隆人技術(shù)的第一步就存在很大問(wèn)題。所以O(shè)tc4也被稱(chēng)為克隆人終結(jié)者。,二、胚胎干細(xì)胞的鑒定方法,1. 形態(tài)鑒定:核質(zhì)比大,體積小,細(xì)胞集落小鼠呈鳥(niǎo)巢狀,牛、豬等呈饅頭狀,人呈扁平、松散聚合體。2. 核型分析:二倍體核型,染色體受損情況等。,3. ESC特異性表面抗原表達(dá)的鑒定:小鼠

11、ESC以SSEA-1為主,人以SSEA-3、SSEA-4為主。此外,ALP、Otc-4等都可作為表面標(biāo)志。4. 端粒酶活性鑒定:端粒長(zhǎng)度及端粒酶活性檢測(cè)。5. 體內(nèi)外分化能力鑒定:體內(nèi)外分化能力鑒定,改變細(xì)胞的培養(yǎng)條件: 改變細(xì)胞的培養(yǎng)條件是ES細(xì)胞定向分化的基本策略,常用的方法有:與輔助細(xì)胞共培養(yǎng);在半固體培養(yǎng)基中原位生長(zhǎng)分化;添加生長(zhǎng)因子、化學(xué)誘導(dǎo)劑等。導(dǎo)入外源性基因,使其分化為某一特定類(lèi)型的細(xì)胞。

12、體內(nèi)定向分化,使ES 細(xì)胞多數(shù)分化為該組織特異性的細(xì)胞。,三、胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化的方法,胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化: 胎牛血清,骨髓基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞---------------?造血細(xì)胞  RA胚胎干細(xì)胞---------------?神經(jīng)細(xì)胞 DMSO胚胎干細(xì)胞---------------?肌肉細(xì)胞

13、 TGF-B1, VEGF, bFGF胚胎干細(xì)胞---------------?血管和內(nèi)皮細(xì)胞 RA+胰島素+T3胚胎干細(xì)胞---------------?脂肪細(xì)胞 BMP-2, BMP-4胚胎干細(xì)胞---------------?軟骨細(xì)胞  地塞米松,磷酸甘油胚胎干細(xì)胞---------------?骨細(xì)胞

14、 基因轉(zhuǎn)染胚胎干細(xì)胞---------------?胰島素分泌細(xì)胞,人胚胎干細(xì)胞注射至免疫缺陷小鼠的后腿肌肉中形成的各種組織:(a)腸樣結(jié)構(gòu);(b)神經(jīng)上皮花結(jié);(c)骨骼;(d)軟骨 ;(e)橫紋肌;(f)腎。,A.小鼠成纖維飼養(yǎng)細(xì)胞上培養(yǎng)8天后的ICM(標(biāo)尺=100um)B.ICM中分離出的H9細(xì)胞系(標(biāo)尺=100um)C. H9細(xì)胞系(標(biāo)尺=50um)D.在無(wú)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞,但

15、有LIF(20ng/ml)的條件下培養(yǎng)5d后,H9細(xì)胞發(fā)生分化(標(biāo)尺=100um),第四節(jié)、成體干細(xì)胞,一、概念和生物學(xué)特征概念: 指一群分布在成體組織中尚未分化的、具有自我更新、并負(fù)有構(gòu)建和補(bǔ)充某種組織的各種類(lèi)型細(xì)胞潛能的干細(xì)胞。生物學(xué)特征:1、慢周期性2、自我更新和再生能力的有限性3、不對(duì)稱(chēng)分裂4、細(xì)胞鑒定標(biāo)志,二、成體干細(xì)胞的分離與鑒定(以HSC為例)無(wú)菌采集骨髓 低滲處理 密度梯度離

16、 心 獲單核細(xì)胞 CD34抗體標(biāo)記 流式細(xì)胞儀分離結(jié)合免疫吸附分離 鑒定。,,,,,,,如造血干細(xì)胞的鑒定:,細(xì)胞形態(tài) :集落呈非貼壁生長(zhǎng),細(xì)胞形態(tài)較小細(xì)胞表面標(biāo)志:flk-1(Fetal Liver Kinase 1); L/TAL-1; CD34;GATA-1;基因表達(dá):TAL-1;GATA-2 ;βH1;β主要珠蛋白 體外

