第5章细胞融合
5.1细胞融合的概述
5.2细胞融合技术的意义
5.3细胞融合的基本原理
5.4细胞融合材料
5.5细胞融合的方法
5.6融合细胞的筛选
5.7细胞融合技术的应用举例
5.8 展望
5.1 细胞融合的概述
5.1.1 细胞融合的定义
细胞融合（Cell fusion）又称体细胞杂交（Somatic hybridization）：是指将不同来源的细胞或原生质体通过人工方法诱导融合形成杂种细胞，并使之分化再生，形成新物种或新品种的技术。
5.1.2 细胞融合的类型
根据所选用的亲本细胞或原生质的来源可分为以下4种：
体细胞杂交
1、利用双亲的体细胞或原生质进行融合，是真正意义上的细胞融合技术，目前细胞融合的大多数组合仍以体细胞杂交为主。
2、配子-体细胞杂交
融合亲本一个为体细胞，另一个为性细胞（精、卵细胞），可获得三倍体细胞杂种。
3、配子间细胞杂交
融合双亲本均为性细胞（精、卵细胞），配子间细胞杂交有多种组合形式。其中以精、卵细胞进展最快。例如：玉米
4、微细胞杂交
先诱导细胞中形成高频率的微核，再分离和制备具有此微核的细胞或原生质体，作为融合的亲本而进行体细胞杂交。
用于转移单个完整的染色体以建立单体或多体的“染色体杂种”。
5.2 细胞融合技术的意义
可以避开生殖细胞的受精过程，在亲缘更远的物种间实现基因转移，创造出自然界中所没有的新物种。
体细胞融合还有一个重要的价值，就是创造细胞质杂种。
体细胞杂交在作物育种和种质创新上有其独到的意义和作用。
5.3 细胞融合的基本原理
将来自小鼠和人体的两个细胞通过细胞融合技术，得到含有两者遗传信息的新的杂合细胞，然后通过培养基筛选出这种杂合细胞，就有可能得到一个新生物。
细胞融合的研究历史
细胞融合现象最初是在动物细胞中表现的。1858年Virchow叙述了正常组织、发炎组织以及肿瘤组织中的多核细胞情况。
1875年，Lange第一个观察到脊椎动物（蛙类）的血液细胞发生的合并现象。
1962年日本冈田善雄发现一种叫日本血凝性病毒(HVJ)能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的现象。
1965年英国海利斯等发现当HVJ被吸附在两个细胞表面后，相互接触而引起细胞膜之间出现所谓细胞桥的结构（见图4.2），随着时间的推移，细胞桥的数量和体积增加，最后细胞质融合为一个双核的细胞或多核细胞。
20世纪七十年代初，华裔加籍科学家高国楠发现聚乙二醇(PEG)能促使植物原生质体融合，开拓了植物细胞融合的研究。
后来细胞融合技术逐步扩展到植物细胞和微生物细胞。细胞融合现已成为细胞工程的核心技术之一。
5.4 细胞融合材料
植物或微生物原生质体的制备
动物单个细胞的获得
5.4.1植物或微生物原生质体的制备
为了促使细胞融合就必须先得到单个细胞，除去细胞壁，才能获得植物原生质体或微生物原生质球。
因此，对于植物和微生物细胞的融合一般称为原生质融合
原生质体内包裹着细胞核、细胞器、细胞质等生命活性物质，因此它是裸露的、具有生命活性的细胞。它具有再生细胞壁、进行连续分裂并生成完整植株的能力，即具有细胞全能性。原生质体能摄取如DNA、质粒、病毒、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞工程进行遗传操作、基因转移的良好材料。
去掉细胞壁的原生质体在一定条件下能克服不同种细胞间的不亲和障碍，为细胞杂交提供融合亲本，培育新品种。
具体操作：
1960年，英国诺丁汉大学的科金（E.C.Cocking）第一次用酶解法成功地大量制备出原生质体。
取材消毒
