《细胞增殖及调控》课件

细胞增殖及调控细胞增殖是生命活动的基础通过精细的调控机制确保细胞正常分裂、增殖,了解细胞增殖的分子机理和调控过程对维护生命健康至关重要,作者M M概述细胞增殖的基本概念细胞周期的调控机制细胞增殖的信号传导细胞增殖是指细胞通过分裂的方式进行细胞增殖过程需要精密的调控机制确保细胞增殖过程中涉及复杂的细胞内外信,增殖放大的过程它是生物体维持生命细胞分裂进行有序、可控避免出现失控号传导网络这些信号的精准调控至关重,,和正常功能的基础导致疾病的发生要细胞增殖的基本概念细胞增殖的定义细胞增殖的过程12细胞增殖是指细胞通过分裂细胞增殖从复制开始经DNA,产生新的细胞从而达到细胞过一系列有序的细胞周期阶,数量增加的过程段最终完成细胞分裂,细胞增殖的目的3细胞增殖能够维持机体组织器官的正常结构和功能为生命活动提,供保障细胞增殖的重要性促进生物体发育成长参与创伤修复与再生维持免疫系统功能推动肿瘤发生进展细胞增殖是生物体从胚胎发伤口愈合、骨骼修复等都需免疫细胞的增殖是免疫系统细胞增殖失控是导致肿瘤的育到成年的基础维持了器要细胞大量增殖来替代受损防御机能的关键，确保机体主要原因之一及时发现并,,官组织的更新与修复细胞抵御病原体感染控制细胞增殖至关重要复制的机制DNA复制的起点DNA1复制首先需要找到特定的起点区域称为复制起始子DNA,这里会有一些特殊的蛋白质和序列来识别并结合DNA解旋DNA2当复制起始子结合后会启动解旋酶的工作将双链,DNA,分开形成一个复制分叉DNA,聚合酶DNA3聚合酶随后会沿着各自的分叉利用游离的核苷酸对原DNA,有链进行补充复制合成两条新的链DNA,DNA细胞分裂的过程核分裂1染色体复制并分离到两极细胞质分裂2细胞膜由中间缢缩而分裂细胞膜裂解3细胞膜彻底分裂形成两个独立细胞细胞分裂是一个复杂的过程首先是核分裂染色体复制并分离到两极然后是细胞质分裂细胞膜由中间缢缩而分裂最后是细胞膜的,,;,;裂解完全分裂成两个独立的新细胞这个过程保证了细胞能够顺利分裂并维持生命活动,细胞周期的调控周期性细胞周期是一个有序、周期性的过程由、、和个阶段组成,G1S G2M4关键时间点细胞周期的关键时间点和关卡被称为细胞周期检查点确保细胞顺利进行分裂,多层调控细胞周期由内外信号、细胞周期蛋白、转录调控等多因素精确调控细胞周期调控的关键节点检查点作用检查点检查细胞生长条件阻止受损细G1/S,胞进入期S检查点检查复制是否完全确保细G2/M DNA,胞有充足资源进行有丝分裂期检查点检查染色体分离和核膜形成等过M程确保有序分裂,这些关键检查点确保细胞周期各阶段有序进行同时也能防止损害的细胞进,入下一个阶段避免不正常增殖若检查点受损会导致染色体异常和细胞癌,,变细胞周期调控的关键蛋白循环蛋白细胞周期依赖性激酶CDK循环蛋白与细胞周期依赖性激酶CDK结合,调控细胞周期的CDK是细胞周期各个关键节点进程这些蛋白在细胞周期各的中心调控器它们活性的变阶段表达水平动态变化化决定细胞是否进入下一个周期抑制蛋白转录因子抑制蛋白如、、家族等转录因子调控关键CDK p16p21E2F等可阻止活性导致细细胞周期调控基因的表达对细p27CDK,,胞周期阻滞它们在细胞周期胞周期调控作出重要贡献检查点发挥重要作用细胞周期检查点的作用监控细胞周期进程修复损伤DNA检查点监控细胞周期关键阶段确保检查点检测到损伤时会暂停细,DNA细胞完成各项准备工作再进入下一胞周期给细胞修复提供足够时,,DNA阶段间控制细胞分裂触发细胞凋亡检查点确保细胞分裂前后关键条件当检查点检测到不可修复的严重损得到满足保证细胞分裂的有序进行伤时会诱导细胞进入凋亡程序,,细胞衰老与凋亡细胞衰老细胞凋亡细胞衰老是一种自然的生理过细胞凋亡是一种程序性的细胞程细胞会逐渐失去分裂和增殖自主死亡过程也称为细胞自杀,,的能力随着时间的流逝细胞细胞凋亡可以清除损伤或者异,会积累各种损伤和缺陷最终导常的细胞对细胞增殖与组织发,,致细胞功能下降育都起着重要作用调控机制细胞衰老和凋亡受到多种信号通路的精细调控包括氧化应激、损,DNA伤、细胞周期调控等失衡的调控会导致细胞功能障碍和疾病细胞增殖异常与疾病