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第一部分 干细胞概述1

1 现在的观点和未来的挑战3

导言3

术语4

其他种属的ES样细胞5

胚胎生殖细胞7

未来的挑战7

结语12

关键词13

深入阅读13

2 上皮干细胞概念的进展14

导言14

干细胞的定义15

分级组成的干细胞群16

皮肤干细胞18

小肠干细胞系统21

舌的干细胞组成23

普遍法则24

结语25

关键词26

深入阅读26

3 “成体”干细胞有组织特异性吗？27

干细胞：定义27

成体干细胞：可塑性28

成体干细胞可塑性：评价和缺陷28

对成体干细胞可塑性的解释31

成体干细胞的潜在应用价值33

结语33

关键词34

深入阅读34

第二部分 基础生物学／机制4 亚全能性的分子基础37

导言37

研究亚全能性的细胞模型37

干细胞环境：细胞因子和亚全能性38

ES细胞上的细胞因子受体：多层传递站39

信号转导：到干细胞核的级联反应41

STAT：潜在的转录因子传递信号42

SHP-2/ERK信号44

LIFR/gp130在基因表达水平相互作用的结果45

Oct4是维持亚全能性的关键转录因子45

Oct4的表达46

Oct4的活性分析46

Oct4表达的调节47

靶基因49

Oct4不能单独发挥作用50

Nanog52

FoxD3、FGF4、FGFR2和β整联蛋白52

一个亚全能性分子调控的遗传模型53

未来的方向54

关键词55

深入阅读55

5 干细胞小生境56

导言56

干细胞小生境假说56

果蝇卵巢中的种系干细胞小生境57

哺乳动物组织中的干细胞小生境62

结语69

关键词70

深入阅读70

6 干细胞自我复制的机制71

亚全能干细胞的自我复制71

ES细胞保持自我复制的分子机制72

自我复制是“干性”的标志78

结语79

关键词79

深入阅读80

7 干细胞中的细胞周期调控因子81

导言81

干细胞在体内的细胞周期动力学81

干细胞回输到体内后的扩增82

哺乳类细胞周期调控和周期蛋白依赖性激酶抑制因子83

周期蛋白依赖性激酶抑制因子在于细胞调控中的作用84

结语88

关键词88

深入阅读89

8 发育过程中细胞记忆的表观遗传学机制90

导言90

染色体修饰因子91

表观遗传过程96

结语与未来的趋势105

关键词105

深入阅读105

9 细胞融合与分化的阶段106

导言106

杂交细胞和分化表型106

亚全能细胞的杂交108

体细胞核与EC、ES或EG细胞的细胞质重编程109

细胞融合与干细胞可塑性的证明111

结语112

关键词112

深入阅读113

10 细胞如何改变表型114

导言114

化生和转分化：它们的定义和理论意义114

为什么研究转分化？114

转分化现象的例子115

作为转分化先决条件的去分化118

如何通过实验手段改变细胞的表型119

结语121

关键词121

深入阅读121

11 细胞核克隆和表观遗传学重编程122

导言122

表观遗传和克隆中的表观遗传重编程123

影响克隆表观遗传重编程的因素126

结语129

关键词130

深入阅读130

第三部分 组织与器官发育130

12 早期发育中的分化133

导言133

植入前发育133

从植入到原肠胚形成141

关键词145

深入阅读146

13 小鼠和人类的原始生殖细胞147

导言147

生殖细胞谱系的起源147

迁徙150

生殖嵴中的生殖细胞150

胚胎生殖细胞152

结语153

关键词154

深入阅读154

14 胚外谱系的干细胞155

导言155

胚外谱系155

TS细胞系160

胚外内胚层谱系163

结语164

关键词165

深入阅读165

15 羊水来源的亚全能干细胞166

导言166

羊水和羊水诊断166

祖细胞的分离和特征描述167

羊水祖细胞的分化潜能167

未来的方向170

结语170

关键词171

深入阅读171

16 脐血造血干细胞和祖细胞172

导言172

脐血干／祖细胞的特性和冷冻保存173

脐血移植存在的问题和可能的对策174

干／祖细胞归巢176

结语177

关键词178

深入阅读178

17 脊椎动物胚胎的神经发育179

导言179

胚胎诱导效应和神经组织的发生179

外胚层的神经化180

神经定位模式181

原神经基因级联反应事件：神经定位模式的下游作用靶点183

神经模式和神经发生控制两者间的潜在联系186

原神经蛋白活性和表达调节187

结语189

关键词190

深入阅读190

18 神经系统191

导言191

神经发育191