取鲜嫩的植物组织，水洗后用70%的酒精浸泡1分钟，再放入8%次氯酸钠浸泡1分钟，无菌蒸馏水洗3－4次（以下过程全部无菌操作）。
酶解制备
撕去下表皮，剪成1mm2大小，然后在25－28恒温水浴内酶解60－90分钟。
原生质体收集
用300－400目不锈钢网过滤酶解材料，弃去残渣，600r/min离心分钟，原生质体沉降后，吸去上清液，将原生质体悬浮在0.16mol/L CaCl2·2H2O溶液中，在容器底部缓慢注入20%蔗糖溶液，同样速度离心10分钟，两液面之间是纯净的原生质体带，收集备用。
5.4.2 动物单个细胞的获得
动物细胞虽然没有细胞壁，但细胞间的连接方式多样而复杂，在进行有效的细胞融合之前，也必需获得单个分散的细胞。
组织的获得：
采用各种适宜的方法处死动物，取出组织块放入小烧杯中，用剪刀将组织块剪碎成1mm3大小，用吸管吸取Hanks溶液冲下剪刀上的碎块，补加3－5ml的Hanks溶液，用吸管轻轻吸打，低速离心，弃去上清液，留下组织块。
组织的消化：
通过生物化学的方法将剪碎的组织块分散成细胞团或单细胞。根据不同的组织对象采用不同的酶消化液。如最常用的有胰蛋白酶和胶原酶等。其他的酶如链霉蛋白酶、粘蛋白酶、蜗牛酶等也可用于动物细胞的消化。EDTA最适合消化传代细胞，常与胰蛋白酶使用。
胶原酶消化：
是一种由细菌中提取的酶，对胶原和细胞间质有较强的消化作用，适用于消化纤维组织、上皮组织、癌组织等。
（1）向培养瓶中放入1－5mm3大小的组织块，加5ml2000单位/ml的胶原酶干液，最终浓度为200单位/ml，pH=6.5。
（2）36.5℃水浴4－48小时，无需摇动，中间可更换酶液一次。
（3）当组织变软，分散于瓶底时，轻轻震荡即散成细胞团或单个细胞，小心倒出培养液。（4）800r/min离心5分钟，弃上清液，重新悬浮BSS溶液中，再离心一次。
（5）加入培养液制成细胞悬浮液。
5.5 细胞融合的方法
生物法
化学法
物理法
方法选择
融合细胞的影响因素
5.5.1生物法—仙台病毒法
各种病毒都具有凝集细胞的能力，它一边粘接在一个细胞表面，另外一边粘接在另一个细胞表面，从而使两个细胞在病毒的作用下靠近发生凝结。
用于促细胞融合的病毒：
DNA病毒：疱疹病毒、痘病毒、
RNA病毒：仙台病毒、麻疹病毒、呼吸道合胞病毒、新城鸡瘟病毒、致瘤病毒、日冕病毒仙台病毒法
最早用于动物细胞融合的融合剂，低毒，对人的危害小、成为实验室广泛采用的动物细胞融合剂。
病毒促使细胞融合的主要步骤：
两个原生质体或细胞在病毒黏结作用下彼此靠近。
通过病毒与原生质体或细胞膜的相互作用使两个细胞膜间互相渗透胞质互相渗透。
两个原生质体的细胞核互相融合为一体。
进入正常的细胞分裂途径，分裂成含有两种染色体的杂种子细胞。
5.5.2化学法
5.5.2.1 化学融合法的类型
?盐类融合法：盐类融合剂如下
硝酸盐类：NaNO3 、KNO3 、Ca（NO3 ）2
氯化物类：NaCl、CaCl2、MgCl2
葡聚糖硫酸盐类：葡聚糖硫酸钾、葡聚糖硫酸钠
?高Ca2+和高pH融合法
?PEG融合法：加拿大华人高国楠提出的
?高Ca2+和高pH与PEG相结合融合法
5.5.2.2 PEG融合法基本原理
?聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)是一种多聚化合物，分子式为H(OHCH2-CH2)n OH，商品名卡波蜡(Carbowax)。实验室用的PEG平均分子量在200－20000之间，一般1000以下者为液体，1000以上者为固体。
?这种多聚化合物靠醚键的联结使其分子末端带有弱电荷。
