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1 干细胞与再生医学——发展史1

前言1

再生医学的发展历程2

组织工程3

纳米技术3

干细胞与再生医学4

成体干细胞7

结束语10

致谢11

参考文献11

第一部分 胚胎干细胞21

2 斑马鱼干细胞21

前言21

斑马鱼原代胚胎细胞培养建立与维持的实验方案23

斑马鱼胚胎干细胞的培养分化25

胚胎干细胞培养中生殖系嵌合体的制备26

斑马鱼胚胎干细胞培养中的同源重组27

斑马鱼原始生殖细胞（PGC）的培养分化31

原始生殖细胞（PGC）的分离技术32

斑马鱼原始生殖细胞（PGC）培育中生殖系嵌合体出现的频率34

结束语35

致谢35

参考文献36

3 青鳉干细胞40

前言40

青鱂胚胎干细胞41

青鳉胚胎干细胞的培养与分化41

青鳉胚胎干细胞的生物学特性43

青鳉胚胎干细胞来源的嵌合体的形成44

青鳉精原干细胞46

青鳉干细胞的应用和未来研究方向49

致谢51

参考文献51

4 其他类型的非哺乳类动物干细胞——鸡胚胎干细胞56

前言：动物细胞的全能性与多能性56

作为胚胎干细胞原型的小鼠胚胎干细胞57

鸟类胚胎干细胞的分离与多能性研究58

干细胞的生化特征60

干细胞的体外分化潜能60

干细胞的遗传修饰61

干细胞的体内嵌合现象62

鸡胚胎干细胞的生殖系潜能与体内贡献62

鸡多能干细胞的分子鉴定：鸡OCT465

非哺乳类动物OCT466

鸡中同源结构域基因Nanog67

禽类干细胞的产业化意义69

致谢70

参考文献70

5 小鼠胚胎干细胞的来源、培养与基因修饰76

前言76

小鼠胚胎干细胞的来源77

小鼠胚胎干细胞的培养79

小鼠胚胎干细胞的特性81

小鼠胚胎干细胞的基因修饰86

影响同源重组的因子97

小鼠胚胎干细胞技术的未来应用103

参考文献106

6 从胚泡中分离制备人胚胎干细胞120

前言120

细胞在胚胎中的分化131

参考文献135

7 发展人胚胎干细胞无血清培养体系与新报告基因系统138

前言138

目前使用的人胚胎干细胞培养体系139

无饲细胞、无血清人胚胎干细胞培养体系140

结论149

参考文献149

8 表遗传学与胚胎干细胞152

前言152

表遗传的分子机制：组蛋白的标记155

多梳基因（PcG）与干细胞的维持159

多梳蛋白的分子靶标160

结论160

致谢161

参考文献162

9 胚胎干细胞在糖尿病治疗中的应用169

前言169

β-细胞替代疗法的别类选择172

胚胎干细胞向产胰岛素β-细胞的非个体发生性分化173

非个体发生性分化策略的局限性175

由多能细胞培育终期内胚层179

从终期内胚层向原肠管的发育182

制备表达PDX-1分子的胰腺前体细胞183

胰腺前体细胞向内分泌细胞的分化186

内分泌细胞向成熟产胰岛素β-细胞的特异化188

胚胎干细胞向产胰岛素β-细胞分化的其他途径189

展望190

结论192

致谢193

参考文献193

10 生物材料界面的仿生学处理：干细胞可能性探索200

前言200

干细胞：组织工程与再生医学的起源与探索202

植入部位的炎性反应203

与炎性反应相关的干细胞行为203

干细胞与慢性炎症205

干细胞与限制性分化205

干细胞与移植205

干细胞与血管再生206

与免疫应答相关的干细胞行为206

调制免疫应答：胎儿植入反应的启发207

材料表面一排斥反应的元凶208

干细胞与生物材料的相互作用208

利用致密固态薄膜的表面修饰仿生途径209

非均一仿生脂质成分的优化210

干细胞的黏附与增殖研究210

结论211

致谢211

参考文献211

11 人胚胎与成体干细胞的免疫调节特性215

前言215

移植免疫学：排斥问题216

成体干细胞移植221

间充质干细胞222

异体胚胎干细胞移植224

产生自体胚胎干细胞的策略226

结论237

参考文献238

12 以人胚胎干细胞为模型系统研究人类遗传学244

前言244

人胚胎干细胞245

以人胚胎干细胞分化为模型进行胚胎发生学研究245

人突变胚胎干细胞株的建立247

核转移胚胎251

转录因子诱导的多能干细胞251

潜在应用与未来目标252

总结257

参考文献257

13 利用胚胎干细胞生成生殖细胞与人工配子262

前言262

胚胎干细胞源性人工配子270

人工配子是否具备了相关的生物学功能？275

胚胎干细胞源性人工配子的优点276

结论276

致谢277

参考文献277

14 利用胚胎干细胞将突变引入小鼠生殖细胞：动物模型和未来应用281

前言281

胚胎干细胞可被基因修饰282

利用胚胎干细胞进行基因随机转染研究胚胎发育283

胚胎干细胞作为细胞模型在发育生物学和病理学中的应用290

结论291

参考文献292

15 胚胎干细胞在药物研究中的应用293

前言293

人胚胎干细胞的分离、传代培养与特性鉴定295

人胚胎干细胞的随机分化296

人胚胎干细胞用于再生医学的局限性297

人胚胎干细胞与新药研发297

发育毒性299

测量标准300

类胚体（EB）形成中基因的差异性表达300

