当前课程知识点：医的奥秘 > 第七讲：干细胞与再生医学 > 人体胚胎学与发育生物学 > 人体胚胎学与发育生物学
大家好
我是清华大学
医学院的
那洁老师
今天给大家介绍一下
我们的教学和科研
在这里我主要是介绍
我们所讲授的
人体胚胎学
和发育生物学
人体胚胎学
与发育生物学简介
人体胚胎学
是指研究人体发生
及发育规律的科学
包括受精
胚胎植入
和组织器官发生过程
发育生物学
是指在胚胎学的基础上
从分子水平研究发育的机理
如基因的功能
信号传导
转录因子
细胞迁移等机制
如何调控
组织器官的形成
并用实验的手段
来验证机理
这里用实物标本动画
来演示
人类胚胎的发育过程
从0.1微米大小的
单细胞受精卵
经历卵裂植入
原始胚体形成
组织器官分化
直到
胚胎初具人形
生长为胎儿
可见这一过程是多么神奇
人类胚胎发育是
分阶段进行的
第一阶段从
第0天的
受精卵算起
到第8周
称为胚期
期间受精卵迅速增值分化
发育为各器官系统
与外形都初具雏形的胎儿
第二阶段从第9周到第38周
出生
称为胎儿期
各器官系统继续发育
很多器官
这时已经出现
不同程度的功能活动
受精是
胚胎发育中
最重要的事件之一
标志着发育的开始
受精的英文
为Fertilization
是获能精子
进入卵子
形成受精卵的过程
这个动画视频
反应了精子进入卵子
的一系列事件
中间最大的细胞为卵子
英文是oocyte
作为蝌蚪样的
细胞为精子
英文sperm
我们看
在这里
获能的精子
借助其尾部摆动
向子宫输卵管
方向移动
最终与卵子相遇
(视频里约30s)
精子的头部
释放水解酶
溶解透明带
及卵细胞膜
这样精子可以钻过透明带
精子的头部
可以
与卵细胞的细胞膜融合
当第一个精子受精以后
它会导致
卵子的透明带
和细胞膜改变
使后面的精子
无法再
受精
受精后
精子还会激起
强烈的钙流
并促进卵子完成
第二次减数分裂
最后
精子的头部钻入卵子
形成一个
二倍体的受精卵
英文叫作zygote
这时候受精就完成了
受精后
胚胎开始
着床前发育
经过有丝分裂
或称卵裂
卵裂产生的子细胞
称为卵裂球
卵裂球不断增多
细胞体积变小
到第四天
细胞间出现小空腔
之后变为一个大空腔
这时卵裂球称为
胚泡
或囊胚
胚泡周围的细胞
称为
滋养细胞
聚集在胚泡
一侧的成团细胞
称为内细胞团
是形成胚体的原基
内细胞团
具有分化成人体所有细胞的
能力
而滋养细胞
下一步将发育为胎盘
胚泡逐渐
包埋入子宫的过程
称为植入
或着床
英文叫Implantation
这个动画
给大家展示了植入过程
植入在受精后
5到6天开始
第11到12天完成
胚泡从输卵管迁移到
母亲的子宫之后
透明带脱落
胚泡
选择子宫壁
合适的位置黏附
滋养细胞
会分泌大量的水解酶
帮助
胚泡侵入子宫内膜
滋养细胞从内膜中
吸取营养
迅速增值
最后将形成胎盘
同时子宫内膜增厚
腺体变肥大
血液供应增加
为附着的胚胎提供营养
对于受精
着床前胚胎发育
和着床的研究
最终为体外受精技术
胚胎移植技术
和试管婴儿奠定了基础
2010年
英国科学家
Robert Edwards
因创建体外受精技术
被授予诺贝尔生理
与医学奖
1978年
他第一次用人类的精子
和卵子
体外受精
并将胚胎移植到
母亲子宫内
世界上第一个试管婴儿
Louise Brown
因此成功的诞生了
2006年
Louise Brown经过
自然受孕
于12月20日
生下一名健康的男婴
截止到
2012年
全世界约有500万
试管婴儿出生
而且这个数字在
逐年增加
胚胎植入子宫内膜后
内细胞团的细胞增殖
演变为
外中内
三个基本胚层
之后折叠形成圆柱形胚体
这个简短的视频
显示了
外中内三个胚层的相对位置
黄色的组织
为内胚层
英文Endoderm
蓝色的组织为外胚层
英文Ectoderm
而它们之间红色的组织为
中胚层
Mesoderm
最后显示的是
黄色的
内胚层组织
未来会形成我们的
消化道和内脏
外中内胚层分化
内胚层Endoderm
未来将发育成
我们的消化道
如食管
胃和肠道
还有主要的消化器官
如肝脏
胆囊胰腺等
另外还会形成
呼吸道和呼吸器官
如气管支气管
和肺
中胚层Mesoderm
将发育成我们的
血管血液
肌肉
骨骼心脏
肾脏等
重要组织器官
外胚层Ectoderm
将发育成人体的
