干细胞生物学基础

原版前言

自《干细胞生物学基础》版出版以来，发生了太多科研进展。Martin Evans爵士因发现胚胎干细胞获得2007年诺贝尔生理学或医学奖；Shinya Yamanaka因发现重编程分化细胞成诱导性多能干（iPS）细胞而获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。第三版涵盖了这两位开创性先驱所编写的章节，以及其他几十位科学家所编写的章节，他们的开创性工作使我们对干细胞生物学的理解更加清晰。本书涵盖了干细胞研究的进展，包括讲述多能干细胞、成体干细胞和胎儿干细胞的章节。同时，本书涵盖了过去几年该领域所取得的快速进展，我们保留了原始的事实和主题，这些事实和主题虽然不是的，但关系到对这一令人兴奋的生物学领域的理解。

与之前的版本一样，第三版以易于理解的形式呈现给那些有兴趣了解干细胞进展的学生和普通读者。本书的结构基本保持不变，仍以对多能干细胞和成体干细胞的一般理解为先决条件，包括了研究表征干细胞和祖细胞群体所需的工具和方法，以及世界科学家对每种特定组织目前所知的内容的介绍。各部分内容包括基础生物学/机制、组织和器官的发育（外胚层、中胚层和内胚层）、方法（如关于如何制备iPS细胞和胚胎干细胞的详细描述）、干细胞在某些人类疾病中的应用、管控与伦理以及患者Mary Tyler Moore的观点。Anthony Atala作为第三版的新编者加入我们。我们相信本书对学生和专家都有综合参考的价值。

Robert Lanza医学博士

美国马萨诸塞州波士顿

    《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性、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再生医学领域的研究者、细胞生物学领域的高校师生阅读参考。

 《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性、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再生医学领域的研究者、细胞生物学领域的高校师生阅读参考。

1. 兰萨博士，阿斯特拉斯（Astellas）全球再生医学负责人，阿斯特拉斯再生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。他发表了数百篇论文（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）被公认为该领域的重要参考书。《同一个世界:人类物种在21世纪的健康与生存》( 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），被公认是干细胞研究方面的重要论著。

部分　干细胞总论

第1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　“干性”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

2.3　潜能　/  006

2.4　克隆性　/  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　干性——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　/  023

4.1　胚胎干细胞的发展趋势　/  023

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　干细胞微环境假说　/  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　维持干细胞的多能性　/  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性激酶抑制因子　/  062

8.5　周期蛋白依赖性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　干细胞调控中的其他细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子和成视网膜细胞瘤通路　/  064

8.9　周期蛋白依赖性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　再生　/  071

9.5　骨髓向其他类型细胞的转化　/  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

第10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

第11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

第12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

12.3　诱导CB来源的多能干细胞　/  100

12.4　总结　/  100

深入阅读　/  100

第13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

第14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再生　/  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　/  123

14.10　治疗前景　/  124

致谢　/  125

深入阅读　/  125

第15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

第16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

第17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

第18章　多能成体祖细胞　/  150

18.1　多能干细胞——胚胎干细胞　/  150

18.2　后生组织特异性干细胞——不仅仅是多能干细胞？　/  151

18.3　多能性能后天获得吗？　/  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

第19章　间充质干细胞　/  156

19.1　MSC的定义　/  156

19.2　MSC的干细胞特性　/  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再生骨组织　/  158

19.7　MSC再生非骨骼组织　/  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性　/  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

第21章　干细胞与心脏再生　/  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　再生概念的发展　/  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

22.3　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23章　成体肝脏干细胞　/  186

23.1　哺乳动物肝脏的组织结构及功能　/  186

23.2　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　诱导其他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　胃肠道黏膜的多能性　/