干细胞和肿瘤细胞课件.pptx

1、干细胞干细胞stem cellstem cell：机体的许多组织中保留有一机体的许多组织中保留有一部分未分化的细胞，一旦需要，这些细胞便可部分未分化的细胞，一旦需要，这些细胞便可按发育途径先进行细胞分裂，然后分化产生分按发育途径先进行细胞分裂，然后分化产生分化细胞。化细胞。机体中这些未分化的细胞就称为干细机体中这些未分化的细胞就称为干细胞。胞。第1页/共56页干细胞分类和特点干细胞分类和特点根据干细胞所处的发育阶段分根据干细胞所处的发育阶段分胚胎干细胞胚胎干细胞(embryonic stem cell(embryonic stem cell，ES)ES)成体干细胞成体干细胞(somatic s

2、tem cell)(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为：根据干细胞的发育潜能分为：全能干细胞全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)(totipotent stem cell,TSC)多能干细胞（多能干细胞（pluripotent stem cellpluripotent stem cell）单能干细胞（单能干细胞（unipotent stem cellunipotent stem cell）第2页/共56页全能干细胞全能干细胞可以分化为机体内的任何一可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。种细胞，直至形成一个复杂的有机体。多

3、能干细胞多能干细胞可以分化为多种类型的细可以分化为多种类型的细胞，如造血干细胞可以分化为胞，如造血干细胞可以分化为1212种血细种血细胞。胞。单能干细胞单能干细胞只能分化为一种类型的细只能分化为一种类型的细胞，而且自我更新能力有限。胞，而且自我更新能力有限。第3页/共56页干细胞的特点干细胞的特点:干细胞本身不是终末分化细胞干细胞本身不是终末分化细胞,终生保持未分化或低分化特征终生保持未分化或低分化特征干细胞能无限地分裂干细胞能无限地分裂干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一:或保持亲代特征或保持亲代特征,仍仍作为干细胞作为干细胞,或不可逆

4、地向终末分化。或不可逆地向终末分化。在机体的中的数目、位置相对恒定在机体的中的数目、位置相对恒定第4页/共56页具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨髓间具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨胚层分化充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨胚层分化的潜能的潜能分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G G0 0期，有利于干细胞对外界信号作期，有利于干细胞对外界信号作出正确反应。出正确反应。干细胞具有自稳性：具有自我更新能力，并维持自身数目恒定。干细

5、胞具有自稳性：具有自我更新能力，并维持自身数目恒定。第5页/共56页在干细胞与分化细胞之间有两种过渡类型的细胞：短暂增殖细胞和祖细胞。在干细胞与分化细胞之间有两种过渡类型的细胞：短暂增殖细胞和祖细胞。短暂增殖细胞：短暂增殖细胞：增殖能力有限，增值速增殖能力有限，增值速度比干细胞快。度比干细胞快。短暂增殖细胞的存在，可以用少量的干短暂增殖细胞的存在，可以用少量的干细胞产生较多的祖细胞，有利于保护干细细胞产生较多的祖细胞，有利于保护干细胞。胞。祖细胞：祖细胞：失去增殖能力。分化方向已被决失去增殖能力。分化方向已被决定。定。第6页/共56页干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积小，核质比大。干细胞通常呈圆形

6、或椭圆形，体积小，核质比大。干细胞具有较高的端粒酶活性。不同的干细胞有不同的生化标志。可用于寻干细胞具有较高的端粒酶活性。不同的干细胞有不同的生化标志。可用于寻找、定位干细胞找、定位干细胞。干细胞的增殖方式有对称分裂与不对称分裂两种。干细胞的增殖方式有对称分裂与不对称分裂两种。干细胞细胞周期及分化的调控不同于其他细胞。干细胞细胞周期及分化的调控不同于其他细胞。第7页/共56页 干细胞的功能干细胞的功能:干细胞不是执行已分化细胞的功能干细胞不是执行已分化细胞的功能,而而是产生具有分化功能的细胞。是产生具有分化功能的细胞。第8页/共56页胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cel

