重庆大学硕士研究生干细胞生物学试题

研究生课程考核试卷

（适用于课程论文、提交报告）

科 目： 生物医学工程前沿 教 师： 王远亮

姓 名： MUHAMMAD FARRUKH NISAR 学 号： L20131901001 专 业： 生物医学工程 类 别： （ 学术） 上课时间： 2013 年 11 月 至 2014 年 1 月

考

生 成 绩：

卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩

阅卷评语：

阅卷教师 (签名)

重庆大学研究生院制

干细胞生物学课程试题

1. 什么是成体干细胞的可塑性？目前关于成体干细胞的可塑性还存在一些争议，你怎么看待这些争议？（10分）

答：成体干细胞的可塑性是指某些成体组织不但能再生与其相同的组织， 而且可在一定环境下生成其他组织系统的细胞， 即跨系统甚至跨胚层分化为其他类型的细胞的能力。

主要的争议是成体干细胞可塑性是不是实验设计不严谨，判断错误所致，认为所谓的成体干细胞可塑性缺乏科学依据；成体干细胞的横向分化是成年组织中余存的胚胎原始干细胞所为，或与自发融合有关。我认为目前成体干细胞可塑性的研究仍处于初始阶段，那些证实或质疑干细胞可塑性的证据都不是最后的结论。我们应以冷静的头脑、科学的态度、严密的思维来进行成体干细胞可塑性的研究。

2. 目前获得多潜能干细胞（pluripotent stem cell）的方法有哪些，试描述具体原理和操作过程。（10分）

答：①传统的囊胚法（原理：囊胚中的内细胞团具备发育成完成个体的能力。步骤：将受精卵培养至囊胚阶段，从囊胚中分离培养内细胞团，进一步培养增殖ICM，扩大培养后即得到ES细胞系。） ②孤雌生殖（原理：由孤雌生殖产的胚胎具有发育成完整个体的潜能。步骤：通过加入一些刺激，使卵子不经过精子受精而被激活， 并进行胚胎发育的无性生殖） ③细胞核移植技术（原理：体细胞核带有全部的遗传信息。步骤：首先将卵母细胞脱核，然后将体细胞的细胞核转移到去核卵细胞中，再将这种经核转移处理的卵细胞进行体外培养，待囊胚形成后分离、培养其内细胞团，获得ES细胞系 ） ④细胞融合技术（原理：体细胞与胚胎细胞在电场中极化成偶极子，并沿着电力线排列成串，然后用高强度、短时程的电脉冲击穿细胞膜而导致细胞融合。步骤：a、制备原生质体b、诱导融合，将两种亲本细胞的悬浮液调到一定密度，滴入高浓度的聚乙二醇诱导融合c、筛选杂合细胞，在特定的筛选培养基上，让杂合细胞有选择地生长，除去其它融合的细胞） ⑤诱导性干细胞（原理：体细胞核带有全部的遗传信息。步骤：通过外源导入与多能性相关的转录因子来激活体细胞中多能性基因，诱导体细胞核发生重编程， 从分化状态转变成多能性干细胞）。

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3. 你认为胚胎干细胞和iPS细胞研究领域在2014年有哪些重要研究进展，试列举3~5篇相关的文献（注明题目、出处），阐述其主要的研究成果和意义。（10分）

答：①Directed Differentiation of Pluripotent Stem Cells to Kidney Cells[J]. SEMINARS IN NEPHROLOGY

研究进一步证实了功能性肾细胞的产生，并促使它们的三维结构成为真正意义上的肾脏组织。来源于肾脏病的IPS细胞能让我们更好地了解自然基因突变的表型影响，并在培养皿中进行“临床试验”。同时从PSC（Pluripotent Stem Cell）细胞产生的肾脏细胞能用于更多转化应用，包括肾组织生物工程、测试药物疗效和毒性的药物开发及体外疾病的建模。

②Chapter Nineteen – Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Models for mtDNA Diseases，METHODS IN ENZYMOLOGY

本文通过IPS细胞分化构建相关细胞疾病系统模型，了解了线粒体DNA突变导致疾病的机理。IPS细胞能分化成与人神经细胞疾病、心肌细胞疾病相关的细胞类型，建立起与疾病相关的模型系统，从而为进一步研究这些疾病的相关致病机理提供了可能。

③Highly efficient differentiation of embryonic stem cells into

adipocytes by ascorbic acid[J]STEM CELL RESEARCH

本文证实了抗坏血酸ascorbic acid (AsA)能显著地增强老鼠胚胎干细胞向脂肪细胞的分化。胚胎干细胞来源的脂肪细胞能非常好地模拟了体内皮下分离脂肪细胞的基因表达。这种分化的细胞可用于下一代测序技术不需要进行细胞的分离与处理。同时，这种单层细胞分化，使脂肪细胞分化早期和晚期的全基因组研究得以进行。

