骨髓造血干细胞课件.ppt
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- 骨髓 造血 干细胞 课件
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1、干细胞移植干细胞移植进展进展云南省肿瘤医院血液科云南省肿瘤医院血液科何明生何明生 博士博士 造血干细胞移植进展2 人类干细胞研究人类干细胞研究 列入人类十大科学成就列入人类十大科学成就 榜首榜首造血干细胞移植进展3造血干细胞移植进展4inPubMedItems 1 - 500 of 56 66312/5/2005第一部分第一部分 基础理论基础理论第二部分第二部分 实验技术实验技术第三部分第三部分 临床移植临床移植造血干细胞移植进展6l骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞(hematopoietic(hematopoietic stem cell,HSC)stem cell,HSC)是指存在于骨髓是指存
2、在于骨髓中的一小群具有中的一小群具有无限或较长期无限或较长期的的自我更新自我更新能力能力, ,并具有并具有多向分化多向分化潜能潜能的原始造血细胞的原始造血细胞造血干细胞移植进展7l传统观念认为传统观念认为HSCHSC的生物学特征是:的生物学特征是:具有高度增殖分裂能力;具有高度增殖分裂能力;能多向分化产生各系血细胞;能多向分化产生各系血细胞;可移植性;可移植性;能自我更新能自我更新(self-renew) (self-renew) ,持久地,持久地维持正常造血功能。维持正常造血功能。造血干细胞移植进展8造血干细胞移植进展9造血干细胞移植进展10 19901990年,美国的年,美国的Thomas
3、Thomas因在骨因在骨髓移植中做出重要贡献,从而共髓移植中做出重要贡献,从而共同获得该年度的同获得该年度的诺贝尔生理奖和诺贝尔生理奖和医学奖医学奖,这是临床医学首次获得,这是临床医学首次获得此项殊荣。此项殊荣。造血干细胞移植进展11l造血干细胞向红细胞分化造血干细胞向红细胞分化l造血干细胞向粒细胞分化造血干细胞向粒细胞分化l造血干细胞向单核细胞分化造血干细胞向单核细胞分化l造血干细胞向淋巴细胞分化造血干细胞向淋巴细胞分化l造血干细胞向血小板分化造血干细胞向血小板分化l造血干细胞向造血干细胞向NKNK细胞分化细胞分化造血干细胞移植进展12l造血干细胞造血干细胞还可向心肌还可向心肌细胞分化、肝细
4、胞、神经组细胞分化、肝细胞、神经组织细胞、血管内皮细胞等织细胞、血管内皮细胞等非非血液细胞血液细胞分化分化造血干细胞移植进展13l骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞来源来源于胚胎干细胞于胚胎干细胞的成血血管内皮细胞,经由卵黄的成血血管内皮细胞,经由卵黄囊、胎肝、胸腺、脾、最后到骨髓,囊、胎肝、胸腺、脾、最后到骨髓,在体内不断增殖发育,产生髓系、在体内不断增殖发育,产生髓系、红细胞系和淋巴细胞系,逐步分化红细胞系和淋巴细胞系,逐步分化至各系成熟血细胞。至各系成熟血细胞。造血干细胞移植进展14l骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞在体内在体内具具有高度的自我更新能力和有高度的自我更新能力和多向分化潜能,不断的产
5、多向分化潜能,不断的产生髓系、红系和淋巴系细生髓系、红系和淋巴系细胞。胞。造血干细胞移植进展15 南佛罗里达医学院和佐治南佛罗里达医学院和佐治亚医学院的研究人员在亚医学院的研究人员在20032003年美国神经年会上报告,将年美国神经年会上报告,将血液中的干细胞移植到卒中血液中的干细胞移植到卒中大鼠的大脑中能大大促进大大鼠的大脑中能大大促进大脑的功能恢复。脑的功能恢复。 造血干细胞移植进展16 巴西圣保罗大学的研究小巴西圣保罗大学的研究小组从组从3030例脊椎损伤所致瘫痪例脊椎损伤所致瘫痪患者的血液中抽取干细胞,患者的血液中抽取干细胞,再注入患者脊椎动脉血管,再注入患者脊椎动脉血管,几个月后,几
6、个月后,1212例患者的瘫痪例患者的瘫痪肢体恢复了知觉。肢体恢复了知觉。 造血干细胞移植进展17 我们与昆医神经科学研究我们与昆医神经科学研究所的合作研究表明,骨髓的所的合作研究表明,骨髓的CD34+CD34+细胞移植对恢复全脊髓细胞移植对恢复全脊髓损伤有治疗作用,相关论文损伤有治疗作用,相关论文正在审稿之中。正在审稿之中。造血干细胞移植进展18l干细胞移植成为治疗神经系统退行性疾干细胞移植成为治疗神经系统退行性疾病唯一可能有效的手段。但是,目前病唯一可能有效的手段。但是,目前NSCNSC移植还未广泛用于临床实践中,原因主移植还未广泛用于临床实践中,原因主要有要有3 3点:点:lNSCNSC取
