研究生讲课干细胞.ppt

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1、干细胞移植治疗缺血性干细胞移植治疗缺血性 心脏病研究和展望心脏病研究和展望 长期以来，人类一直在研究和寻找能治长期以来，人类一直在研究和寻找能治愈各种疾病、抗衰老甚至长生不老的方法。愈各种疾病、抗衰老甚至长生不老的方法。 随着现代科学技术的发展，尤其是干细随着现代科学技术的发展，尤其是干细胞的研胞的研 究，人类的这些幻想正在逐步变成究，人类的这些幻想正在逐步变成现实。现实。 19981998年，美国年，美国科学科学杂志将干细胞的杂志将干细胞的研究成果列在十大科学进展的首位。研究成果列在十大科学进展的首位。细胞是机体组成的基本单位细胞是机体组成的基本单位干细胞的定义 干细胞干细胞（Stem ce

2、llStem cell）即起源细胞。在细即起源细胞。在细胞的分化过程中，细胞往往由于高度分化而完胞的分化过程中，细胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。一部分未分化的原始细胞。 因此，干细胞是一类具有自我更新和分化因此，干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。潜能的细胞。干细胞的分类 全能干细胞全能干细胞 多能干细胞多能干细胞 单能干细胞单能干细胞按分化潜能按分化潜能按发育状态按发育状态胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞

3、全能干细胞：全能干细胞： 具有形成完整个体的分化潜具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞能。如胚胎干细胞（ESES细胞细胞）多能干细胞：多能干细胞： 具有分化出多种细胞组织的具有分化出多种细胞组织的潜能。如造血干细胞、神经潜能。如造血干细胞、神经细胞。细胞。单能干细胞：单能干细胞： 只能向一种或两种密切相关只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如上皮组的细胞类型分化。如上皮组织基底层的干细胞，肌肉中织基底层的干细胞，肌肉中的成肌细胞。的成肌细胞。胚胎干细胞 ES细胞是一种高度未分化细胞。 具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。 研究和利用ES细胞是当前生物工程领

4、域的核心问题之一。 在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。干细胞工程干细胞工程核移植核移植去核胚胎干细胞去核胚胎干细胞组装胚胎干细胞组装胚胎干细胞组织干细胞组织干细胞各种组织器官各种组织器官体体外外诱诱导导培培养养胚胎干细胞研究 摧毁了一个生命来帮摧毁了一个生命来帮助大人的生命助大人的生命 圣经的伦理道德上是圣经的伦理道德上是不允许不允许 坠坠胎胎机构可以从卖胚机构可以从卖胚胎干细胞获利胎干细胞获利 可有致畸性和致瘤性可有致畸性和致瘤性Years AGI CDC1973 744,600 615,831 1974 898,600 763,476

5、1975 1,034,200 854,853 1976 1,179,300 988,267 1977 1,316,700 1,079,430 1978 1,409,600 1,157,776 1979 1,497,700 1,251,921 1980 1,553,900 1,297,606 1981 1,577,300 1,300,760 1982 1,573,900 1,303,980 1983 1,575,000 1,268,987 1984 1,577,200 1,333,521 1985 1,588,600 1,328,570 1986 1,574,000 1,328,112 1987

6、 1,559,100 1,353,671 1988 1,590,800 1,371,285 1989 1,566,900 1,396,658 1990 1,608,600 1,429,577 1991 1,556,500 1,388,937 1992 1,528,900 1.359,145 1993 1,500,000 1,330,414 1994 1,431,000 1,267,415 1995 1,363,690 1,210,883 1996 1,365,730 1,221,585 1997 1,365,730 (NRLC estimate) 1998 1,365,730 (NRLC es

7、timate) 1999 1,365,730 (CIRTL estimate) 40 MILLION ABORTIONS SINCE 1973 4,000 each day 墮胎統計墮胎統計 AGI-Alan Guttmacher Inst. (Planned Parenthood) CDC Centers for Disease Control胚胎胚胎干干細胞研究細胞研究成人成人干干細胞的研究細胞的研究 西方政府的态度西方政府的态度 1美国总统布什美国总统布什当选总统前反对，当选后出于政治目的，当选总统前反对，当选后出于政治目的，同意政府同意政府有限支持有限支持。2001年年8月月9日，布什

8、作出决定，美国日，布什作出决定，美国政府资助对政府资助对2001年年8月月9日前日前得到的人得到的人体胚胎干细胞研究，但体胚胎干细胞研究，但不支持从新的胚不支持从新的胚胎中获取干细胞胎中获取干细胞的研究。的研究。2其他国家的态度其他国家的态度(1)德国禁止德国禁止利用人体胚胎干细胞进行研究。利用人体胚胎干细胞进行研究。(2)澳大利亚澳大利亚开始仿效美国的作法，开始仿效美国的作法，有限支持有限支持人体胚胎干细胞的研究。人体胚胎干细胞的研究。(3)法国、英国、日本法国、英国、日本允许利用允许利用多余的胚胎多余的胚胎和和SCNT技术创造的胚胎进行干细胞研究。技术创造的胚胎进行干细胞研究。 成体干细胞

9、 成年动物的许多组织和器官，比成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。平衡。 缺血性心脏病治疗目的缺血性心脏病治疗目的 防止急慢性心肌损伤后心肌细胞丢失防止急慢性心肌损伤后心肌细胞丢失 优化心室病理学重塑优化心室病理学重塑

