细胞生物学--细胞分化 PPT课件

医学细胞生物学（配套教材）第十五章细胞分化CellDifferentiation学习目的和要求掌握细胞分化的基本概念、特点。熟悉目前认识到的细胞分化的机制。熟悉细胞间相互作用对细胞分化的调节作用和机制。了解激素、环境因素对细胞分化的影响。了解细胞分化的医学意义。了解再生的现象与本质。CellDifferentiation第十五章细胞分化第一节细胞分化的基本概念一、多细胞生物个体发育过程与细胞分化潜能二、细胞决定与细胞分化三、细胞分化的可塑性四、细胞分化的时-空性五、细胞分裂与细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化细胞分化的概念：由单个受精卵产生的细胞，在形态结构、生化组成和功能等方面均有明显的差异，形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化(celldifferentiation)。CellDifferentiation第十五章细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化一、多细胞生物个体发育过程与细胞分化潜能多细胞生物的个体发育过程：一般包括胚胎发育和胚后发育两个阶段，前者包括卵裂、囊胚、原肠胚等几个基本的发育阶段，脊椎动物还要经过神经轴胚期以及器官发生等阶段。细胞分化开始于原肠胚形成之后。CellDifferentiation第十五章细胞分化1.动物胚胎的三胚层代表不同类型细胞的分化去向脊椎动物细胞分化示意图CellDifferentiation第十五章细胞分化2.细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”全能（干）细胞：在一定条件下，能够分化发育成为完整个体的细胞，如哺乳动物桑椹胚的8细胞期之前的细胞。多能（干）细胞：在胚胎发育的三胚层形成后，细胞的分化潜能受到限制，仅能向本胚层组织和器官方向分化发育的细胞。CellDifferentiation第十五章细胞分化2.细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”经过器官发生，各种组织细胞的命运最终确定，呈单能化。细胞分化的一般规律：在胚胎发育过程中，细胞逐渐由“全能”到“多能”，最后向“单能”的趋向。CellDifferentiation第十五章细胞分化全能性细胞核（totipotentnucleus）：终末分化细胞的细胞核仍然具有全能性。证明细胞核全能性的实验——核移植实验。3.终末分化细胞的细胞核具有全能性⑴爪蟾核移植实验CellDifferentiation第十五章细胞分化⑵哺乳动物核移植实验——“多莉”（Dolly）羊的诞生CellDifferentiation第十五章细胞分化1.细胞决定先于细胞分化并制约着分化的方向细胞决定(celldetermination)：在个体发育过程中，细胞在发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的发育命运，只能向特定方向分化的状态。原肠期的三胚层形成时，形成各器官的预定区已经确定，只能按一定的规律发育分化成特定的组织、器官和系统。二、细胞决定与细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化细胞决定实验示意图二、细胞决定与细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化2.细胞决定具有遗传稳定性 细胞决定表现出遗传稳定性。典型的例子是果蝇成虫盘细胞的移植实验。 在果蝇研究中发现，有时某种培养的成虫盘细胞会出现不按已决定的分化类型发育，而是生长出不是相应的成体结构，发生了转决定（transdetermination）。CellDifferentiation第十五章细胞分化果蝇成虫盘细胞决定状态的移植实验CellDifferentiation第十五章细胞分化三、细胞分化的可塑性1.细胞分化具有高度的稳定性细胞分化的稳定性（stability）：是指在正常生理条件下，已经分化为某种特异的、稳定类型的细胞一般不可能逆转到未分化状态或者成为其他类型的分化细胞。已分化的终末细胞在形态结构和功能上保持稳定是个体生命活动的基础。CellDifferentiation第十五章细胞分化三、细胞分化的可塑性2.已分化的细胞可发生去分化去分化的概念：一般情况下，细胞分化过程是不可逆的。