音像干细胞生物学基础兰萨 ,阿塔拉

部分　干细胞总论

章　干细胞的研究意义与进展　/ 002

1.1　干细胞技术的起源　/ 002

1.2　提倡并支持干细胞研究的组织机构　/ 002

1.3　干细胞在医学领域的应用　/ 003

1.4　干细胞应用所面临的挑战　/ 003

深入阅读　/ 004



第2章　“干”的定义、规范与标准　/ 005

2.1　什么是干细胞？　/ 005

2.2　自我更新　/ 005

.　潜能　/ 006

2.4　克隆　/ 006

2.5　定义　/ 006

2.6　干细胞的来源　/ 006

2.7　早期胚胎干细胞　/ 006

2.8　成体干细胞发育　/ 008

2.9　如何对干细胞进行鉴定、分离和特征分析？　/ 009

2.10　胚胎干细胞　/ 009

2.11　成体干细胞　/ 010

2.12　干——向干细胞的分子定义发展　/ 010

致谢　/ 011

深入阅读　/ 011



第3章　脊椎动物胚胎多能干细胞——当前进展和未来挑战　/ 012

3.1　简介　/ 012

3.2　ES和ESL细胞的生物学原理　/ 017

3.3　干细胞疗法　/ 020

3.4　总结　/ 021

深入阅读　/ 022



第4章　胚胎干细胞的前景　/ 0

4.1　胚胎干细胞的发展趋势　/ 0

深入阅读　/ 025



第5章　表皮干细胞概念的发展　/ 026

5.1　简介　/ 026

5.2　干细胞的定义　/ 027

5.3　干细胞的等级系统　/ 028

5.4　皮肤干细胞　/ 029

5.5　小肠干细胞系统　/ 032

5.6　舌干细胞组织　/ 034

5.7　普遍法则　/ 034

5.8　总结　/ 035

深入阅读　/ 035



第二部分　基础生物学/机制

第6章　干细胞微环境　/ 038

6.1　干细胞微环境说　/ 038

6.2　果蝇种系干细胞微环境　/ 039

6.3　果蝇卵巢种系干细胞微环境　/ 039

6.4　果蝇精巢种系干细胞微环境　/ 040

6.5　种系干细胞和体干细胞维持与增殖的协同调控　/ 041

6.6　微环境的结构组成　/ 042

6.7　哺乳动物组织内的干细胞微环境　/ 043

6.8　总结　/ 049

致谢　/ 050

深入阅读　/ 050



第7章　干细胞的自我更新机制　/ 051

7.1　多能干细胞的自我更新　/ 051

7.2　抑制分化　/ 056

7.3　维持干细胞的多能　/ 057

7.4　维持端粒长度　/ 058

7.5　X染色体失活　/ 058

7.6　总结　/ 059

深入阅读　/ 059



第8章　干细胞细胞周期调控因子　/ 060

8.1　引言　/ 060

8.2　干细胞在体内的细胞周期动力学　/ 060

8.3　干细胞回输体内后的扩增　/ 061

8.4　哺乳动物细胞周期调控和周期蛋白依赖激酶抑制因子　/ 062

8.5　周期蛋白依赖激酶抑制因子在干细胞调控中的作用　/ 063

8.6　p21在干细胞调控中的作用　/ 063

8.7　p27在干细胞调控中的作用　/ 064

8.8　干细胞调控中的细胞周期蛋白依赖激酶抑制因子和成视网膜细胞瘤通路　/ 064

8.9　周期蛋白依赖激酶抑制因子和转化生长因子β-1的关系　/ 065

8.10　CKI和Notch　/ 066

8.11　总结和未来方向　/ 066

致谢　/ 066

深入阅读　/ 067



第9章　细胞如何改变表型　/ 068

9.1　化生和转分化　/ 068

9.2　转分化的例子　/ 069

9.3　巴雷特化生　/ 071

9.4　　/ 071

9.5　骨髓向类型细胞的转化　/ 072

9.6　去分化为转分化的先决条件　/ 072

9.7　如何通过实验改变细胞表型？　/ 072

9.8　总结　/ 073

致谢　/ 074

深入阅读　/ 074



第三部分　组织和器官发育

0章　早期发育中的分化　/ 076

10.1　植入前发育　/ 076