7、材困难,需做开颅手术,对患者创取材困难,需做开颅手术,对患者创伤较大,给患者带来较大痛苦。再加上伤较大,给患者带来较大痛苦。再加上神经系统退行性疾病患者多为高龄者,神经系统退行性疾病患者多为高龄者,故患者已经受不住神经干细胞移植。故患者已经受不住神经干细胞移植。造血干细胞移植进展19lNSCNSC分离提纯技术尚未成熟,想要得到一分离提纯技术尚未成熟,想要得到一定数量一定纯度的定数量一定纯度的NSCNSC困难较大。困难较大。lNSCNSC较脆弱,易受各种因素的影响,即使较脆弱,易受各种因素的影响,即使分离提纯出分离提纯出NSCNSC,也很难断定这些神经干,也很难断定这些神经干细胞仍具有正常功能和
8、特性,以及将这细胞仍具有正常功能和特性,以及将这些些“神经干细胞神经干细胞”注入神经系统后能否注入神经系统后能否分化为一定数量的神经细胞。分化为一定数量的神经细胞。造血干细胞移植进展20l与与NSCNSC相比相比HSCHSC具有以下优点:具有以下优点:l1 1)HSCHSC取材容易,无论是骨髓取材容易,无论是骨髓HSCHSC还是外还是外周血周血HSCHSC的采集都具有创口小、患者痛苦的采集都具有创口小、患者痛苦小、安全性高的特点。小、安全性高的特点。l2 2)HSCHSC的分离提纯技术已较为成熟,可的分离提纯技术已较为成熟,可较容易的得到一定数量一定纯度的较容易的得到一定数量一定纯度的HSCH
9、SC。造血干细胞移植进展21l3 3)对干细胞的认识首先从)对干细胞的认识首先从HSCHSC开始,因开始,因此关于此关于HSCHSC的研究较的研究较NSCNSC要深入得多。要深入得多。l4 4)HSCHSC呈悬浮状态,再采集和培养等过呈悬浮状态,再采集和培养等过程中损伤较小。程中损伤较小。造血干细胞移植进展22l临床价值临床价值l可将可将HSCHSC培养分化出培养分化出“神经细胞神经细胞” ” 的特的特性及功能,将这些性及功能,将这些“神经细胞神经细胞”注入神注入神经系统病变局部,从而替代或部分替代经系统病变局部,从而替代或部分替代受损神经细胞的功能治疗神经系统疾病。受损神经细胞的功能治疗神经
10、系统疾病。lHSCHSC源自患者本人,既可以避免移植后免源自患者本人,既可以避免移植后免疫排斥反应,年龄的限制也可延长。疫排斥反应,年龄的限制也可延长。造血干细胞移植进展23l预期研究成果l1、骨髓干细胞可诱导分化为具有神经细胞功能的细胞l2、骨髓干细胞诱导分化的神经细胞对脊髓损伤有治疗作用 造血干细胞移植进展24 实验技术实验技术造血干细胞移植进展25如何取得干细胞如何取得干细胞如何体外培养干细胞如何体外培养干细胞如何保持体外培养干细胞的生物学如何保持体外培养干细胞的生物学特性特性造血干细胞移植进展261.1.骨髓造血干细胞的体外培养指骨髓造血干细胞的体外培养指在模拟体内生理环境等特定的在模
11、拟体内生理环境等特定的体外条件下,进行干细胞的孵体外条件下,进行干细胞的孵育培养,使之生存并生长。造育培养,使之生存并生长。造血干细胞体外培养呈悬浮状生血干细胞体外培养呈悬浮状生长,无需底物支持。长,无需底物支持。造血干细胞移植进展27l在置备细胞悬液之前须将目在置备细胞悬液之前须将目的细胞所在组织材料分散成的细胞所在组织材料分散成单细胞。单细胞。l机械分离和酶学解离是将组机械分离和酶学解离是将组织分散成单细胞最常用的方织分散成单细胞最常用的方法。法。造血干细胞移植进展28l 介绍两种方法:介绍两种方法:在无菌条件下利用穿刺法从髂骨抽在无菌条件下利用穿刺法从髂骨抽取骨髓,缓慢加入到比重为取骨髓
12、,缓慢加入到比重为1.077g/1.077g/3 3的淋巴细胞分离液中,经密度梯度离的淋巴细胞分离液中,经密度梯度离心吸取白细胞层,多次离心后可得到心吸取白细胞层,多次离心后可得到骨髓单个核细胞骨髓单个核细胞(BMNCBMNC),重新悬浮),重新悬浮在含有在含有10U/ml10U/ml肝素的肝素的RPMI-1640RPMI-1640液中,液中,制成细胞悬液。制成细胞悬液。造血干细胞移植进展29l 介绍两种方法:介绍两种方法:无菌条件下从髂骨抽取骨髓经输血无菌条件下从髂骨抽取骨髓经输血滤网过滤后,自然沉淀,去除大部分滤网过滤后,自然沉淀,去除大部分红细胞,再以红细胞,再以200r/min200r