然而在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，其基因活动模式也可发生可逆性的变化，而又回到未分化状态，这一变化过程称为去分化(dedifferentiation)。CellDifferentiation第十五章细胞分化转分化的概念：在高度分化的动物细胞中还可见到另一种现象，即从一种分化状态转变为另一种分化状态，这种情况称为转分化（transdifferentiation）。3.特定条件下已分化的细胞可转分化为另一种类型细胞CellDifferentiation第十五章细胞分化3.特定条件下已分化的细胞可转分化为另一种类型细胞必须指出的是，无论是动物还是植物，细胞分化的稳定性是普遍存在的，而分化的可逆性，即发生细胞的转分化或去分化是有条件的。CellDifferentiation第十五章细胞分化4.细胞重编程可以改变细胞的分化状态细胞重编程概念：一般将成熟终末分化细胞逆转为原始的多能，甚至是全能性干细胞状态的过程称为细胞重编程（cellularreprogramming）。CellDifferentiation第十五章细胞分化4.细胞重编程可以改变细胞的分化状态细胞重编程的实例：基于细胞核移植技术进行的动物克隆实验。诱导多能干细胞（inducedpluripotentstemcells,iPS细胞）的制备：如将四个转录因子（Oct3/4、Sox2、C-Myc、Klf4）基因导入皮肤成纤维细胞中，即可获得iPS细胞。CellDifferentiation第十五章细胞分化四、细胞分化的时-空性在个体发育过程中，多细胞生物细胞既有时间上的分化，也有空间上的分化。一个细胞在不同的发育阶段可以有不同的形态结构和功能，即时间上的分化；同一种细胞的后代，由于每种细胞所处的空间位置不同，其环境也不一样，可以有不同的形态和功能，即空间上的分化。CellDifferentiation第十五章细胞分化五、细胞分裂与细胞分化细胞分裂和细胞分化是多细胞生物个体发育过程中的两个重要事件，两者之间有密切的联系。通常细胞在增殖（细胞分裂）的基础上进行分化；细胞分化发生于细胞分裂的G1期，当G1期很短或几乎没有G1期时，细胞分化减慢；细胞分裂旺盛时分化变缓，分化较高时分裂速度减慢——个体生长发育的一般规律。CellDifferentiation第十五章细胞分化第二节细胞分化的分子基础一、基因组的活动模式二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式三、基因选择性表达的转录水平调控四、非编码RNA在细胞分化中的作用CellDifferentiation第十五章细胞分化一、基因组的活动模式1.基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律细胞分化过程中一般并不伴有基因组的改变。多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表达，而呈现选择性表达，它们按照一定的时-空顺序，在不同细胞和同一细胞的不同发育阶段发生差异表达（differentialexpression）。CellDifferentiation第十五章细胞分化一、基因组的活动模式1.基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律细胞分化的本质：基因的选择性表达，一些基因处于活化状态，同时另一些基因被抑制而不活化。CellDifferentiation第十五章细胞分化奢侈蛋白（luxuryprotein）：奢侈基因（luxurygene）：编码组织细胞特异性蛋白的基因。奢侈蛋白：由奢侈基因编码，仅存在于特定的分化细胞中，赋予分化细胞不同特征的特异性蛋白。如红细胞中的血红蛋白、皮肤表皮细胞中的角蛋白、肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白。CellDifferentiation第十五章细胞分化管家蛋白(housekeepingprotein)：由管家基因(housekeepinggene)表达，存在于所有分化类型细胞中，维持细胞生存所必需的基本蛋白，如细胞骨架蛋白、膜蛋白、染色质的组蛋白、核糖体蛋白。CellDifferentiation第十五章细胞分化2.基因组改变是细胞分化的特例基因组扩增：见于果蝇的腺细胞和卵巢滤泡细胞，染色体多次复制，形成多倍体（polyploid）和多线体（polyteny）。基因组丢失：在马蛔虫个体发育过程中，只有生殖细胞得到了完整染色体，而体细胞中的染色体只是部分染色体片段。