10.2　细胞紧密过程中的极化　/ 076

10.3　小鼠胚胎植入前体轴的确定　/ 078

10.4　小鼠早期胚胎的发育潜能　/ 079

10.5　小鼠胚胎植入前发育过程中的重要基因　/ 080

10.6　由植入到原肠胚形成　/ 082

10.7　小鼠滋养外胚层和原始的内胚层细胞　/ 082

10.8　小鼠内细胞团向上胚层的发育　/ 084

10.9　人类胚胎　/ 084

10.10　植入　/ 085

10.11　胚外组织在小鼠胚胎塑型中的作用　/ 086

深入阅读　/ 086



1章　来自羊水的干细胞　/ 088

11.1　羊水——功能、来源和成分　/ 088

11.2　羊水间充质干细胞　/ 089

11.3　羊水干细胞　/ 091

11.4　结论　/ 096

深入阅读　/ 097



2章　脐血干细胞和祖细胞　/ 098

12.1　解决脐血移植时间延迟和失败问题　/ 098

12.2　低温储藏CB细胞　/ 099

1.　诱导CB来源的多能干细胞　/ 100

12.4　总结　/ 100

深入阅读　/ 100



3章　神经系统　/ 101

13.1　引言　/ 101

13.2　神经发育　/ 101

13.3　神经干细胞　/ 103

13.4　小鼠ES细胞的神经分化　/ 104

13.5　人类和非人灵长类ES细胞的神经分化潜能　/ 110

13.6　发展前景　/ 111

13.7　治疗前景　/ 111

13.8　帕金森病　/ 111

13.9　亨廷顿病　/ 112

13.10　脑卒中　/ 113

13.11　脱髓鞘病变　/ 113

13.12　总结　/ 113

深入阅读　/ 114



4章　眼睛和耳朵的感觉上皮　/ 115

14.1　引言　/ 115

14.2　视网膜内的干细胞和祖细胞　/ 115

14.3　视泡产生不同种类的转分化细胞　/ 115

14.4　孵化后小鸡体内的神经形成　/ 117

14.5　哺乳动物睫状体边缘的视网膜神经球的生长　/ 118

14.6　视网膜中干细胞治疗的前景　/ 120

14.7　内耳起源组织的发育与　/ 121

14.8　胚后期动物体内的神经生长　/ 121

14.9　耳祖细胞的体外扩增　/ 1

14.10　治疗前景　/ 124

致谢　/ 125

深入阅读　/ 125



5章　表皮干细胞　/ 126

15.1　小鼠皮肤发育概况　/ 126

15.2　表皮干细胞聚集于毛囊膨胀凸起处　/ 127

15.3　表皮干细胞激活模型　/ 129

15.4　球囊部干细胞标志物的分子图谱　/ 131

15.5　参与皮肤表皮干细胞分化的信号通路　/ 132

15.6　总结和展望　/ 133

深入阅读　/ 134



6章　造血干细胞　/ 135

16.1　胚胎干细胞与胚胎造血　/ 135

16.2　血细胞在EB中的形成　/ 136

16.3　BCR/ABL引起EB来源的造血干细胞的转化　/ 136

16.4　STAT5与HOXB4促进造血植入　/ 137

16.5　胚胎形态发生素促进体外造血形成　/ 138

深入阅读　/ 139



7章　外周血干细胞　/ 140

17.1　引言　/ 140

17.2　外周血干细胞的来源与类型　/ 140

17.3　内皮祖细胞　/ 141

17.4　间充质干细胞　/ 145

17.5　外周血干细胞的治疗应用　/ 146

17.6　结论与展望　/ 149

深入阅读　/ 149



8章　多能成体祖细胞　/ 150

18.1　多能干细胞——胚胎干细胞　/ 150

18.2　后生组织特异干细胞——不仅仅是多能干细胞？　/ 151

18.3　多能能后天获得吗？　/ 151

18.4　啮齿类成体多能祖细胞的分离　/ 152

18.5　MAPC的分离　/ 153

18.6　进展　/ 154

致谢　/ 155

深入阅读　/ 155



9章　间充质干细胞　/ 156

19.1　MSC的定义　/ 156

19.2　MSC的干细胞特　/ 156