7、lsembryonic stem cells，ESCESC）是一种经人工操作能够发育成一个新是一种经人工操作能够发育成一个新个体的全能性二倍体细胞。它是从早期个体的全能性二倍体细胞。它是从早期胚胎内细胞团胚胎内细胞团(inner cell mass(inner cell mass，ICM)ICM)或原始胚胎生殖细胞或原始胚胎生殖细胞(embryonic germ(embryonic germ cell,EG)cell,EG)经体外分化抑制培养分离经体外分化抑制培养分离克隆的。克隆的。第9页/共56页。胚胎干细胞制备胚胎干细胞制备第10页/共56页 体外与体内分化途径和机制在分子水平上体外与体内

8、分化途径和机制在分子水平上有许多相似之处，而且体外研究更具有有许多相似之处，而且体外研究更具有优点：优点：(1)(1)避免各种内源性因素干扰避免各种内源性因素干扰(2)ES(2)ES细胞始终保持存活、增殖和分化潜能，细胞始终保持存活、增殖和分化潜能，而在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，而在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，使研究半途而废使研究半途而废(3)(3)可制备各种模型，更直观明了，而且可可制备各种模型，更直观明了，而且可研究分化过程中的前祖细胞生物学研究分化过程中的前祖细胞生物学特性。特性。第11页/共56页成体干细胞成体干细胞造血干细胞造血干细胞(hematopoietic ste

9、m cell(hematopoietic stem cell，HSC)HSC)骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞(mesenhymal stem cell(mesenhymal stem cell神经干细胞神经干细胞(neural stem cell(neural stem cell，NSCs)NSCs)肌肉干细胞肌肉干细胞(muscle stem cell)(muscle stem cell)成骨干细胞成骨干细胞(osteogenic stem cell)(osteogenic stem cell)内胚层干细胞内胚层干细胞(endodermal stem cell)(endodermal stem

10、 cell)视网膜干细胞视网膜干细胞(retinal stem cell)(retinal stem cell)等。等。第12页/共56页细胞的增殖、分化、细胞的增殖、分化、衰老与凋亡衰老与凋亡第六节第六节 肿瘤细胞肿瘤细胞第13页/共56页 肿瘤是细胞在基因水平上失去对生长的调控，导致异常增生。肿瘤是细胞在基因水平上失去对生长的调控，导致异常增生。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。恶性肿瘤：即癌，生长快、具有迁移性。恶性肿瘤：即癌，生长快、具有迁移性。肿瘤由实质和间质构成，实质是肿瘤细胞，间质由结缔组织和血管组成。肿瘤由实质和间质构成，实质是肿瘤细胞，间质由结缔组织

11、和血管组成。第14页/共56页 癌细胞癌细胞 所谓癌细胞实际上是一种突变的体细所谓癌细胞实际上是一种突变的体细胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增殖和存活的控制，因此可以无限制的增殖和存活的控制，因此可以无限制的增殖产生肿瘤。殖产生肿瘤。第15页/共56页 癌的类群癌的类群 根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群：根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群：癌癌(carcinomas),(carcinomas),是最常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内是最常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内表面生长的癌。如肺癌、乳腺癌和结肠癌等表面生长的癌。如肺

12、癌、乳腺癌和结肠癌等第16页/共56页瘤瘤(sarcomas),(sarcomas),主要是源于中胚层形成的支持组织（骨、软骨、脂肪、主要是源于中胚层形成的支持组织（骨、软骨、脂肪、结缔组织和肌组织等）中形成的癌。结缔组织和肌组织等）中形成的癌。淋巴瘤淋巴瘤(lymphomas)(lymphomas)和白血病和白血病(leukemias),(leukemias),是由淋巴和血液产生的癌。是由淋巴和血液产生的癌。白血病主要是指癌细胞已经大量进入血液中。白血病主要是指癌细胞已经大量进入血液中。第17页/共56页癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征metastatic lung tumor in liv