13、/min低速离心,漂低速离心,漂洗洗2 23 3次去除血浆,保留有核细胞。次去除血浆,保留有核细胞。 然后加入到然后加入到RPMI-1640RPMI-1640液中,制成密度液中,制成密度为(为(1 15 5)10107 7MNC/mlMNC/ml的细胞悬液。的细胞悬液。造血干细胞移植进展30l两种常用的干细胞分离方法两种常用的干细胞分离方法: :l1 1、免疫亲和柱分离法、免疫亲和柱分离法l2 2、免疫磁珠分离法、免疫磁珠分离法造血干细胞移植进展31l具体方法如下:取收集的单核细胞具体方法如下:取收集的单核细胞置于置于RPMI 1640RPMI 1640培养液中,并加入胎培养液中,并加入胎牛血
14、清过夜,以除去贴壁的细胞,牛血清过夜,以除去贴壁的细胞,在形成玫瑰花环的细胞中直接加入在形成玫瑰花环的细胞中直接加入生物素标记的生物素标记的抗抗-CD34-CD34单克隆抗体,单克隆抗体,于于4 4条件下旋转孵育条件下旋转孵育3030分钟,然后分钟,然后用用HanksHanks液清洗。液清洗。造血干细胞移植进展32l将结合好的细胞放入亲和层析柱中,将结合好的细胞放入亲和层析柱中,通过亲和素和生物素的结合作用,通过亲和素和生物素的结合作用,标记的细胞被亲和柱吸收,清洗亲标记的细胞被亲和柱吸收,清洗亲和柱除去非特异结合的细胞,即可和柱除去非特异结合的细胞,即可获得获得CD34CD34细胞。细胞。造
15、血干细胞移植进展33l此法特异性高、纯度好、简便快此法特异性高、纯度好、简便快速、可以处理大量的细胞样品以速、可以处理大量的细胞样品以满足临床移植的需要。满足临床移植的需要。造血干细胞移植进展34l从被覆绵羊抗小鼠从被覆绵羊抗小鼠IgGIgG1 1(FcFc)抗体)抗体DynabeadsDynabeads M-450 M-450的小瓶中(磁珠密度的小瓶中(磁珠密度4 410108 8/ml/ml, 30mg/ml30mg/ml),按),按0.50.5个磁珠个磁珠/MNC/MNC的比例取出预计磁珠量,的比例取出预计磁珠量,用用RPMI/HASRPMI/HAS漂洗后将磁铁置于试管外壁吸漂洗后将磁铁
16、置于试管外壁吸引引2 2分钟,弃去上清液,收集磁珠,加入分钟,弃去上清液,收集磁珠,加入RPMI/HAS/IG 1mlRPMI/HAS/IG 1ml悬浮磁珠,置于冰浴中,悬浮磁珠,置于冰浴中,立即使用。立即使用。造血干细胞移植进展35l用用CD34CD34单克隆抗体单克隆抗体(9C59C5)按)按0.50.5g /10g /106 6细胞比例致敏细胞细胞比例致敏细胞,MNCMNC浓度为(浓度为(1 15 5)10107 7MNC/mlMNC/ml,混合均匀后置于,混合均匀后置于4 4的旋的旋转混合器上转混合器上以以4r/min4r/min的速度低速转动孵的速度低速转动孵育育30306060分钟
17、,分钟,用用RPMI/HASRPMI/HAS清洗细胞后清洗细胞后4 4低速离心低速离心5 5分钟,去除未结合的单克分钟,去除未结合的单克隆抗体,最后将致敏细胞加入隆抗体,最后将致敏细胞加入RPMI/HASRPMI/HAS中形成细胞悬液。中形成细胞悬液。造血干细胞移植进展36l按磁珠与致敏细胞按磁珠与致敏细胞0.5:10.5:1的比例将致敏细的比例将致敏细胞与磁珠结合,在胞与磁珠结合,在4 4旋转混合物器上转旋转混合物器上转动混合动混合3030分钟,用磁铁在管壁外吸引,分钟,用磁铁在管壁外吸引,收集磁珠收集磁珠- -玫瑰花环形成细胞,再用玫瑰花环形成细胞,再用RPMI/HASRPMI/HAS漂洗
18、,除去非玫瑰花环形成细漂洗,除去非玫瑰花环形成细胞。胞。造血干细胞移植进展37l液体悬浮培养法液体悬浮培养法l体外集落形成实验体外集落形成实验 l骨髓基质细胞培养法骨髓基质细胞培养法 l微载体微载体- -微囊培养技术微囊培养技术造血干细胞移植进展38l一般采用脾结节形成测定法,计一般采用脾结节形成测定法,计数脾脏的结节数一个造血干细胞数脾脏的结节数一个造血干细胞增殖分化成一个集落,通常植入增殖分化成一个集落,通常植入的造血干细胞数与生成的脾结节的造血干细胞数与生成的脾结节数呈线性相关。数呈线性相关。造血干细胞移植进展39l 采用造血干细胞表面标志即分采用造血干细胞表面标志即分化抗原的鉴定造血干
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