19.3　哪些组织含有MSC？　/ 157

19.4　MSC的分离技术　/ 157

19.5　MSC的免疫调节作用　/ 158

19.6　MSC骨组织　/ 158

19.7　MSC非骨骼组织　/ 160

19.8　结论　/ 161

致谢　/ 161

深入阅读　/ 162



第20章　骨骼肌干细胞　/ 163

20.1　引言　/ 163

20.2　原始肌干细胞——卫星细胞　/ 164

20.3　肌干细胞的功能和生化异质　/ 166

20.4　骨骼肌的异位发生　/ 166

20.5　肌干细胞龛　/ 168

20.6　结论　/ 169

致谢　/ 170

深入阅读　/ 170



2章　干细胞与心脏　/ 171

21.1　引言　/ 171

21.2　招募循环干细胞储备　/ 171

21.3　难以捉摸的心脏干细胞　/ 173

21.4　概念的发展　/ 174

深入阅读　/ 175



第22章　胚肾中的细胞谱系和干细胞　/ 176

22.1　肾脏发育解剖学　/ 176

22.2　控制早期肾脏发育的基因　/ 178

2.　建立额外的细胞谱系　/ 181

22.4　什么是肾干细胞？　/ 184

致谢　/ 185

深入阅读　/ 185



第章　成体肝脏干细胞　/ 186

.1　哺乳动物肝脏的组织结构及功能　/ 186

.2　肝脏干细胞　/ 187

深入阅读　/ 196



第24章　胰腺干细胞　/ 197

24.1　简介　/ 197

24.2　干细胞和前体细胞的定义　/ 197

24.3　胰腺前体细胞在胚胎时期形成　/ 198

24.4　成熟胰腺祖细胞　/ 199

24.5　诱导组织产生胰腺组织表型　/ 202

24.6　体外研究　/ 203

24.7　总结　/ 203

深入阅读　/ 204



第25章　消化道干细胞　/ 205

25.1　引言　/ 205

25.2　胃肠道黏膜的多能　/ 206

25.3　上皮细胞谱系起源于普通的前体细胞　/ 206

25.4　单个肠道干细胞出包括所有上皮细胞谱系的整个隐窝　/ 207

25.5　聚集嵌合体小鼠显示肠道隐窝是克隆群　/ 207

25.6　干细胞中体细胞突变揭示干细胞的谱系和克隆的连续　/ 208

25.7　人肠隐窝含有来自单一干细胞的多种上皮细胞谱系　/ 210

25.8　骨髓干细胞对肠道损伤后的重建作用　/ 211

25.9　胃肠道干细胞占据了固有层中被ISEMF占据的微环境　/ 213

25.10　多重分子调控胃肠道发育、增殖和分化　/ 215

25.11　WNT/β-catenin信号转导通路控制肠干细胞的功能　/ 215

25.12　转录因子决定肠区域的特异和肠干细胞的命运　/ 217

25.13　干细胞群落产生胃肠道肿瘤　/ 219

25.14　总结　/ 221

深入阅读　/ 222



第四部分　方法

第26章　诱导多能干细胞　/ 224

26.1　iPS细胞系的建立　/ 224

26.2　诱导iPS细胞产生的分子机制　/ 227

26.3　疾病本体论与药物筛选的概述　/ 228

26.4　iPS细胞库　/ 228

26.5　医用相关的安全因素　/ 229

26.6　医学应用　/ 229

26.7　细胞直接重编程　/ 229

26.8　结语　/ 0

深入阅读　/ 0



第27章　胚胎干细胞：来源和特　/ 1

27.1　胚胎干细胞的来源　/ 1

27.2　胚胎干细胞的培养　/

27.3　胚胎干细胞的发展前景　/ 5

27.4　结论　/

深入阅读　/



第28章　小鼠胚胎干细胞的分离和维持　/

28.1　引言　/

28.2　胚胎干细胞的维持　/

28.3　培养基　/ 240

28.4　血清　/ 240

28.5　用于检测培养条件的集落形成实验　/ 241

28.6　胚胎干细胞传代培养　/ 242

28.7　新胚胎干细胞系的分离　/ 242

28.8　胚胎干细胞的分离方法　/ 243

28.9　小结　/ 244

深入阅读　/ 244