中枢神经组织
包括大脑和脊髓
还将演变为表皮
毛发眼睛等组织
大家
简单的了解了这些过程之后
我想大家可能知道
现在干细胞的研究
也是非常
非常受关注的
为什么呢
因为
干细胞可以被用来
修复人类
疾病
损伤的组织
所以
干细胞研究其实跟人体的发育
生物学是非常相关的
下面我们再简要介绍一下
干细胞研究
这幅图片上是
人类胚胎干细胞
胚胎干细胞
胚胎干细胞的英文是
Embryonic Stem Cells
它们的来源是来自
胚泡
或者叫囊胚的
内细胞团的细胞
胚胎干细胞的特性包括
可以在体外培养
具有无限增殖的能力
另外它们还具有分化能力
可以变为
人体内200余种细胞
如神经元
肌肉细胞
内分泌腺体细胞
等等
胚胎干细胞的这些特性
称为多能性
英文
就是Pluipotency
"Pluri"
拉丁文是指“多”的意思
“potency”拉丁文指“能力”
指有分化成多种细胞
的能力
分化的意思
分化英文是Differentiation
它的意思是指
未成熟的干细胞分化为
成熟的
功能细胞的能力
另外一种与胚胎干细胞
具有类似特性的细胞
叫诱导多能干细胞
英文就是Induced
Pluripotent Stem Cells
这些细胞是科学家们
通过人为
过表达几种因子
将体细胞诱导为
具有多能干细胞
性质的细胞
大家知道
2010年诺贝尔
生理与医学奖
受理了英国科学家
John Gurdon
和日本科学家
Shinya Yamanaka
表彰他们
发现
成熟的
已分化的
细胞
可以被
重编程到
未成熟的
具有分化能力的
干细胞状态
他们的发现
彻底改变了人们对
胚胎发育的传统认识
除了多能干细胞之外
人体内还有很多其他种类的
组织干细胞
或者叫成体干细胞
组织干细胞的分化能力
没有多能干细胞广谱
它们通常分化为
所属组织的功能细胞
比如造血干细胞
这些细胞终生存在
在骨髓里
可以自我更新
分化形成
血细胞和免疫细胞
小肠干细胞
也是终生存在
在小肠隐凹里
可以自我更新
并分化成
小肠肠道里的具有
分泌
和消化功能的各种细胞
另外还有
皮肤干细胞
终生存在
能够形成表皮细胞
可见
这些成体干细胞
对于维系
人体健康起着
非常关键的作用
也是干细胞研究的重要对象
大家还可能听说过
间充质干细胞
英文是
Mesenchymal Stem Cells
这些细胞可以在细胞
培养的容器内
比较容易的铺展
培养和生长
间充质干细胞
能够分化为骨
软骨
脂肪
肌肉等不同种类的细胞
它们是人体
微环境的重要组成细胞
对其它的功能细胞
有滋养和保护作用
这张图
是显微镜下
人类间充质干细胞的样子
随着干细胞研究的进展
再生医学逐渐成为现实
再生医学
英文是
Regenerative Medicine
是指
用干细胞生成人体内
各种细胞
替代损伤和退化的
功能细胞
来修复组织器官
治疗疾病
如老年性视网膜黄斑病变
阿尔兹海默症
和老年痴呆症等
可以想象
用多能干细胞
根据胚胎发育的规律
分化为
内
中
外胚层组织干细胞
再分化为该组织的功能细胞
如内胚层的肺泡
胰岛细胞
中胚层的心肌血液细胞
外胚层的
表皮神经元细胞
利用这些细胞
研究人类疾病
进行药物检测
甚至用于细胞移植治疗
在我们的科研工作中
我们希望找到
非常好的方法
能够指导这些干细胞
来分化成为我们
需要的
组织的功能细胞
如何找到这些方法呢
我们就需要
来借鉴
人类胚胎发育中的一些
科学知识
在实验室里
我们尝试
用
人类的多能干细胞
来分化为
有活动功能的
心脏细胞
血管细胞
还有
能够产生血液的细胞
可见干细胞生物学
跟
人体胚胎发育有着
非常密切的联系
现在随着
科技的高速发展
我们对人类胚胎的
发育过程
也有了更多更深入的了解
一方面这些知识
帮助我们更好的优生优育
来培育出健康的婴儿
另一方面
这也
给我们做干细胞研究
提供了
很多
非常有意思的启示
我想说的
还有
干细胞研究
现在还处于
比较早期的起步阶段
以后还有很多
令人兴奋的东西
值得我们去
等待我们去发现
当我们能够更好的
掌握干细胞的
知识以后更好的了解
人类胚胎发育的过程
也能够
给我们
做干细胞研究提供
更多的启示
我相信
这里还有很多的奥秘
人体的奥秘等待我们去发现
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