哺乳动物（除骆驼外）的红细胞以及皮肤、羽毛和毛发的角化细胞则丢失了完整的核。CellDifferentiation第十五章细胞分化2.基因组改变是细胞分化的特例基因重排：在B淋巴细胞分化过程中，DNA通过体细胞重组（somaticrecombination）,使DNA序列中不同部位的部分基因片段连接在一起，组成产生抗体mRNA的DNA序列。CellDifferentiation第十五章细胞分化二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式母体效应基因产物的极性分布决定了细胞分化与发育的命运母体效应基因（maternaleffectgene,MEG）产物：在卵质中呈极性分布、在受精后被翻译为在胚胎发育中起重要作用的转录因子和翻译调节蛋白的mRNA分子，它们在细胞发育命运的决定中起重要作用。CellDifferentiation第十五章细胞分化二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式母体效应基因产物的极性分布决定了细胞分化与发育的命运受精前后bicoid基因mRNA及翻译蛋白的浓度梯度分布CellDifferentiation第十五章细胞分化2.胚胎细胞分裂时胞质的不均等分配影响细胞的分化命运不对称分裂的概念：在胚胎早期发育过程中，细胞质成分是不均质的，胞质中某些成分的分布有区域性。当细胞分裂时，细胞质成分被不均等地分配到子细胞中，这种不均一性胞质成分可以调控细胞核基因的表达，在一定程度上决定细胞的早期分化。CellDifferentiation第十五章细胞分化不对称分裂的实例：细胞质中numb蛋白的不对称分布能够影响果蝇神经细胞的发育CellDifferentiation第十五章细胞分化三、基因选择性表达的转录水平调控1.基因的时序性表达某一特定基因表达严格按照一定的时间顺序发生，这称为基因表达的时间特异性（temporalspecificity）。从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，都会有不同的基因严格按照自己特定的时间顺序开启或关闭，表现为分化、发育阶段一致的时间性，也称为阶段特异性（stagespecificity）。CellDifferentiation第十五章细胞分化以血红蛋白表达为例介绍个体发育过程中血红蛋白的表达特点：脊椎动物的血红蛋白由2条α-珠蛋白链和2条β-珠蛋白链组成，其在个体发育不同时期表达不一样。CellDifferentiation第十五章细胞分化人珠蛋白基因结构CellDifferentiation第十五章细胞分化血红蛋白选择性表达机制：在个体发育过程中依次有不同的β-珠蛋白基因的打开和关闭，这与β-珠蛋白基因簇上游的基因座控制区（locuscontrolregion,LCR）有关。LCR距离ε基因的5′末端约10,000碱基对以上，可使任何与它相连的β-家族基因高水平表达。CellDifferentiation第十五章细胞分化LCR控制的β-珠蛋白基因活化的可能机制CellDifferentiation第十五章细胞分化2.基因的组织细胞特异性表达个体发育过程中，同一基因产物在不同组织器官中表达多少是不一样的。一种基因产物在个体的不同组织或器官中表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性（spatialspecificity）。不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。CellDifferentiation第十五章细胞分化与基因表达的调控区相互作用的转录因子分两大类： 通用转录因子：为大量基因转录所需要并在许多细胞类型中都存在的因子。 组织细胞特异性转录因子：为特定基因或一系列组织特异性基因所需要，并在一个或很少的几种细胞类型中存在的因子。通常情况下，细胞特异性的基因表达是由于仅存于那种类型细胞中的组织细胞特异性转录因子与基因的调控区相互作用的结果。CellDifferentiation第十五章细胞分化⑴一个关键基因调节蛋白的表达能够启动特定谱系细胞的分化细胞分化主导基因的概念：细胞分化中基因活化的一种方式是作为转录因子的基因产物本身起正反馈调节蛋白作用。由此维持一系列细胞分化基因的活动只需要激活基因表达的起始事件，即特异地参与某一特定发育途径的起始基因。3.细胞分化过程中基因表达调控的复杂性CellDifferentiation第十五章细胞分化⑴一个关键基因调节蛋白的表达能够启动特定谱系细胞的分化细胞分化主导基因的概念：该基因一旦打开，它就维持在活化状态，表现为能充分的诱导细胞沿着某一分化途径进行，从而导致特定谱系细胞的发育。