肿瘤的起源免疫系统失调细胞衰老与退行性疾病细胞增殖失控是导致肿瘤形成的重要原自身免疫性疾病是由于机体对自身细胞细胞的增殖能力下降和衰老是导致一些因之一某些基因突变会使细胞失去正产生免疫攻击导致细胞增殖异常从而引退行性疾病如神经退行性疾病、肌肉萎,,常的生长调控机制从而不受控制地增殖发各种自身免疫性疾病缩等的主要原因,细胞增殖调控的信号通路细胞外信号感应细胞通过膜上的受体识别胞外信号分子,如生长因子、细胞因子等信号转导级联反应接受的信号在细胞内部激活一系列蛋白动力学反应,如蛋白磷酸化关键转录因子激活信号最终调动细胞核内的转录因子,控制细胞周期及增殖相关基因的表达反馈调控与协同作用信号通路的动态平衡与多条通路的交叉调控,确保细胞增殖精确可控细胞外信号接受与传递细胞表面受体1细胞表面受体接受并识别细胞外信号分子信号转导通路2通过一系列生化反应将细胞外信号转化为细胞内信号核内转录调控3细胞内信号最终调控基因表达影响细胞增殖,细胞增殖调控的关键在于细胞外信号的接受和传递细胞表面受体能敏感地感知各种细胞外信号分子并将其转化为细胞内信号通,,过复杂的信号转导通路最终调控关键基因的表达从而影响细胞的增殖与分化,细胞内信号转导机制信号接受1细胞通过表面受体接受来自外部的各种信号分子这些受体可以直接与细胞核连接或激活一系列下游的信号通路,信号转导2接受到的信号通过复杂的信号转导网络在细胞内传递涉及,多种信号分子、酶和蛋白质相互作用信号整合3细胞能够整合来自不同信号通路的信号并做出适当的生理,反应如基因表达调控、细胞增殖等,细胞增殖相关基因的表达调控转录调控表观遗传修饰调控信号通路整合RNA细胞增殖相关基因的表达受甲基化、组蛋白修饰等微小等非编码能够来自细胞内外的各种信号通DNA RNA RNA着复杂的转录调控机制重表观遗传机制影响染色质结抑制目标的翻译或诱路会汇集并协调调控细胞增mRNA要转录因子如、、构进而调控细胞增殖相关导其降解从而调节相关基殖相关基因的表达确保细E2F Myc,,,等能够激活或抑制靶基基因的表达这些表观遗传因的表达水平这为细胞增胞增殖过程的精准调控p53因的转录从而调节细胞周修饰为细胞增殖提供了另一殖过程增添了动态调控,期进程层调控重要转录因子的作用转录因子转录因子p53Myc12是关键的肿瘤抑制蛋白是重要的原癌基因能够p53,Myc,能够调控细胞周期、诱导细促进细胞增殖、抑制细胞分胞凋亡、维持基因组稳定性化和凋亡在肿瘤发生发展中,起关键作用转录因子转录因子Rb E2F34是经典的肿瘤抑制蛋白是细胞周期的关键调控Rb,E2F能够调控细胞周期进程抑制因子其活性受到蛋白的,,Rb细胞增殖、诱导细胞分化调控在细胞增殖中起重要作,用表观遗传调控机制甲基化组蛋白修饰DNA12甲基化可导致基因表达沉默是重要的表观遗传调控机组蛋白乙酰化、甲基化等修饰影响染色质结构调控基因表DNA,,制之一达非编码调控染色质重塑RNA

34、等可通过转录后调控参与表观遗传调控染色质重塑复合物可改变染色质结构调控基因活性microRNA lncRNA,过程微小调控细胞增殖RNA微小调控机制关键微小信号通路调控在疾病中的应用RNA RNA微小通过与结合、、微小通过靶向调控关键研究微小在肿瘤、神经RNA mRNA,miR-34a miR-124miR-RNARNA抑制或降解目标从而、等微小信号通路分子如、退行性疾病等疾病中的表达mRNA,124miR-503RNA,p53负调控基因的翻译最终调在调控细胞周期、细胞分化、等发挥对细胞增异常可以为疾病诊断和治,PTEN