?机理初步分析可能是由于带有大量负电荷的PEG分子和原生质体表面的负电荷间在钙离子的连接下形成静电键，促使异源的原生质体间的粘着和结合，在高Ca2+和pH溶液的作用下，将与质膜结合的PEG分子洗脱，导致电荷平衡失调并重新分配，使两种原生质体上的正负电荷连接起来，进而形成具有共同质膜的融合体。
5.5.2.3 PEG融合法基本过程
5.5.3物理法—电融合诱导法
主要包括显微操作、电场刺激等。
5.5.3.1 基本原理
?在直流电脉冲的诱导下，原生质体质膜表面的电荷和氧化还原电位发生改变，使异种原生质体粘合并发生质膜瞬间破裂，进而质膜开始连接，直到闭和成完整的膜形成融合体。
?电融合诱导法的优点
融合率高、重复性强、对原生质体伤害小；装置精巧、方便简单、可在显微镜下观察或录像融合过程；免去PEG诱导后的洗涤过程、诱导过程可控制性强等等。
5.5.3.2 基本过程
电融合装置的电极有两种：微电极型和平行多电极型
具体操作步骤如下：
5.5.4方法选择
具体应用时要根据不同对象选择不同的细胞融合方法和条件。
动物细胞融合：仙台病毒HVJ诱导法、PEG法、电融合法都适用。
植物细胞融合：常用PEG法和电融合法
微生物细胞融合：只适用PEG法
5.5.5融合细胞的影响因素
植物细胞融合
动物细胞融合
5.6 融合细胞的筛选
根据参与融合的两个细胞之间的亲源关系，融合细胞类型如下：
同核体细胞
同种细胞自身的融合体。
异核体细胞（杂种细胞）
非同种细胞的融合体。亲缘关系较近
多核体细胞（杂种细胞）
含有双亲不同比例核物质的融合体。亲缘关系较远
5.6 融合细胞的筛选
两种不同细胞融合过程中，往往可以形成
五种不同的细胞：（例如：脾细胞与骨髓瘤细胞之间的融合）
未融合的细胞（两种）
同核体细胞（两种）
异核体细胞（杂种细胞）
筛选的必要性:
为了从融合后的细胞群中选育目的杂种细胞必须采用合适的筛选方法。
5.6融合细胞的筛选
融合细胞的筛选方法如下：
遗传互补筛选法
抗性互补筛选法
生长特性筛选法（选择性培养基筛选法）
物理特性筛选法
荧光素人工标记筛选法
Jongkind等用发红、绿荧光的聚乙烯颗粒标记分别培养的人成纤维细胞，融合24h后红绿杂合荧光的细胞用荧光活化细胞分类仪分离。
5.6 融合细胞的筛选
HAT选择系统（选择性培养基筛选法）
利用酶缺失型细胞株（次黄嘌呤—鸟嘌呤磷酸核糖转移酶‘HGPRT’缺失型细胞株）为一方和另一种细胞进行融合，然后使用HAT（细胞培养液中含次黄嘌呤H；氨基碟呤A ；嘧啶核苷酸T）选择性培养基系统分离杂种细胞。
这一典型的方法是Littlefield于1964年建立的。此法使杂种细胞的克隆技术成为实验室常规操作，利用HAT选择性培养基和突变细胞株解决了分离杂交瘤细胞的困难。
5.6融合细胞的筛选
HAT选择原理
正常细胞合成DNA有主要途径和补救途径两条途径:
主要途径是细胞利用氨基酸和其它小分子化合物合成核苷酸，进而合成DNA的过程。此过程需要叶酸的参与，而氨基碟呤（A）能抑制二氢叶酸还原酶的活性，阻断正常细胞中DNA合成的主要途径。
补救途径是当主要途径被阻断，野生型细胞利用次黄嘌呤—鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）和胸腺嘧啶核苷酸激酶（TK），将次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷酸分别催化为鸟苷酸（GMP）和胸苷酸（TMP）来合成DNA而不会死亡。