具有这种正反馈作用的起始基因通常称为细胞分化主导基因（mastercontrolgene）。3.细胞分化过程中基因表达调控的复杂性CellDifferentiation第十五章细胞分化例如，在哺乳动物的成肌细胞向肌细胞分化过程中，myoD基因起重要作用。脊椎动物骨骼肌细胞分化机制CellDifferentiation第十五章细胞分化细胞增殖（生长因子作用）细胞停止增殖（MRF4、myogenin依次激活，同时需要细胞粘附因子参与⑵一些基因调节蛋白的组合能产生许多类型的细胞组合调控的概念：转录起始受一个基因调节蛋白的组合而不是单个基因调节蛋白调控的现象，称为组合调控（combinatorycontrol）。组合调控的一个条件是许多基因调节蛋白必须能共同作用来影响最终的转录速率。不仅每个基因拥有许多基因调节蛋白来调控它，而且每个基因调节蛋白也参与调控多个基因。CellDifferentiation第十五章细胞分化发育过程中一些基因调节蛋白的组合能产生许多细胞类型在图中假设的例子中，利用5种不同的基因调节蛋白最终形成8种细胞类型（G～N）。下图显示了组合调控能够以相对较少的基因调节蛋白产生多种类型细胞。CellDifferentiation第十五章细胞分化⑶同源异形框基因的时空表达确定机体前-后体轴结构的分化与发育蓝图同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物中的基因，其特点是基因中存在共同的180bp的DNA片段，编码高度同源的60个氨基酸。这个共同的180bpDNA片段被称为同源异形框（homeobox），含有同源异形框的基因谓之同源异形框基因（homeoboxgene），如果蝇的HOM基因，动物和人类的Hox基因。CellDifferentiation第十五章细胞分化⑶同源异形框基因的时空表达确定机体前-后体轴结构的分化与发育蓝图同源异形域蛋白：由同源异形框基因编码的蛋白称为同源异形域蛋白（homeodomainprotein）。CellDifferentiation第十五章细胞分化高度保守的60个氨基酸片段，为一种螺旋-环-螺旋（HLH）结构，其中的9个氨基酸（第42～50位）与DNA的大沟相结合，能识别其所控制的基因启动子中的特异序列，引起特定基因表达的激活或阻抑。不同生物同源异形框编码的氨基酸序列比较CellDifferentiation第十五章细胞分化HOM或Hox基因在染色体上的排列顺序与其在体内的不同时空表达模式相对应：这些基因激活的时间顺序表现为越靠近前部的基因表达越早，而靠近后部的基因表达较迟；这些基因表达的空间顺序表现为头区的最前叶只表达该基因簇的第一个基因，而身体最后部则表达基因簇的最后一个基因。CellDifferentiation第十五章细胞分化果蝇和小鼠同源异形框基因及其表达模式CellDifferentiation第十五章细胞分化4.染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化染色质成分的共价修饰包括：DNA的甲基化；组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化和羰基化。DNA和组蛋白的修饰都会引起染色质结构和基因转录活性的变化。染色质成分的共价修饰在基因转录调控上的作用是可遗传的。CellDifferentiation第十五章细胞分化在甲基转移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可转变成5-甲基胞嘧啶，这称为DNA甲基化。分布：常见于富含CG二核苷酸的CpG岛，主要集中于异染色质区，其余则散在于基因组中。⑴DNA甲基化在转录水平上调控细胞分化的基因表达①DNA甲基化概念CellDifferentiation第十五章细胞分化含量：哺乳动物基因组中约70%～80%的CpG位点是甲基化的。作用：DNA的甲基化位点阻碍转录因子结合，甲基化程度越高，DNA转录活性越低。⑴DNA甲基化在转录水平上调控细胞分化的基因表达①DNA甲基化概念CellDifferentiation第十五章细胞分化人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化CellDifferentiation第十五章细胞分化②DNA甲基化导致基因失活/沉默的可能机制甲基化直接干扰转录因子与启动子中特定的结合位点的结合；特异的转录抑制因子直接与甲基化DNA结合；染色质结构的改变。