13、er第18页/共56页1 1、癌细胞的形态特征、癌细胞的形态特征 核质比显著高于正常细胞，可达核质比显著高于正常细胞，可达1:11:1 出现巨核、双核或多核，染色体呈非整倍体出现巨核、双核或多核，染色体呈非整倍体 线粒体多型性、肿胀、增生线粒体多型性、肿胀、增生 细胞骨架紊乱细胞骨架紊乱 细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原 第19页/共56页 癌细胞的染色体的变化癌细胞的染色体的变化 正常细胞在生长和分裂时能够维持二正常细胞在生长和分裂时能够维持二倍体的完整性，而癌细胞常常出现染色体倍体的完整性，而癌细胞常常出现染色体异常，主要是非整倍性异常，主要是非整倍性,

14、有染色体的缺失或有染色体的缺失或增加。增加。第20页/共56页 一般来说，正常细胞中染色体整倍性的一般来说，正常细胞中染色体整倍性的破坏，会激活导致细胞程序性死亡的信破坏，会激活导致细胞程序性死亡的信号，引起细胞的程序性死亡。但是癌细胞号，引起细胞的程序性死亡。但是癌细胞染色体整倍性的破坏，不会进入程序性死染色体整倍性的破坏，不会进入程序性死亡，因这种细胞对程序性死亡的信号已不亡，因这种细胞对程序性死亡的信号已不再敏感了。这也是癌细胞区别于正常细胞再敏感了。这也是癌细胞区别于正常细胞的一个重要指标。的一个重要指标。第21页/共56页细胞骨架的变化细胞骨架的变化 正常细胞的细胞质中有高度组织化正

15、常细胞的细胞质中有高度组织化的细胞骨架网络结果，而癌细胞中的细的细胞骨架网络结果，而癌细胞中的细胞骨架不仅少而且杂乱无章胞骨架不仅少而且杂乱无章 第22页/共56页第23页/共56页2 2、生理特征、生理特征 细胞周期失控细胞周期失控 迁移性迁移性 接触抑制丧失接触抑制丧失 定着依赖性丧失定着依赖性丧失第24页/共56页 去分化现象去分化现象 对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低 代谢旺盛代谢旺盛 线粒体功能障碍线粒体功能障碍 可移植性可移植性第25页/共56页 对生长因子的依赖性对生长因子的依赖性 体外培养的正常细胞通常对血清有依体外培养的正常细胞通常对血清有依赖性，即在培养基中补充一定

16、浓度的血赖性，即在培养基中补充一定浓度的血清，而血清的作用是提供生长因子，如清，而血清的作用是提供生长因子，如表皮生长因子、胰岛素等。而癌细胞由表皮生长因子、胰岛素等。而癌细胞由于它的生长周期已不受信号的控制，所于它的生长周期已不受信号的控制，所以对血清就失去依赖性以对血清就失去依赖性 第26页/共56页 无论是活体内的癌细胞还是体外培养无论是活体内的癌细胞还是体外培养的癌细胞，它们最重要的特性是失去了的癌细胞，它们最重要的特性是失去了生长的控制。生长的控制。第27页/共56页 去分化现象去分化现象 已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达2020余余种。胎儿甲种球蛋白

17、（甲胎蛋白）是胎儿所种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。癌早期检定的标志特征。第28页/共56页 细胞表面变化细胞表面变化 肿瘤细胞的表面常常出现一些变化，包括增加了一些新合成的特殊成份、肿瘤细胞的表面常常出现一些变化，包括增加了一些新合成的特殊成份、消失了某些原有的成份。某些癌细胞能够合成一些新的表面蛋白，由于这些消失了某些原有的成份。某些癌细胞能够合成一些新的表面蛋白，由于这些新出现的蛋白具有抗原性，所以常称为肿瘤相关抗原（新出现的蛋白具有抗原性，所以常称为肿瘤相关抗原（tumor-asso