如果将一种酶缺失型（HGPRT ˉ、TK + ）细胞,与另一种酶缺失型（HGPRT +、TK ˉ）进行细胞融合，然后在HAT培养基上进行选择性培养。结果未融合细胞以及自身融合的同核体细胞都因为不能合成DNA而死去，而只有异核体杂种细胞能在HAT培养基上存活。因为两种细胞通过基因互补效应，成为(HGPRT +、TK +)细胞，彼此相互补充了缺失的酶，通过补救途径来合成核酸而存活。
5.7 细胞融合技术的应用举例
5.7.1动物细胞融合——单克隆抗体生产
单克隆抗体技术
1975年，英国剑桥大学分子生物学研究室的Kohler和Milstein合作将已适应于体外培养的小鼠骨髓瘤细胞与绵羊红细胞免疫小鼠脾细胞（B淋巴细胞）进行融合，发现融合形成的杂交瘤细胞具有双亲细胞的特征：即像骨髓瘤细胞一样在体外培养中能够无限地快速增殖，又能持续地分泌特异性抗体，通过克隆化可使杂交细胞成为单纯的细胞系，由此单克隆系就可以获得结构与各种特性完全相同的高纯度抗体，即单克隆抗体（McAb）。
单克隆抗体的制备步骤:
5.7.1.1 细胞融合前准备
动物免疫与免疫脾细胞悬液的制备
一般要经过初次免疫、第二次免役（向动物腹腔内注射抗体）、加强免疫（向动物静
脉内注射抗体）三个过程。如果需要免疫脾细胞，一般取最后一次加强免疫3天以后的脾脏制备成细胞悬液。
骨髓瘤细胞的获得与培养
骨髓瘤细胞系应和免疫动物属于同一品系，这样杂交融合率高。
一般在准备融合前的两周就应开始复苏骨髓瘤细胞。保证骨髓瘤细胞处于对数生长期。5.7.1.2细胞融合与杂交瘤选择
细胞融合流程
（1）取对数生长的骨髓瘤细胞，离心，弃上清，用不完全培养液混悬细胞后计数，取所需的细胞数，用不完全培养液洗涤2次。同时制备免疫脾细胞悬液，用不完全培养液洗涤2次。（2）将骨髓瘤细胞与脾细胞按1：10或1：5的比例混合在一起，在50ml塑料离心管内用不完全培养液洗1次，离心，弃上清，用滴管吸净残留液体。
（3）30秒内加入预热的一定浓度、一定分子量的PEG，边加边搅拌，在室温下融合。加预热的不完全培养液，终止PEG作用。
（4）离心，弃上清，用20％小牛血清等轻轻混悬。将融合后细胞悬液加入96孔板，100μl/孔，37℃、5％CO2孵箱培养。
HAT选择杂交瘤
一般在融合24小时后，加HAT选择培养液。维持培养两周后，改用HT培养液，再维持培养两周，改用一般培养液。
5.7.1.3 抗体的检测与杂交瘤选择
（一）ELISA用于可溶性抗原(蛋白质)、细胞和病毒等McAb的检测。
（二）RIA用于可溶性抗原、细胞McAb的检测。
（三）FACS(荧光激活细胞分类仪)用于检查细胞表面抗原的McAb检测。
（四）IFA用于细胞和病毒McAb的检测。
5.7.1.4 单克隆抗体的大量生产
实体瘤法
对数生长期的杂交瘤细胞按1～3×107cells/ml接种于小鼠背部皮下，每处注射0.2 ml。待肿瘤达到一定大小后(一般10～20天)则可采血，从血清中获得单克隆抗体含量可达到1-
10mg／ml。但采血量有限。
腹水制备法
先腹腔注射0.5mlPristane(降植烷)或液体石腊于小鼠，1～2周后腹腔注射1×106个杂交瘤细胞，接种细胞7～10天后可产生腹水，密切观察动物的健康状况与腹水征象，待腹水尽可能多，而小鼠频于死亡之前，处死小鼠，用滴管将腹水吸入试管中，一般一只小鼠可获1～10ml腹水。也可用注射器抽取腹水，可反复收集数次。腹水中单克隆抗体含量可达5-20mg/ml，这是目前最常用的方法，还可将腹水中细胞冻存起来，复苏后转种小鼠腹腔则产生腹水快、量多。
5.7.1.5 单克隆抗体的鉴定
5.7.1.6 影响因素分析
5.7.1.6 生物反应器培养杂交瘤细胞大规模生产单抗
我国八五科技攻关项目——WuT3单克隆抗体的生物反应器生产技术：