CellDifferentiation第十五章细胞分化⑵组蛋白的化学修饰将引起染色质结构改变（即染色质重塑），而导致基因转录或沉默组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组蛋白密码（histonecode），它决定了染色质转录活跃或沉默的状态。例如，组蛋白的乙酰化和去乙酰化影响转录因子与DNA的结合。组蛋白乙酰化：在组蛋白乙酰基转移酶作用下，于组蛋白N-端尾部的赖氨酸加上乙酰基。CellDifferentiation第十五章细胞分化⑵组蛋白的化学修饰将引起染色质结构改变（即染色质重塑），而导致基因转录或沉默近年研究表明，组蛋白的化学修饰所引起的染色质结构的动态变化能够影响细胞的分化状态的转变（transition）。乙酰化的作用：在大多数情况下，组蛋白乙酰化有利于基因转录。低乙酰化的组蛋白通常位于非转录活性的常染色质区域或异染色质区域。CellDifferentiation第十五章细胞分化表观遗传的概念：影响染色质结构变化的因素，如组蛋白修饰、DNA甲基化、组蛋白组分的改变、染色质重建子（remodeler）和非编码RNA，或染色质上的这些标记在细胞分裂过程中能够被继承并共同作用决定细胞的表型。表观遗传从分子或机制上可定义为“在同一基因组上建立的能将不同基因转录和基因沉默模式传递下去的染色质模板变化的总和”。（3）染色质成分的共价修饰具有时空性CellDifferentiation第十五章细胞分化在由单个受精卵发育为多细胞个体过程中，从一个受表观遗传调控的单基因组逐渐演变为存在于200多种不同类型细胞中的多种表观基因组。这种程序性的变化被视为组成了一种“表观遗传密码”。可以认为：染色质的共价修饰和非共价机制（如组蛋白组分改变、染色质重建子和非编码RNA作用）相互结合促使形成一种染色质状态，使其在细胞的分化和发育过程中能够作为模板。（3）染色质成分的共价修饰具有时空性CellDifferentiation第十五章细胞分化表观基因组与细胞分化基因组：某一个体不变的DNA序列；表观基因组：染色质模板的总体构成。表观基因组随细胞类型的不同而变化，并能对其收到的内、外界信号发生反应。表观基因组会在多细胞生物由一个受精卵发育到许多已分化细胞这一过程中发生变化。CellDifferentiation第十五章细胞分化四、非编码RNA在细胞分化中的作用非编码RNA（non-codingRNA）主要包括：小RNA和长链非编码RNA（longnon-codingRNA，lncRNA）。小RNA是长度约在20～30个核苷酸(nt)的非编码RNA。 微小RNA(microRNA,miRNA)：前体为70～90nt，由具有核糖核酸酶性质的Drosha和Dicer酶加工而成。 小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA：来源于外源性的长双链RNA，是Dicer酶解产物。CellDifferentiation第十五章细胞分化四、非编码RNA在细胞分化中的作用小RNA是在研究秀丽隐杆线虫（C.elegan）细胞命运的时间控制过程中被发现的；广泛地存在于哺乳动物，具有高度的保守性，通过与靶基因mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促使靶基因mRNA降解。研究表明，它们参与了细胞分化与发育的基因表达调控。长链非编码RNA：长度超过200个核苷酸，与细胞分化和发育密切相关。CellDifferentiation第十五章细胞分化第三节细胞分化的影响因素一、细胞间相互作用对细胞分化中的影响二、激素对细胞分化的调节三、环境因素对细胞分化的影响CellDifferentiation第十五章细胞分化胚胎诱导：胚胎发育过程中，一部分细胞对邻近细胞产生影响并决定其分化方向的现象，称为诱导或胚胎诱导(embryonicinduction)。胚胎诱导的特点：胚胎细胞间的相互诱导作用是有层次的。在三个胚层中，中胚层首先独立分化，该过程对相邻胚层有很强的分化诱导作用，促进内胚层、外胚层各自向相应的组织器官分化。一、细胞间相互作用对细胞分化中的影响1.胚胎细胞间相互作用的主要表现形式是胚胎诱导CellDifferentiation第十五章细胞分化眼球发育过程中的多级诱导作用A.初级诱导B.次级诱导C.三级诱导CellDifferentiation第十五章细胞分化胚胎诱导的分子基础：胚胎诱导是通过诱导组织释放的各种旁分泌因子（paracrinefactor）实现的。