神经干细胞192

小鼠ES的神经分化193

人类和非人类灵长类动物ES细胞的神经分化198

发育展望198

治疗展望199

结语201

关键词202

深入阅读202

19 成体脑的神经祖细胞：从发育到调节203

导言203

成熟中枢神经系统存在干细胞的研究史203

神经干细胞的神经胶质细胞特征203

成年体内神经发生205

结语207

关键词208

深入阅读208

20 眼和耳的感觉上皮209

导言209

视网膜祖细胞和干细胞简介209

视泡衍生出能够转分化的细胞类型209

雏鸡体内的神经发生211

哺乳动物睫状缘来源的视网膜神经球的生长213

视网膜干细胞疗法的展望214

内耳源组织的发育和再生215

胚后动物体内的神经发生216

耳祖细胞的体外扩增218

治疗前景219

关键词220

深入阅读220

21 上皮干细胞221

导言221

小鼠皮肤组织概述221

膨隆是皮肤上皮干细胞存在的区域223

上皮干细胞的激活模型225

膨隆区干细胞标志物的分子指纹227

表皮干细胞的细胞信号228

总结和展望230

关键词231

深入阅读231

22 造血干细胞的个体发生232

历史回顾232

原始及定形造血过程和血管生成过程的发生部位232

干细胞迁移至造血过程的后续部位239

细胞迁移至原始淋巴器官241

关键词244

深入阅读245

23 造血干细胞246

胚胎干细胞和胚胎造血246

拟胚体中的血液形成247

BCR／ABL转化EB来源的HSC247

通过STAT5和HoxB4促进造血移植248

使用胚胎成形素促进体外造血250

关键词250

深入阅读251

24 骨骼中的细胞分化252

导言252

骨骼生成252

软骨细胞分化253

成骨细胞分化255

关键词256

深入阅读256

25 人血管祖细胞257

人血管的发育、维持和更新257

人类胚胎干细胞作为血管祖细胞的来源258

关键词263

深入阅读263

26 多潜能成体祖细胞264

导言264

骨髓MAPC的表型264

从其他组织和其他种属中分离的MAPC264

MAPC的不衰老性质264

维持MAPC的未分化状态需要严格的培养条件265

MAPC的体外分化潜能265

亚全能的程度266

对出生后组织的贡献266

多潜能成体祖细胞的潜在机制267

关键词269

深入阅读269

27 间充质干细胞270

导言270

组织工程性的再生273

分离和培养MSC274

在组织工程中应用MSC274

结语277

关键词277

深入阅读277

28 骨骼肌干细胞278

导言278

最原始的肌肉干细胞——肌卫星细胞279

肌肉干细胞功能及生化的异质性281

骨骼肌非正统的起源282

骨骼肌干细胞小生境284

结语285

关键词286

深入阅读286

29 干细胞和重建心脏287

导言287

招募的循环干细胞储备288

难以琢磨的心脏干细胞289

进化中的再生概念289

关键词291

深入阅读291

30 ES细胞分化培养物的潜能与血管生物学292

导言292

胚胎干细胞分化培养292

内皮细胞分化过程的中间阶段标志物293

利用胚胎干细胞培养物探索内皮细胞生物学295

结语297

关键词297

深入阅读298

31 胚胎肾脏的细胞谱系和干细胞299

导言299

肾脏发育的解剖学299

控制肾脏早期发育的基因303

其他细胞谱系的建立306

什么组成了肾脏干细胞？308

关键词309

深入阅读310

32 成体肝脏干细胞311

哺乳类成体肝脏的组织结构和功能311

肝脏干细胞312

关键词321

深入阅读321

33 胰腺干细胞322

导言322

干细胞和祖细胞的定义322

胚胎胰腺发育过程中的祖细胞323

成体胰腺中的祖细胞325

诱导其他组织产生胰腺表型328

体外研究330

结语330

关键词330

深入阅读331

34 胃肠道中的干细胞332

导言332

消化道黏膜包含多个细胞谱系333

上皮细胞谱系源自一个共同的前体细胞334

单个肠干细胞可以再生包含所有上皮细胞谱系的整个隐窝335

聚合嵌合体小鼠显示小肠隐窝是克隆群335

干细胞中体细胞突变揭示干细胞的谱系和克隆的连续性336

骨髓干细胞参与消化道损伤后的再生338

消化道干细胞位于由固有层ISEMF维持的小生境中339

多个分子在消化道发育、增生和分化中发挥调节作用341

Wnt／β-连环蛋白信号通路控制小肠干细胞的功能341

转录因子决定肠道的分区和肠道干细胞的命运343

胃肠道肿瘤起源于干细胞群343

结语346

关键词347

深入阅读348

第四部分 方法351