④Reversal of Cellular Phenotypes in Neural Cells Derived from

Huntington’s Disease Monkey-Induced Pluripotent Stem Cells[J]STEM

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CELL REPORTS

本文研究证实了来自于患有huntington’s疾病的IPS细胞反转成的神经元前体细胞能形成经典的huntington细胞表型。来自患有hunting’s疾病猴子的IPS细胞提供了一个独特的探索hunting’s疾病发病机理和评估治疗的模型。

4. 目前，肿瘤干细胞在恶性肿瘤发生发展中的作用机理及其诊治已成

为肿瘤研究领域的关键科学问题，其靶向干预是肿瘤治疗的全新策略。请谈谈你对此的认识？（15分）

答：分子靶向治疗指使用小分子化合物、单克隆抗体、多肽等物质特异性干预调节肿瘤细胞生物学行为的信号通路，从而抑制肿瘤发展。化疗使用小分子化合物直接损伤细胞 DNA 或阻碍细胞有丝分裂，诱导细胞死亡，缺乏对正常细胞和肿瘤细胞的选择性，药物的毒副反应限制了治疗强度和频率。化疗不仅损害心、 肝、 肺、 肾、 骨髓等重要器官的功能，而且破坏免疫系统，导致机体对肿瘤的自我保护屏障丧失。与之相反，分子靶向治疗针对肿瘤异常的信号通路，具有高选择性、低毒性和高治疗指数，可以长期用药，从而有可能使恶性肿瘤转化为一种类似于高血压、 糖尿病的慢性病。临床实践证明，分子靶向治疗不仅能“ 杀灭肿瘤”，而且能诱导肿瘤细胞向正常细胞分化而“ 治愈肿瘤”，或通过抑制癌基因信号、延缓肿瘤肿瘤发展而使患者“ 带瘤生存”，在将来有可能将恶性肿瘤转化成类似糖尿病、高血压的慢性病。

其特点有：诱导肿瘤细胞向正常细胞分化，治愈患者；抑制肿瘤细胞异常癌基因信号，使肿瘤生长停滞，患 者“ 带瘤生存”；干预肿瘤间质和抑制肿瘤细胞双管齐下，提高抗瘤效应。

基因组稳定性丧失是肿瘤细胞的一个基本特征， 并且它会导致肿瘤细胞的高度异质性，所以我们在病理切片上可以看到肿瘤细胞的染色体数量有很大的变化，染色体片段丢失和扩增的频率都很高，而规律性并不强。因此我们有必要思考：①如何发展更有针对性的靶向于具有干细胞表型的肿瘤细胞的药物②更加慎重地使用影响基因组稳定性的细胞毒性药物。

5. 干细胞治疗有哪些主要的方法和手段？就这些方法的优劣和可能存在的问题谈谈你的看法。（15分）

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答：常用的有六种途径。①接入途径②动脉途径③静脉途径④腰穿途径⑤头部立体定向颅内干细胞移植⑥CT 引导下脊髓内干细胞移植。大致可以分为3种类型①局部注射途径②血液循环途径③脑脊液途径。

局部立体定向脑内注射移植具有定位准确，操作时间段、手术创伤小，适用于病灶比较局限的疾病。缺点是微环境差，不利于移植细胞生长分化，容积占位效应，存在穿刺出血风险。脊髓局部注射移植具有作用范围广、创伤小、操作时间短，适用于病变较为广泛的疾病的优点。但是它的治疗路径长，损失多，存活率低的局限。

血管途径：副作用和并发症少，损伤小，安全易行，定位准确，疗效发生快，它不用开刀、创伤小、恢复快等特点深受人们欢迎。

脑脊液途径了作用范围广，创伤小，操作简单；但干细胞被分散，效果不明确，路径长，损失大。

以上各种干细胞治疗方法作为一种新兴的疾病治疗技术当然有它的优点，如：干细胞移植治疗范围很广，一般能治疗神经系统疾病、免疫系统疾病、还有其他的一些内外科疾病，而且年龄越小，改善得越明显。同时患者自身的免疫系统对这种为分化细胞的识别能力低，无法判断它们的属性，从而避免了器官移植引起的免疫排斥反应及过敏反应等，是同种异体移植干细胞变得非常安全的优点，但它们却有一个共同的问题——即干细胞的致瘤性。①胚胎干细胞虽然有潜力发育为任何组织器官，但如何诱导它们往正确的方向分化的问题还未解决。②诱导分化的最终机制和理论不能明确，不仅治疗效果无法保证，植入体内的干细胞发育很可能时空，从而生长成为肿瘤。③经由体外培养的干细胞，其特性常常会在培养过程中改变，其研究结果可能与临床情况不同，干细胞可能有发病的潜在因子。

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