17、移植:漿細(xì)胞移植給患者能恢復(fù)造血功能,并且二次移植仍可重建造血系統(tǒng)。,三、成體干細(xì)胞的應(yīng)用:細(xì)胞移植技術(shù),細(xì)胞類(lèi)型 治療的疾病神經(jīng)細(xì)胞    中風(fēng)、帕金森氏病、老年癡呆癥、 脊髓損傷、多發(fā)性硬化病心肌細(xì)胞 心臟病發(fā)作、充血性心臟病產(chǎn)生胰島素的

18、細(xì)胞 糖尿病軟骨細(xì)胞 骨性關(guān)節(jié)炎血細(xì)胞 癌癥、免疫缺乏癥、遺傳學(xué)血液 病、白血病肝細(xì)胞肝炎、肝硬化皮膚細(xì)胞燒傷骨細(xì)胞骨質(zhì)疏松癥視網(wǎng)(眼)細(xì)胞黃斑癥骨骼肌細(xì)胞 肌肉萎縮癥,作

19、業(yè)題,1、什么是干細(xì)胞?如何分類(lèi)?2、干細(xì)胞有什么生物學(xué)特性?3、簡(jiǎn)述來(lái)源于ICM的胚胎干細(xì)胞分離方法。4、ESC培養(yǎng)時(shí)常用的飼養(yǎng)層細(xì)胞有哪些?其作用是是什么?5、什么是成體干細(xì)胞?有哪些種類(lèi)?,補(bǔ)充知識(shí):組織工程,1.組織工程的概念  應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法,研究細(xì)胞、組織誘導(dǎo)因子和生物材料間相互作用的關(guān)系,研制生物性替代物用以修復(fù)或重建組織器官的結(jié)構(gòu),維持、恢復(fù)和改善病損組織或器官的功能。,,1993年Lange

20、r及Vacanti兩位學(xué)者在著名的”Science”學(xué)術(shù)期刊上提出組織工程(tissue engineering)的構(gòu)想,隨後根據(jù)此構(gòu)想將軟骨細(xì)胞培養(yǎng)於人耳形狀的生醫(yī)材料上,再植入老鼠背部(上圖),形成具有耳朵外觀(guān)的組織,此一前瞻性技術(shù)成為組織工程研究的先驅(qū)。,2.組織工程的方法,活體組織細(xì)胞分離 與胞外基質(zhì)分子混合 細(xì)胞體外培養(yǎng)擴(kuò)增形成組織

21、 移植到體內(nèi),,,,3.組織工程的三要素細(xì)胞、支架、信號(hào),(1)種子細(xì)胞,細(xì)胞必須能不斷進(jìn)行細(xì)胞分裂,且必須能被調(diào)控分化成特定的組織細(xì)胞 干細(xì)胞:胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞(如MSC) 組織來(lái)源細(xì)胞:自體或異體組織細(xì)胞,Growth factor stimulation,(2)組織生長(zhǎng)支架需求:,,符合生物安全性要求合適的可生物降解吸收性合適的孔尺寸、高孔隙率和相連的孔形態(tài)特定的三維外形高表面積和合

22、適的表面理化性質(zhì)與植入部位組織力學(xué)性能相匹配的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,組織工程支架的來(lái)源,支架材料天然高分子材料合成降解聚合物生物陶瓷生物復(fù)合材料,不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的組織工程生物材料,天然高分子材料,蛋白質(zhì)支架膠原明膠多糖支架海藻酸鹽殼聚糖透明質(zhì)酸蛋白質(zhì)-多糖支架,合成聚合物材料,聚丙烯酸及其衍生物聚乙二醇及其共聚物 聚乙烯醇聚交酯聚乳酸(PLA)聚(D,L-乳酸-co-乙醇酸)(PLGA)聚乙交酯(PGA)等,支架設(shè)

23、計(jì)及制備技術(shù),生物陶瓷,磷酸鈣陶瓷聚磷酸鈣羥基磷灰石珊瑚(碳酸鈣),支架設(shè)計(jì)及制備技術(shù),成骨細(xì)胞良好地粘附于殼聚糖 - 明膠 / 羥基磷灰石支架上,生長(zhǎng)狀態(tài)良好,分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)。,(3)生長(zhǎng)因子,表皮生長(zhǎng)因子:是對(duì)上皮細(xì)胞增殖有很強(qiáng)促進(jìn)作用的53個(gè)氨基酸殘基的多肽。神經(jīng)生長(zhǎng)因子:為神經(jīng)細(xì)胞特異性分泌的營(yíng)養(yǎng)蛋白。肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子:為728個(gè)氨基酸殘基單鏈組成。骨形態(tài)發(fā)生蛋白:能誘導(dǎo)或刺激新骨的生成。,4.技術(shù)路線(xiàn),體外得到工

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