35 人类胚胎干细胞的特征描述351

导言351

关于新建人胚胎干细胞系的思考354

结语355

深入阅读355

36 鼠类胚胎干细胞的分离和维持培养356

ES细胞的维持培养356

培养基357

血清357

用集落形成试验检测培养条件358

ES细胞的传代培养359

分离建立新的ES细胞系359

衍化生成ES细胞的方法360

结语361

深入阅读362

37 灵长类ES细胞的分离、特征描述和维持培养363

导言363

何为灵长类ES细胞？364

hES细胞系的衍化技术368

衍化生成hES细胞亚克隆370

hES细胞的培养方法372

灵长类ES细胞与mES细胞的比较374

灵长类ES细胞的分化系统375

深入阅读376

38 人类ES细胞衍生和维持培养方法：细则和备选方案378

导言378

布置实验室378

试剂的准备和筛查380

制备PMEF饲养层383

hES细胞克隆的机械法传代383

hES细胞的衍生385

hES细胞建立后的维持培养388

hES细胞冻存391

hES细胞复苏392

hES细胞的质量控制393

关键词393

深入阅读394

39 鼠胚生殖细胞系的分离和维持培养395

历史简介395

从PGC衍生EG细胞系396

未来研究需要解决的问题404

关键词405

深入阅读405

40 人类胚胎生殖细胞的起源和分化406

导言406

人类EG细胞的衍生408

EBD细胞413

结语416

关键词417

深入阅读417

41 生长因子与人亚全能干细胞的无血清培养418

导言418

小鼠胚胎干细胞418

人胚胎癌细胞419

人胚胎干细胞420

未来展望422

关键词422

深入阅读423

42 无饲养层培养424

导言424

hES无饲养层培养需要的材料425

从MEF中制备条件培养基（CM）426

使用条件培养基在基质胶或层连蛋白上培养hES细胞428

Oct4和hTERT的定量RT-PCR分析430

流式细胞仪分析表面标志物431

表面标志物的免疫细胞化学431

检测碱性磷酸酶432

形成畸胎瘤432

形成拟胚体432

分化培养物的免疫细胞化学分析433

关键词433

深入阅读434

43 人胚胎干细胞的基因操作435

导言435

基因操作的方法435

基因修饰的方法437

结语441

关键词442

深入阅读442

44 人胚胎干细胞的同源重组443

导言443

打靶切除HPRT1基因用于优化同源重组的效率443

Oct4 EGFP／neo基因敲入446

TH EGFP基因敲入447

结语448

关键词449

深入阅读449

45 表面抗原标志物450

导言450

实验室小鼠细胞上的胚胎性表面抗原450

人EC和ES细胞452

结语453

附录：方法学454

间接免疫荧光和流式细胞仪法454

FACS（荧光激活细胞分选术）455

原位免疫荧光法检测表面抗原455

关键词456

深入阅读456

46 谱系标记457

定义457

提出问题458

标志物和谱系标记458

未来的方向464

关键词465

深入阅读465

47 基因组重编程466

导言466

生殖细胞中的基因组重编程467

体细胞核的重编程471

结论472

关键词472

深入阅读473

48 人类ES细胞来源的谱系祖细胞的鉴定和维持培养474

导言474

人类胚胎干细胞的特征475

在人胚胎干细胞克隆中存在的早期前体细胞476

神经细胞478

内胚层细胞类型480

肝脏481

胰腺481

结语482

关键词483

深入阅读484

49 造血干细胞的分离与特征描述485

导言485

从小鼠体内分离造血干细胞485

人造血干细胞的分离488

造血干细胞是干细胞生物学的范例490

关键词490

深入阅读491

50 干细胞及其分化的微阵列分析492

导言492

微阵列技术简介492

实验设计494

数据分析495

数据分析后497

微阵列实验举例497

鉴定“干性”498

分化498

干细胞小生境499

未来研究方向500

关键词500

深入阅读501

51 斑马鱼和干细胞研究502

导言502

斑马鱼体系502

斑马鱼中的遗传筛选504

斑马鱼的血液突变体505

细胞分选和移植506

斑马鱼中的疾病模型507

斑马鱼体系的前景508

关键词509

深入阅读509

第五部分 应用513

52 神经干细胞：在治疗神经变性疾病中的应用513

导言513

神经干细胞的治疗潜能514

利用神经干细胞进行基因治疗519

用神经干细胞进行细胞替代520

用神经干细胞进行全面细胞替代520

神经干细胞与生俱来就有拯救功能异常神经元的能力521

