胚胎干细胞.ppt

胚胎干细胞的研究进展及其应用
胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ES细胞)是一种从早期胚胎内细胞团(Inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)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细胞。目前,ES细胞已经引起广大学者的注意和兴趣,对ES细胞的研究也取得了很大进展。
1. ES细胞的研究概况
ES细胞研究,首先源于畸胎瘤细胞(Teratocarcinoma stem cell)或胚胎瘤细胞(Embryonic carcinoma cell,ES细胞)。1958年,Steven通过把小鼠早期胚胎移植到129小鼠精巢或肾脏被膜下得到了EC细胞[1]。随后,EC细胞常被用以研究哺乳类动物发育和遗传以及细胞诱导分化的实验模型,通过各种诱导因子和实验条件,成功地诱导出神经细胞、肌肉细胞、软骨细胞和上皮细胞等包括三个胚层在内的各种类型的分化细胞。1974年,Brinster把EC细胞注射到胚泡腔后,EC细胞参与受体胚胎的发育,从而得到了嵌合体。1981年,Mintz等培养的METT-1系EC细胞具有与生殖腺嵌合的能力[2]。但是由于EC细胞种系间的嵌合率低,仅有13%,而且EC细胞具有肿瘤源性,生成的嵌合体到了成年又出现肿瘤,建成的EC细胞系有异常核型。因此EC细胞作为研究正常细胞分化的模型并不理想。
1981年,Evans和Kaufman首先在EC细胞研究的基础上,通过对延迟着床的小鼠早期胚胎进行体外培养,首次分离得到小鼠ES细胞,并以两个人名字的开头字母命名为EK细胞,并建立了ES细胞系[3]。随后,人们相继建立了其它动物的类ES细胞。Doetschman (1988)、Piedrahita(1990)建立了仓鼠的ES细胞系。Notarianni(1990)、Piedrakita(1990)、Strojek(1990)、Anderson(1990)和Wheeler(1994)各自成功的建立了猪的类ES细胞系;Sukoyan(1992)建立了水貂的类ES细胞系。Saito(1992)、Strelchenko(1994)和Stice(1993)建立了牛的类ES细胞系,Sims(1993)对ES细胞进行核移植,得到四头犊牛,Cibelli用转基因技术得到了生殖系嵌合体牛。Craves(1993)、Niemann(1994)建立了兔的类ES细胞系。Tsuchiya(1994)、Meinecke、Tillmann(1996)建立了绵羊ES细胞系,Campbel于1996年对绵羊ES细胞系进行核移植,得到了四只羔羊。Bongso(1994)、Meineke-Tillmann(1996)建立了山羊的类细胞系。1994年,Bonso建立了人的类ES细胞系,1998年,Tillhomoson等建立了人的类ES细胞系,并进行了鉴定,其中,H9株传32代,并能成功地进行冷冻和解冻。该细胞的核型正常,AKP、SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-18染色均为阳性,体内体外分化试验证明具有多能性[4]。
我国尚克刚(1989,1993,1994),丛笑倩(1990)也分别建立了小鼠的ES细胞系,并得到了嵌合体小鼠。1991年,陈立人建立了小鼠和猪的类ES细胞系。1995年,赖学良建立了兔的ES细胞系,并得到了一只皮毛嵌合体小鼠。1999年,张学明对利用小鼠胚胎成纤维细胞制作饲养层进行了研究,发现了2日龄到13日龄之间的小鼠胚胎最适于分离小鼠原代胚胎成纤维细胞[5]西北农业大学,从1994年开始,用早期胚胎相继分离克隆出的类ES细胞,最多传五代(1995,1997,1999);牛的类ES细胞,最多传六代(1995,1998,1999);小鼠的类ES细胞,最多传九代;1997年用分离流产胎儿原始生殖细胞克隆出人的类ES细胞,最多传六代;1999年分离克隆出牛的类ES细胞,传15代,并进行了冷冻保存[6]。特别是近几年来,由于对人的类ES细胞的研究取得了很大进展,国内外掀起了一股ES细胞的研究热潮。

 ES细胞核大,胞质胞浆少,细胞界限不明显。体外培养时,细胞排列紧密,呈集落状生长,边缘折光性强,集落边缘可见有少量的已经分化为扁平上皮细胞或梭形的成纤维细胞。用碱性磷酸酶染色法染色,ES细胞呈棕红色,而周围的成纤维细胞则呈淡黄色[7]。小鼠胚胎干细胞的直径在7-18um之间,猪、牛和羊的ES细胞颜色较深,直径为12-18um[8]。总的来说,ES细胞具有与胚胎细胞相似的形态特征。
ES细胞的基本特征 ES细胞的全能性(totipotenty