Rb,,控细胞增殖和凋亡等过程中发挥重要作殖的调控作用疗提供新的靶点用干细胞增殖与自我更新持续增殖干细胞具有长期、无限的增殖能力能自我复制维持细胞群体,保持干性干细胞可以不断复制自己而不会分化成特化细胞维持细胞干性,,可定向分化在适当条件下干细胞可以定向分化成各种特化细胞满足组织再生需求,,肿瘤细胞增殖特征无限增殖能力促进血管生成侵袭和转移能力癌细胞具有无限增殖的能力不受正常细癌细胞通过分泌多种生长因子刺激周围癌细胞不断突破基底膜和细胞外基质侵,,,胞生长调控机制的限制持续不断地分裂正常细胞形成新的血管为自身提供营养入邻近组织并通过血液或淋巴系统转移,,,增殖和氧气到身体其他部位抑癌基因与原癌基因抑癌基因原癌基因抑癌基因负责抑制细胞不受控原癌基因是正常细胞基因的异制的增殖和分裂维持细胞的正常变异形式它们能够促进细胞,,常生长这些基因的失活或变的不受控制的增殖和分化从而,异会导致细胞失去正常的增殖导致肿瘤的发生癌基因的表控制能力从而促进肿瘤的发生达水平异常升高会引起细胞恶,性转化调控机制抑癌基因和原癌基因的表达水平平衡是保持细胞增殖正常的关键它们的失衡会导致细胞增殖失控从而引发肿瘤的发生,细胞增殖调控的临床应用药物开发干细胞疗法针对细胞增殖调控通路和关键利用干细胞的自我更新和定向蛋白的靶向药物可以用于治疗分化能力可以修复组织损伤治,,肿瘤等增殖性疾病疗退行性疾病再生医学免疫疗法通过细胞工程技术培养人工组利用刺激或抑制细胞增殖的免织器官可以替代受损器官实现疫机制可以治疗肿瘤或自身免,,,组织器官再生疫性疾病细胞治疗的原理与实践细胞源1从患者自身或者捐献者获取目标细胞细胞培养2大量扩增目标细胞并保持其功能细胞修饰3根据治疗需求对细胞进行基因或蛋白工程细胞移植4将修饰后的细胞移植回患者体内细胞治疗的核心思想是利用人体自身的细胞来修复组织、替代功能或调节免疫反应通过体外培养和基因工程技术对细胞进行优化与改造,最终将其安全有效地移植至患者体内,从而实现治疗目标细胞治疗为再生医学和精准医疗带来了全新的可能细胞分子工程技术基因工程通过重组技术修饰或改造细胞基因实现细胞性状的人工调控DNA,蛋白工程利用基因工程技术表达和修饰目标蛋白用于细胞功能的重塑,细胞培养体外培养细胞系并进行遗传修饰为细胞治疗和组织工程提供基础,干细胞在再生医学中的应用骨骼损伤修复神经系统修复心脏病修复干细胞可以分化为成骨细胞帮助修复骨干细胞可以分化为神经细胞帮助修复中干细胞可以分化为心肌细胞修复心肌梗,,,骼组织损伤应用于骨科再生医学枢或周围神经系统损伤用于神经系统再死或心脏损伤应用于心脏再生医学,,,生细胞免疫疗法的最新进展靶向癌细胞的广谱免疫细胞的治疗潜联合用药提高疗效个体化治疗需求CAR-T细胞疗法力免疫细胞疗法常与其他靶向细胞免疫疗法需要根据患者CAR-T细胞疗法利用基因工除了CAR-T细胞,一些新型药物或化疗联合使用,以增的肿瘤特征和免疫状况进行程技术改造T细胞,使其能够免疫细胞如NK细胞、γδT细强疗效这种联合疗法可以个体化设计,这对于取得最靶向识别并杀伤特定的癌细胞等也显示出广泛的治疗潜提高肿瘤杀伤能力同时降佳治疗效果至关重要,胞这种治疗方式在治疗血力它们能够通过多种机制低毒副作用液肿瘤方面取得了重大进展杀伤肿瘤细胞在实体瘤治,,成为肿瘤免疫治疗的重要突疗中展现出应用前景破口细胞增殖调控的挑战与展望多维度调控复杂性个体差异性12细胞增殖由基因、表观遗传、不同个体、不同组织甚至同信号通路、微环境等多重因一个体的细胞增殖调控存在素调控这种复杂的网络调控明显差异这需要针对性的研,,是当前研究的重大挑战究和治疗方案临床应用转化新技术发展带来的机遇34如何将基础研究成果快速转单细胞测序、基因编辑等新化为临床可用的细胞增殖调兴技术为深入细胞增殖调控控技术是当前最紧迫的任务机制研究提供了新机遇结论与总结研究成果总结面临的挑战未来展望通过本课程的学习我们深入了解了细胞尽管我们已取得了一定的进展但细胞增我们将继续致力于细胞增殖调控的基础,,增殖的基本机制、调控机制以及与疾病殖调控机制的复杂性仍然存在许多挑战研究与临床转化为疾病治疗和再生医学,,的关系为进一步的细胞治疗研究奠定需要继续深入探索的发展做出贡献了基础问答环节这部分将会开放给观众提出问题与讲师进行互动探讨我们鼓励大家踊跃,发问针对讨论的内容深入探讨细胞增殖及其调控的相关理论知识和实际应,用讲师将结合自身的专业经验和对相关领域的深入研究耐心解答大家的,疑问并与大家共同探讨该领域的最新进展及未来的发展趋势,这个互动环节旨在加深大家对本课程内容的理解并激发大家进一步学习和,研究的兴趣我们希望通过这种互动交流的方式让大家更好地把握细胞增,殖及调控的关键问题为未来的工作和研究奠定坚实的理论基础,。