这些旁分泌因子以诱导组织为中心形成由近及远的浓度梯度，它们与反应组织细胞表面的受体结合，将信号传递至细胞内，通过调节反应组织细胞的基因表达而诱导其发育和分化。CellDifferentiation第十五章细胞分化常见的旁分泌因子及其信号转导通路CellDifferentiation第十五章细胞分化 信号通路 配体家族 受体家族 细胞外抑制或调节因子 受体酪氨酸激酶 EGFFGF（Branchless）ephrins EGF受体FGF受体（Breathless）Eph受体 Argos TGF-β超家族 TGF-βBMP（Dpp）Nodal TGF-β受体BMP受体 chordin(Sog),noggin Wnt Wnt(Wingless) Frizzled Dickkopf,Cerberus Hedgehog Hedgehog Patched,Smoothened Notch Delta Notch Fringe旁分泌因子在胚胎的不同发育阶段以及处于不同位置的胚胎细胞中的表达差异，提供了胚胎发育过程中的位置信息。位置信息（sonichedgehog信号）在翅膀发育中的作用CellDifferentiation第十五章细胞分化2.胚胎细胞间的相互作用还表现为细胞分化的抑制效应 抑制：是指在胚胎发育中已分化的细胞抑制邻近细胞进行相同分化而产生的负反馈调节作用。 侧向抑制：在具有相同分化命运的胚胎细胞中，如果一个细胞“试图”向某个特定方向分化，那么，这个细胞在启动分化指令的同时也发出另一个信号去抑制邻近细胞的分化，这种现象被称为侧向抑制（lateralinhibition）。见于脊椎动物的神经板细胞向神经前体细胞分化过程中。CellDifferentiation第十五章细胞分化二、激素对细胞分化的调节激素是远距离细胞间相互作用的分化调节因子，是个体发育晚期的细胞分化调控方式。激素影响细胞分化与发育的典型例子是动物发育过程中的变态（metamorphosis）效应。 昆虫的变态发育受蜕皮激素的影响； 两栖类的变态与甲状腺激素（T3,T4）有关。CellDifferentiation第十五章细胞分化三、环境因素对细胞分化的影响细胞分化的方向可因环境影响而改变。目前已了解到，物理的、化学的和生物性因素均可对细胞的分化与发育产生重要影响。 两栖类动物受精卵的背-腹轴决定，与重力有关； 在低等脊椎动物，性别决定与分化受环境因素的影响较大，如温度； 哺乳类动物（包括人类）B淋巴细胞的分化与发育则依赖于外来性抗原的刺激。CellDifferentiation第十五章细胞分化第四节细胞分化与医学一、细胞分化与肿瘤二、细胞分化与再生医学CellDifferentiation第十五章细胞分化一、细胞分化与肿瘤1.肿瘤细胞是异常分化的细胞 细胞分化观点认为分化障碍是肿瘤细胞的一个重要生物学特性。 肿瘤是由于正常基因功能受控于错误的表达程序所致。 恶性肿瘤是细胞分化和胚胎发育过程中的一种异常表现。肿瘤细胞主要表现出低分化和高增殖的特征。CellDifferentiation第十五章细胞分化2.肿瘤细胞是丧失接触性抑制的“永生”细胞一般情况下，体外培养的大部分正常细胞需要粘附于固定的表面进行生长（依赖锚泊），增殖的细胞达到一定密度，汇合成单层以后即停止分裂，此过程称为接触抑制或密度依赖性抑制。肿瘤细胞和转化细胞缺乏这种生长限制，不需要依附于固定表面，不受密度限制，可持续分裂，达到很高密度而出现堆积生长，形成高出单层细胞的细胞灶。CellDifferentiation第十五章细胞分化3.肿瘤细胞的分化起源肿瘤细胞群体大致可分为四种类型：干细胞：是肿瘤细胞群体的起源，具有无限分裂增殖及自我更新能力，维持整个群体的更新和生长；过渡细胞：由干细胞分化而来，具备有限分裂增殖能力，但丧失自我更新特征；CellDifferentiation第十五章细胞分化3.肿瘤细胞的分化起源肿瘤细胞群体大致可分为四种类型：终末细胞：是分化成熟细胞，已彻底丧失分裂增殖能力；G0期细胞：是细胞群体中的后备细胞，有增殖潜能但不分裂，在一定条件下，可以更新进入增殖周期。大量证据表明，肿瘤起源于一些未分化或微分化的干细胞，是由于组织更新时所产生的分化异常所致。CellDifferentiation第十五章细胞分化4.肿瘤细胞向正常细胞的诱导分化肿瘤细胞可以在高浓度的分化信号诱导下，增殖减慢，分化加强，走向正常的终末分化。这种诱导分化信号分子称为分化诱导剂。分化诱导剂对肿瘤的这种促分化作用，称为分化诱导作用。如：可利用维甲酸对肿瘤细胞的诱导分化作用治疗人急性早幼粒细胞白血病。