18、ciated tumor-associated antigensantigens）。）。第29页/共56页 癌细胞表面另一种重要的变化是癌细胞表面另一种重要的变化是间隙连接减少，间隙连接减少，如将荧光染料注入正常的如将荧光染料注入正常的细胞后，染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染料注入癌细胞，则只停留细胞后，染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染料注入癌细胞，则只停留在被注射的细胞内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接有了缺陷。在被注射的细胞内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接有了缺陷。第30页/共56页代谢变化代谢变化 代谢旺盛，肿瘤组织的代谢旺盛，肿瘤组织的DNADNA和和RNARNA聚合聚合

19、酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低，显降低，DNADNA和和RNARNA的含量均明显增高。的含量均明显增高。蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严重消耗的恶病质（重消耗的恶病质（cachexiacachexia）状态。）状态。第31页/共56页 蛋白质合成的变化蛋白质合成的变化 一些恶性肿瘤常常会合成和分泌一些一些恶性肿瘤常常会合成和分泌一些蛋白酶。分泌的蛋白酶能够降解细胞的某蛋

20、白酶。分泌的蛋白酶能够降解细胞的某些表面结构，降低了细胞粘着。正因为癌些表面结构，降低了细胞粘着。正因为癌细胞失去了粘着特性，使得癌细胞具有在细胞失去了粘着特性，使得癌细胞具有在体内转移的能力。体内转移的能力。第32页/共56页线粒体功能障碍线粒体功能障碍 即使在氧供应充分的条件下也主要即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。是糖酵解途径获取能量。第33页/共56页 可移植性可移植性 正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞具有可移植性，如人的正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到

21、鼠类体内，形成移植瘤。肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤。第34页/共56页3 3、体外培养的癌细胞生长特性、体外培养的癌细胞生长特性 正常细胞在体外培养时，细胞通过分裂正常细胞在体外培养时，细胞通过分裂增殖并铺满培养器皿的表面形成单层增殖并铺满培养器皿的表面形成单层(monolayer)(monolayer)后即停止分裂，这种现象称后即停止分裂，这种现象称作接触抑制作接触抑制(contact inhibition)(contact inhibition)。在。在相同条件下培养的恶性细胞相同条件下培养的恶性细胞(malignant(malignant cells)cells)对密度依赖性生长

22、抑制失去敏感性，对密度依赖性生长抑制失去敏感性，因而不会在形成单层时停止生长，而是相因而不会在形成单层时停止生长，而是相互堆积形成多层生长的聚集体互堆积形成多层生长的聚集体 第35页/共56页第36页/共56页 定着依赖性丧失。定着依赖性丧失。正常真核细胞，除成熟血细胞外，大正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性制凋亡而存活，称为定着依赖性（anchorage dependenceanchorage dependence）肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼脂、甲基纤维素等支撑

23、物上生长。脂、甲基纤维素等支撑物上生长。第37页/共56页4 4、癌细胞转移、癌细胞转移(metastasis)(metastasis)恶性肿瘤细胞能够突破其所在环境的恶性肿瘤细胞能够突破其所在环境的束缚，进入淋巴管或血管在体内转移，束缚，进入淋巴管或血管在体内转移，在新的部位产生致死性的二级肿瘤在新的部位产生致死性的二级肿瘤 第38页/共56页第39页/共56页 在肿瘤组织中只有极少数的肿瘤细胞能在肿瘤组织中只有极少数的肿瘤细胞能够进行转移：够进行转移：肿瘤细胞侵袭周围的组织和血管肿瘤细胞侵袭周围的组织和血管肿瘤细胞经由循环系统进行转移肿瘤细胞经由循环系统进行转移在新的部位生长形成肿瘤。在新