第29章　人胚胎干细胞产生及维持的方法——具体方案及替代方案　/ 245

29.1　引言　/ 245

29.2　建立实验室　/ 246

29.3　试剂的准备与筛选　/ 247

29.4　机械法对hES细胞集落进行传代　/ 251

29.5　hES细胞的产生　/ 253

29.6　建立的hES细胞培养物的维持　/ 256

29.7　hES细胞的冻存　/ 259

29.8　hES细胞的解冻　/ 261

29.9　hES细胞的质控　/ 262

深入阅读　/ 262



第30章　人胚胎生殖细胞的产生与分化　/ 263

30.1　引言　/ 263

30.2　人胚胎生殖细胞的产生　/ 265

30.3　EB来源的细胞　/ 270

深入阅读　/ 273



3章　基因组重编程　/ 274

31.1　引言　/ 274

31.2　生殖细胞中的基因组重编程　/ 274

31.3　体细胞核重编程　/ 278

31.4　结论　/ 279

深入阅读　/ 280



第五部分　应用

第32章　神经干细胞在神经退行疾病方面的治疗应用　/ 282

32.1　引言　/ 282

32.2　神经干细胞的定义　/ 283

3.　神经干细胞在治疗疾病方面的潜能　/ 284

32.4　神经干细胞基因疗法　/ 287

32.5　神经干细胞替代疗法　/ 287

32.6　神经干细胞全面细胞替代疗法　/ 289

32.7　在修复功能失调的神经元中神经干细胞所发挥的内在作用　/ 291

32.8　神经干细胞将多种治疗方法联系在一起　/ 293

32.9　总结　/ 294

深入阅读　/ 296



第33章　成体祖细胞可成为糖尿病潜在的治疗方法　/ 297

33.1　β细胞的替代疗法治疗糖尿病的重要以及胰岛素-生成细胞的短缺　/ 297

33.2　成体干-祖细胞可成为胰岛素-生成细胞的一种潜在来源　/ 297

33.3　β细胞、干细胞及祖细胞的定义　/ 298

33.4　新的β细胞的生成贯穿成体的一生　/ 298

33.5　什么是成体胰岛新生的细胞来源　/ 298

33.6　非胰岛细胞向胰岛细胞转分化　/ 300

33.7　胰腺腺泡细胞的转分化　/ 301

33.8　骨髓细胞作为胰岛素-生成细胞的来源　/ 301

33.9　肝脏细胞作为胰岛素-生成细胞的来源　/ 301

33.10　工程学改造非β细胞以产生胰岛素　/ 301

33.11　通过组成分泌而非可调节分泌来递送胰岛素的尝试　/ 302

33.12　小结　/ 302

深入阅读　/ 302



第34章　烧伤与皮肤溃疡　/ 303

34.1　引言　/ 303

34.2　烧伤与皮肤溃疡　/ 303

34.3　表皮干细胞　/ 303

34.4　干细胞在烧伤及皮肤溃疡中的应用　/ 305

34.5　近期和未来的发展　/ 307

致谢　/ 310

深入阅读　/ 310



第35章　干细胞与心脏疾病　/ 311

35.1　心脏——自我更新的器官　/ 311

35.2　心脏干细胞在心脏中的分布　/ 312

35.3　非固有的原始细胞对心肌损伤的修复　/ 313

35.4　固有的原始细胞修复心肌损伤　/ 315

35.5　人类心肌　/ 316

深入阅读　/ 317



第36章　肌营养不良症的干细胞治疗　/ 318

36.1　引言　/ 318

36.2　成肌细胞移植——过去的失败案例和新的希望　/ 319

36.3　非传统意义的肌源祖细胞　/ 320

36.4　多能干细胞用于未来的细胞治疗　/ 324

36.5　对未来的展望　/ 325

致谢　/ 325

深入阅读　/ 325



第37章　肝实质来源的干细胞治疗肝脏疾病　/ 326

37.1　引言　/ 326

37.2　研究背景　/ 327

37.3　移植后肝细胞的整合　/ 328

37.4　肝细胞的临床移植　/ 329

37.5　肝细胞桥梁　/ 329

37.6　肝细胞移植在急肝衰竭患者中的应用　/ 330

37.7　肝细胞移植治疗代谢类肝疾病　/ 331