细胞毒性300

基因修饰的人胚胎干细胞在毒性筛选中的作用300

人胚胎干细胞源性心肌细胞的应用301

心肌细胞：来源与特性302

心肌细胞：安全药理学与新药物靶点的发现302

人胚胎干细胞源性肝细胞的相关应用304

肝细胞：来源与特性304

肝细胞：药物代谢与药物诱导的肝脏毒性研究306

结论307

参考文献308

第二部分 成体干细胞319

16 组织成体干细胞／前体细胞生物学及其在再生医学和肿瘤治疗中应用的最新进展319

前言319

成体干细胞／前体细胞的表型与功能特征322

成体干细胞／前体细胞功能异常在疾病发展中的意义326

组织成体干细胞／前体细胞的种类及其在疾病治疗中的应用327

结论339

缩写340

致谢340

参考文献340

17 间充质干细胞及其在神经系统疾病治疗中的潜在应用358

前言358

间充质干细胞在疾病治疗中的潜在应用365

间充质干细胞在治疗骨及脂肪组织缺陷中的应用366

间充质干细胞在治疗神经性缺陷中的应用367

移植间充质干细胞在修复损毁神经组织中的相关机制370

间充质干细胞向神经类细胞的体外“横向”分化370

间充质干细胞向神经类细胞的体外“横向”分化——细胞培养的实验假象？372

间充质干细胞向神经类细胞的体内“横向”分化375

充质干细胞与宿主神经细胞的自发性融合377

充质干细胞在神经细胞分化过程中的营养调节作用377

充质干细胞分泌神经营养因子378

充质干细胞分泌非神经营养因子380

间充质干细胞产生的可溶性因子的体外分析：条件化培养基的使用381

参考文献383

18 间充质干细胞：生物学、培养优化与临床前景391

前言391

历史背景介绍392

间充质干细胞存在于所有组织之中392

间充质干细胞巢393

优化培养条件及大规模细胞制备395

间充质干细胞的表型特征398

间充质干细胞的免疫原性400

间充质干细胞的免疫调节特性401

间充质干细胞促进组织修复401

间充质干细胞的临床应用403

结论404

参考文献405

19 间充质干细胞：培养、鉴定及其在神经退行性疾病治疗中的应用411

前言411

大鼠间充质干细胞的分离与培养412

间充质干细胞的鉴定413

间充质干细胞移植与中枢神经系统修复413

间充质干细胞移植在中枢神经系统中的疗效作用418

讨论421

结论421

致谢422

参考文献422

20 牙髓干细胞及其在细胞治疗中的未来应用426

前言426

从牙髓中分离干细胞427

组织处理，扩增培养及牙髓细胞库432

体外分化检测434

体内分化检测434

结论437

词汇表438

致谢438

参考文献438

21 造血干细胞及其动力学特征442

前言442

造血干细胞存在的证据442

造血干细胞的生物学特征443

造血干细胞的来源445

干细胞巢446

有多少干细胞447

个体发育中造血干细胞的扩增448

干细胞老化与克隆延续449

造血干细胞池的随机动态450

干细胞复制的对称性及其适度性454

干细胞池、长寿和癌症456

遗传性及获得性造血干细胞异常458

以慢性粒细胞白血病（CML）和阵发性睡眠性血红蛋白尿症（PNH）为原型的获得性造血干细胞异常459

未来展望462

致谢464

参考文献464

22 精原干细胞473

前言473

精原干细胞的基本原理与专业术语474

睾丸小隔与细胞相互作用475

精原干细胞的增殖与分化476

精原干细胞的发育调节479

当前的研究状态483

精原干细胞在发育过程中的标志分子表达484

未来应用与注意事项489

结论490

参考文献490

23 表观遗传学引发干细胞的有效沉默505

前言505

什么是表观遗传学505

生物学中表观遗传现象的明显例证507

表观遗传印迹的标志物511

细胞的记忆模块516

干细胞多能性的表观遗传调控529

表观遗传学：一条从干细胞到癌症的线索534

致谢537

参考文献537

24 肿瘤干细胞：隐藏在癌细胞中的敌人551

肿瘤导论551

肿瘤的克隆形成能力554

肿瘤的异质性555

随机性与等级性模型559

干细胞与等级性559

肿瘤干细胞561

肿瘤干细胞的分离技术562

肿瘤干细胞的检测方法574

从实体瘤中鉴别并分离肿瘤干细胞580

肿瘤干细胞与肿瘤转移583

肿瘤干细胞的细胞来源585

肿瘤干细胞的临床前景586

未来方向592

相关重要学术术语的定义593

参考文献595

25 成体干细胞前景探讨：为什么选择脐带血603

前言603

脐带血：干细胞的重要来源603

脐带血干细胞与移植604

脐带血库的一般问题和伦理问题605

脐带血作为间充质干细胞的重要来源606

脐带源性干细胞的组织治疗应用：现状与前景608

参考文献613

26 再生医学中的细胞治疗与组织工程策略617

前言617

组织工程的基本构成618

组织工程所涉特定组织与器官625

其他新生技术633

结论636

致谢637

参考文献637

27 促进角膜与脊髓再生的生物材料645

前言645

神经系统的模型648

角膜替换652

脊髓的修复与再生658

结论661

参考文献662

索引669