10、 促进损伤部位心肌再生和血液灌注促进损伤部位心肌再生和血液灌注细胞心肌成形术干细胞治疗干细胞治疗- -选好选好“种子种子”了吗？了吗？ 来源：数量、种类、抗原性等来源：数量、种类、抗原性等 内源性：心脏局部、其他组织脏器内源性：心脏局部、其他组织脏器 外源性：异体、异种外源性：异体、异种 途径途径 骨髓干细胞 心脏干细胞 组织前体细胞 其他细胞来源心肌细胞可能的修复方式正常心肌细胞正常心脏功能心肌干细胞移植干细胞前体细胞心肌微环境？154324受损/坏死心肌招募循环中干细胞 用于缺血性心脏病实验治疗的成用于缺血性心脏病实验治疗的成体干细胞体干细胞 骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞 骨髓基质干细胞骨

11、髓基质干细胞 骨骼肌干细胞骨骼肌干细胞 脐带血干细胞脐带血干细胞 脂肪干细胞脂肪干细胞 干细胞动员剂干细胞动员剂移植的干细胞分化为心肌(样)细胞 参与血管新生干细胞移植途径干细胞移植途径 经心外膜心肌内注射经心外膜心肌内注射 经导管冠脉内导入经导管冠脉内导入 经导管心肌内注射经导管心肌内注射 经心内膜心肌内注射经心内膜心肌内注射 血管内注射血管内注射干细胞与损伤心肌干细胞与损伤心肌 不同的心脏结构功能不同的心脏结构功能 不同的移植时机不同的移植时机 不同的递送方式不同的递送方式 不同来源的干细胞对微环境的要求不同来源的干细胞对微环境的要求 干细胞对微环境的影响干细胞对微环境的影响 干细胞的内分

12、泌和旁分泌功能干细胞的内分泌和旁分泌功能造血干细胞 造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。 造 血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。 与骨髓移植和外周血干细胞移植相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。成肌细胞移植治疗缺血性心脏病骨骼肌成肌细胞自体骨髓干细胞移植治疗缺血性心脏病 Perin等评价了用NOGA系统经皮心内膜心肌内注射自体骨髓单核细胞治疗缺血性心脏病患者 前瞻性、非随机开放设计 共21例终末期缺血性心肌病患者入选 前14例为治疗组 后7例为对照组

13、基线评估： 运动试验和24小时动态心电图 2维多普勒超声心动图 SPECT灌注扫描 电机械标测确定存活心肌（单极电压6.9 mV）后注射细胞自体骨髓干细胞移植临床试验自体骨髓干细胞移植临床试验BMC1Perin et al. Circulation, 2003, 107:2294自体骨髓干细胞移植临床试验自体骨髓干细胞移植临床试验Perin et al. Circulation, 2003, 107:2294 2月后随访 自体干细胞移植可以改善心功能自体干细胞移植可以改善心功能 自体干细胞移植可以增加心肌灌注自体干细胞移植可以增加心肌灌注 自体干细胞移植防治缺血性心脏病安全可自体干细胞移植防治

14、缺血性心脏病安全可行行需大规模随机对照临床试验进行评价需大规模随机对照临床试验进行评价自体骨髓干细胞移植临床试验结果自体骨髓干细胞移植临床试验结果內皮祖细胞移植治疗缺血性心脏病试验正常心肌组织坏死心肌细胞心脏干细胞AMI正常的心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、炎症细胞心脏干细胞梗死周围区内皮祖细胞移植Assmus et al. Circulation, 2002,106:3009血缘性和骨髓缘性祖细胞间检测指标没有区别；没有观察到炎症反应或恶性心律失常；急性心梗病人经冠脉注射自体祖细胞是安全可 行的，并可能有利于心梗后重塑过程。内皮祖细胞移植 移植前 移植后有关心肌干细胞的研究心肌梗死患者心肌组

15、织中存在分裂增殖的心肌细胞 取材于心梗死亡后4-12天死者的梗塞区和远离梗塞区 (n=13) 代表细胞分裂标志的核标记抗体Ki-67检测 在梗塞边缘区检测到4%心肌细胞核表达Ki-67，而远离梗塞区仅有1%表达 有细胞分裂的特征性事件 -有丝分裂纺锤体形成, -收缩环形成, -核分裂 -胞质分裂Bektrami etal. N Engl J Med, 2001,344:1750心肌梗死患者心肌组织中存在分裂增殖的心肌细胞84倍28倍脂肪组织中干细胞促血管生成试验 荧光激活细胞分选仪检测内皮细胞和干细胞标志CD31, CD34, CD133, ABCG2直接荧光抗体 新鲜分离的脂肪组织(AT)间

16、质-血管部分 (SVT)含有大量的CD34+和表达CD133, ABCG2的细胞 用磁珠方法分离CD34+/CD31-细胞 细胞培养能够分化为内皮细胞 大鼠缺血后肢,静脉注射CD34+/CD31-细胞导致血流和毛细血管密度增加 结论:人脂肪组织SVF内表达CD34+/CD31-的细胞 群表现出内皮祖细胞的特征 ; 脂肪组织可以作为干/祖细胞来源用于细胞 治疗脂肪分离的干细胞参与血管新生Miranville er al. Circulation. 2004,110:349G-CSF&PBSC治疗心肌梗死 MAGICMAGIC试验试验 目的：评价G-CSF和经冠脉移植外周血干细胞(PBSCs)治疗心肌梗死患者的可行性及效果 27例梗死罪犯病变行PCI后患者随机分为 细胞移植组 (n=10) 单独G-CSF组 (n=10) 对照组 (n=7) 6月评价左室收缩功能和灌注 结果： G-CSF + PBSCs移植改善运动耐 量、心肌灌注和收缩功能 但接受G-CSF治疗的支架内再狭窄率升高Hyun-Jae Kang et al Lancet 2004；363：751-56Hyun-Jae Kang