37.8　肝细胞移植的新应用、面临的挑战和未来的方向　/ 333

37.9　结论　/ 336

深入阅读　/ 337



第38章　干细胞在整形外科中的应用　/ 338

38.1　引言　/ 338

38.2　骨　/ 339

38.3　软骨　/ 340

38.4　半月板　/ 342

38.5　韧带和肌腱　/ 343

38.6　脊椎　/ 345

38.7　总结　/ 346

深入阅读　/ 346



第39章　胚胎干细胞在组织工程中的应用　/ 347

39.1　引言　/ 347

39.2　组织工程的原理及视角　/ 347

39.3　ES细胞应用于组织工程的限制及障碍　/ 351

39.4　结论　/ 353

深入阅读　/ 353



第六部分　规则与伦理

第40章　道德考量　/ 356

40.1　引言　/ 356

40.2　毁坏人类胚胎在道德上被允许吗？　/ 356

40.3　我们应该延缓hES细胞研究？　/ 357

40.4　我们能否从他人对胚胎的破坏中获益？　/ 357

40.5　我们能否为了破坏一个胚胎而创造它？　/ 358

40.6　我们应该克隆人类胚胎吗？　/ 359

40.7　应当用怎样的伦理准则管理hES细胞和治疗克隆研究？　/ 360

40.8　总结　/ 361

深入阅读　/ 362



第41章　FDA监管过程概况　/ 363

41.1　本章概述　/ 363

41.2　FDA的历史　/ 363

41.3　法律、法规和指导　/ 364

41.4　FDA组织和司法问题　/ 365

41.5　批准机制和临床研究　/ 367

41.6　行业、专业组和生产者与FDA的协同会议　/ 368

41.7　特别重要的规则和指南　/ 368

41.8　FDA发展项目标准　/ 374

41.9　咨询委员会会议　/ 375

41.10　FDA研究和评价路径科学　/ 376

41.11　流作　/ 377

41.12　结论　/ 378

深入阅读　/ 378



第42章　无关好奇，只为治愈——民众推动干细胞研究取得进步　/ 381

42.1　选择生活　/ 381

42.2　判断的尺度　/ 382

4.　个人的承诺促进发展　/ 382

42.4　用希望对抗炒作　/ 383

42.5　赋予生命力　/ 384

42.6　民众推动进步　/ 384

42.7　为所有人提供更好的健康　/ 385



词汇表　/ 387



索引　/ 405

兰萨博士，阿斯特拉斯（Astellas）全球医学负责人，阿斯特拉斯医学研究所首席科学官，维克森林大学（Wake Forest University ）医学院兼职教授。他发表了数百篇（含发明专利），撰写了30多部科学作品。其中《组织工程原理》（Principles of Tissue Engineering）被为该领域的重要参考书。《同一个世界:人类物种在21世纪的健与存》( The Health & Survival of the Human Species in the 21st Century，前总统吉米·卡特作序)，《干细胞手册》（Handbook of Stem Cells）和《干细胞生物学基础》（Essentials of Stem Cell Biology），被是干细胞研究方面的重要论著。

原著作者是国际上知名的干细胞生物学领军学者。本书内容丰富，技术前沿，涵盖干细胞生物学领域的方方面面，也反映了该领域的近期研究进展，是一本国际上广受推崇的重要著作。

《干细胞生物学基础》（原著第三版）由诺贝尔生理学和医学奖获得者Martin Evans作序，美国著名干细胞生物学家Robert Lanza等主编，200多位全世界各研究机构的专家学者共同编写，是一本手册式的生物学著作。涵盖成体干细胞和胚胎干细胞，内容涉及基本的干细胞生物学特、调控机制、外胚层、中胚层、内胚层、干细胞在治疗人类疾病中的应用、作用机制与伦理、未来的临床应用前景等。

本书可供从事干细胞生物学和医学领域的研究者、细胞生物学领域的高校师生阅读参考。