CellDifferentiation第十五章细胞分化再生现象：一些发育成熟的成年动物个体有再生（regeneration）现象，表现为动物的整体或器官受外界因素作用发生创伤而部分丢失时，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态结构和功能上相同的组织或器官的过程。二、细胞分化与再生医学CellDifferentiation第十五章细胞分化再生现象：机体在正常生理条件下由组织特异性成体干细胞完成的组织或细胞的更新，如血细胞的更新、上皮细胞的脱落和置换等，虽然与再生相似，但性质上有所不同。二、细胞分化与再生医学CellDifferentiation第十五章细胞分化1.再生的本质与方式再生的本质：是成体动物为修复缺失组织器官的发育再活化，是多潜能未分化细胞的再发育。再生的方式：微变态再生：是两栖类动物再生肢体的主要方式。变形再生：见于水螅的再生。补偿性再生：是哺乳动物肝脏再生的方式。CellDifferentiation第十五章细胞分化2.再生的过程人们在两栖类有尾动物蝾螈的肢体再生上进行了较为深入的研究。蝾螈肢体的再生主要包括以下几个过程：顶端外胚层帽和去分化再生胚芽的形成；胚芽细胞的增生和再分化；再生胚芽的模式形成。CellDifferentiation第十五章细胞分化蝾螈肢体的切除再生CellDifferentiation第十五章细胞分化找出激活曾经是人体器官形成的发育程序的方法： 其中一种方法是寻找相对未分化的多潜能干细胞； 另外一种方法是寻找能够允许这些细胞开始形成特定组织细胞的环境。3.再生的医学意义CellDifferentiation第十五章细胞分化中英文关键词对照apicalectodermalcap celldetermination celldifferentiationcellularreprogramming cleavage combinatorycontrolcompensatoryregeneration dedifferentiation differentialexpression ectoderm embryonicinduction endoderm epimorphosisregeneration gastrulation genomicimprinting顶端外胚层帽细胞决定细胞分化细胞重编程卵裂组合调控补偿性再生去分化差异表达外胚层胚胎诱导内胚层微变态再生原肠形成基因组印记CellDifferentiation第十五章细胞分化graftingexperimenthistonecodehomeobox homeoboxgene homeodomain homeodomainprotein homeosis homeoticgene housekeepinggene inducedpluripotentstemcellsjuxtacrineinteraction lateralinhibition locuscontrolregion,LCR longnon-codingRNA，lncRNAluxurygene luxuryprotein 胚胎移植实验组蛋白密码同源异形框同源异形框基因同源异形结构域同源异形域蛋白同源异形转变同源异形基因管家基因诱导多能干细胞,iPS细胞近分泌相互作用侧向抑制基因座控制区长链非编码RNA奢侈基因奢侈蛋白CellDifferentiation第十五章细胞分化mastercontrolgene maternaleffectgene,MEG mesodermmetamorphosis microRNA,miRNAmorphallaxisregeneration non-codingRNAorganogenesis paracrinefactor pluripotentcell regeneration regenerationblastema smallinterferingRNA,siRNAsomaticrecombination spatialspecificitystagespecificity细胞分化主导基因母体效应基因中胚层变态微小RNA变形再生非编码RNA器官发生旁分泌因子多能（干）细胞再生再生胚芽小干扰RNA体细胞重组阶段特异性空间特异性CellDifferentiation第十五章细胞分化temporalspecificitytotipotentcell totipotentnucleus transdetermination transdifferentiation unipotency 时间特异性全能（干）细胞全能性细胞核转决定转分化单能CellDifferentiation第十五章细胞分化