神经干细胞集多种治疗手段于一体525

结语526

关键词529

深入阅读529

53 脊髓损伤530

问题530

脊髓的组成530

损伤531

自发再生532

损伤修复的局限性和方法以及重新定义修复目标532

脊髓发育533

胚胎干细胞534

胚胎干细胞和神经谱系535

胚胎干细胞移植536

中枢神经系统修复的新方法541

面向人体实验542

总结542

关键词543

深入阅读543

54 利用胚胎干细胞治疗心脏病544

导言544

心肌细胞移植治疗病损心脏的范例544

ES细胞在体外向心肌源性细胞分化545

ES源心肌细胞的移植546

大规模生产ES源心肌细胞547

结语549

关键词550

深入阅读550

55 来自干细胞的胰岛素-生成细胞：糖尿病治疗的希望551

对胰岛素-生成细胞的需求551

定义β细胞、干细胞和祖细胞551

胚胎干细胞作为胰岛素-生成细胞源的潜能552

成体干／祖细胞作为胰岛素-生成细胞源的潜能556

非胰岛细胞转分化为胰岛细胞558

关于成体中新胰岛细胞来源的结论560

关键词560

深入阅读561

56 烧伤和皮肤溃疡562

导言562

烧伤和皮肤溃疡：问题562

表皮干细胞563

干细胞目前在烧伤和皮肤溃疡中的应用564

未来的发展567

结语568

关键词569

深入阅读569

57 干细胞和心脏病570

心脏是自我更新器官570

心脏干细胞在心脏中的分布571

通过非原驻的原始细胞修复心脏损伤572

通过原驻的原始细胞修复心脏的损伤574

人类的心肌再生576

关键词576

深入阅读577

58 干细胞治疗肌营养不良：比预期更有希望的疗法？578

导言578

成肌细胞移植：失败原因579

骨髓中的肌源干细胞与骨髓移植579

骨髓中的多潜能干细胞：对它们有何期望？580

非骨髓来源的具有成肌潜能的干细胞583

营养不良肌肉的细胞环境：哪些细胞在那里以及哪些细胞将到达那里583

关键词586

深入阅读586

59 成人角质干细胞相关的表皮再生587

导言587

角质干细胞588

角质干细胞的培养591

角质干细胞的移植593

CEA的适应证596

结语596

关键词597

深入阅读597

60 干细胞在矫形外科学中的应用598

导言598

骨599

软骨601

半月板604

韧带和肌腱605

脊柱607

结语608

关键词608

深入阅读609

61 组织工程中的胚胎干细胞610

导言610

组织工程的原理和展望610

组织工程中应用ES细胞的限制和障碍613

结论和展望616

关键词617

深入阅读617

62 组织工程中的干细胞618

导言618

成体干细胞库618

现行的组织工程学方法619

回输重组——细胞、支架材料和生物反应器623

当前挑战625

关键词625

深入阅读626

63 干细胞介导的基因疗法627

导言627

基因添加628

基因组编辑629

成功应用干细胞介导基因治疗的要素631

人造血干细胞／祖细胞（HSPC）介导的基因组编辑疗法634

结语635

关键词636

深入阅读636

第六部分 规则和伦理636

64 人类干细胞研究的伦理学：细胞永生和道德本身639

导言639

限度的问题641

被禁止的知识641

伦理学研究的四组问题642

规范的问题：三条“明确的标准”长期规范着这一研究646

观点概要646

结语和建议：建立公民见证机制651

关键词653

深入阅读654

65 对伦理问题的思考655

导言655

破坏人胚胎在道德上是允许的吗？655

我们应当延迟人类胚胎干细胞的研究吗？656

我们可以从其他人破坏胚胎的行为中获益吗？656

我们可以制造胚胎，然后再把它销毁吗？657

我们应当克隆人类胚胎吗？658

如何制定规范人胚胎干细胞和治疗性克隆研究的伦理准则？659

结语660

关键词661

深入阅读661

66 干细胞研究：与宗教有关的思考662

导言662

概况662

具体宗教：概述664

罗马天主教会的贡献和14天理论668

关键词671

深入阅读671

67 干细胞疗法：食品药品管理局产品及临床应用前的管理考虑672

导言672

制造及描述干细胞产品的建议672

开展安全干细胞疗法的关键因素674

结语681

关键词682

深入阅读682

68 无关乎好奇心，只关乎治愈：大众推动干细胞的研究进程683

选择生命683

前景的大小684

个人希望点燃进步684

希望与谣言686

赐予生命686

大众推动进步688

为了我们大家能更健康689

69 患者的倡议691

词汇汇编695

译后记708