24、的部位生长形成肿瘤。第40页/共56页Metastasis.第41页/共56页恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变 抑癌基因与原癌基因抑癌基因与原癌基因 在正常的二倍体细胞中，每一种抑癌基因都在正常的二倍体细胞中，每一种抑癌基因都有两个拷贝，只有当两个拷贝都丢失了或两有两个拷贝，只有当两个拷贝都丢失了或两个拷贝都失活了才会使细胞失去增殖的控制，个拷贝都失活了才会使细胞失去增殖的控制，只要有一个拷贝是正常的，就能够正常调节只要有一个拷贝是正常的，就能够正常调节细胞的周期。原癌基因编码的蛋白使细胞生细胞的周期。原癌基因编码的蛋白使细胞生长不受控制，并促进细胞癌变。大多数

25、癌基长不受控制，并促进细胞癌变。大多数癌基因都是由与细胞生长和分裂有关的正常基因因都是由与细胞生长和分裂有关的正常基因(原癌基因原癌基因)突变而来。突变而来。第42页/共56页第43页/共56页原癌基因转变为癌基因原癌基因转变为癌基因第44页/共56页第45页/共56页肿瘤的起源与演进肿瘤的起源与演进对肿瘤的起源有两种见解对肿瘤的起源有两种见解认为来源于去分化的体细胞认为来源于去分化的体细胞认为来源于干细胞认为来源于干细胞第46页/共56页 肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿瘤细胞的异质性

26、，其中少量的细胞具有很瘤细胞的异质性，其中少量的细胞具有很强的增值能力，被称为强的增值能力，被称为肿瘤干细胞肿瘤干细胞（tumor stem celltumor stem cell）。）。第47页/共56页干细胞分类和特点干细胞分类和特点根据干细胞所处的发育阶段分根据干细胞所处的发育阶段分胚胎干细胞胚胎干细胞(embryonic stem cell(embryonic stem cell，ES)ES)成体干细胞成体干细胞(somatic stem cell)(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为：根据干细胞的发育潜能分为：全能干细胞全能干细胞(totipotent s

27、tem cell,TSC)(totipotent stem cell,TSC)多能干细胞（多能干细胞（pluripotent stem cellpluripotent stem cell）单能干细胞（单能干细胞（unipotent stem cellunipotent stem cell）第48页/共56页 体外与体内分化途径和机制在分子水平上体外与体内分化途径和机制在分子水平上有许多相似之处，而且体外研究更具有有许多相似之处，而且体外研究更具有优点：优点：(1)(1)避免各种内源性因素干扰避免各种内源性因素干扰(2)ES(2)ES细胞始终保持存活、增殖和分化潜能，细胞始终保持存活、增殖和分化

28、潜能，而在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，而在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，使研究半途而废使研究半途而废(3)(3)可制备各种模型，更直观明了，而且可可制备各种模型，更直观明了，而且可研究分化过程中的前祖细胞生物学研究分化过程中的前祖细胞生物学特性。特性。第49页/共56页 癌的类群癌的类群 根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群：根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群：癌癌(carcinomas),(carcinomas),是最常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内是最常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内表面生长的癌。如肺癌、乳腺癌和结肠癌等表面生长的癌。如肺癌、乳腺

29、癌和结肠癌等第50页/共56页 去分化现象去分化现象 对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低 代谢旺盛代谢旺盛 线粒体功能障碍线粒体功能障碍 可移植性可移植性第51页/共56页 去分化现象去分化现象 已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达2020余余种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。癌早期检定的标志特征。第52页/共56页 癌细胞表面另一种重要的变化是癌细胞表面另一种重要的变化是间隙连接减少，间隙连接减少，如将荧光染料注入正常的

30、如将荧光染料注入正常的细胞后，染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染料注入癌细胞，则只停留细胞后，染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染料注入癌细胞，则只停留在被注射的细胞内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接有了缺陷。在被注射的细胞内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接有了缺陷。第53页/共56页第54页/共56页 肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿瘤细胞的异质性，其中少量的细胞具有很瘤细胞的异质性，其中少量的细胞具有很强的增值能力，被称为强的增值能力，被称为肿瘤干细胞肿瘤干细胞（tumor stem celltumor stem cell）。）。第55页/共56页谢谢您的欣赏！第56页/共56页