杂交瘤细胞：WuT3杂交瘤细胞
生物反应器：采用3.5升、14升、75升搅拌式生物反应器，具有自动消毒、控制温度、转速、DO和pH等功能。
培养液：RPMI1640中添加庆大霉素至100单位、胎牛血清（NcS）或健康人血清（HuS）、添加剂HEN（蛋白胨和糖类）。
培养方式
控制温度在37℃、pH7.1、转速40-60r/min、DO在30%-50%，分批和半连续培养。产物用管式连续流离心机除去细胞，收集上清液用于单抗浓度、免疫活性、热原等分析测定。
结果与分析
3.5升搅拌式生物反应器分批培养，WuT3杂交瘤细胞经48小时适应期后进入对数生长期，维持24小时后进入平衡期，这一阶段持续约48小时，分泌单抗。
继续放大至75升生物反应器，半连续生产，细胞浓度达到1.5×106/ml，单抗产量为50-70μg/ml。这样每间隔2天收获1批，获得上清液40升，平均日产单抗达1克。
5.7.2 利用原生质体融合和培养技术培育新植物
组织和细胞培养技术的成熟为植物遗传育种提供了条件。许多遗传育种技术（如细胞融合、染色体工程等）与组织、细胞培养技术结合在一起，就能快速培养出具有优良遗传性状的新型物种。
5.7.3微生物原生质体融合新菌株构建
已在链霉菌、酵母和其它真菌中运用原生质体融合获得了一些性状优良且稳定的菌株。
5.8 展望
细胞融合在细胞遗传学、细胞核质关系、单克隆抗体及远源杂交育种等方面具有重要价值。为了该技术的进一步完善，必须开展有关细胞生物学、细胞遗传学等基础理论的研究。
此外，一些细胞融合技术（如电融合技术等）在技术进一步完善的同时，还应开展不同方法对细胞生理、遗传等影响的研究。
细胞融合的技术将越来越多地与现代分子生物学和基因工程的技术相结合，应用于新物种的建立，这代表了细胞工程一个重要的发展方向。
课堂讨论
利用细胞融合技术，你最想获得怎样的生物？为什么？会不会影响自然物种的安全性？
苏州大学实验报告 院、系医学部年级专业姓名学号 课程名称医学免疫学实验成绩 指导老师葛彦同组实验者实验日期 2020/6/3
六、思考题 1.阐述脾脏细胞和骨髓瘤细胞融合后的五种状态，以及在HAT选择性培养基里生存与否的原理。 1)五种状态：未融合的B细胞；未融合的骨髓瘤细胞；B细胞融合B细胞；骨髓瘤细胞融合骨 髓瘤细胞；B细胞融合骨髓瘤细胞。 2)生存与否的原因 B细胞无法在体外长期大量生存，故未融合的B细胞和B细胞相互融合都无法在HAT选择性 培养基生存； 骨髓瘤细胞和骨髓瘤同核融合细胞在HAT培养液中时，DNA合成的主要途径被A阻断，由于缺乏HGPRT或/及TK，不能利用培养基中的H及T，无法完成DNA的合成； B细胞和骨髓瘤细胞的异核融合体即杂交瘤细胞，既从B细胞获得了HGPRT和TK，从而利用培养液中的H和T合成DNA，又从骨髓瘤细胞获得了无限增殖的能力，因此，只有杂交瘤细胞能在HAT选择培养液中生存下来。 2.现需要利用杂交瘤技术制备鼠抗人CD3单克隆抗体，请设计一个实验计划，阐述各阶段的实验 方案和过程，以及所需的实验材料 1)实验材料 人CD3抗原、小鼠、小鼠骨髓瘤细胞、细胞融合剂、PBS、HAT培养液、120目钢丝筛网、 玻璃平板、96孔细胞培养板、温控离心机。 2)实验方案和过程 a)将人CD3抗原注入小鼠体内，进行几周加强免疫； b)取小鼠脾脏 处死小鼠，固定于解剖架上打开腹腔，取出脾脏。置于120目的钢丝网中，将网移入 盛有生理盐水的平皿中，轻轻压磨，使其成为单个细胞悬液，吸取细胞悬液，与骨髓 瘤细胞SP2/0按比例混合，离心后弃上清； c)用HAT培养基培养纯化，得到杂交瘤细胞，使其产生抗人CD3单克隆抗体。
细胞融合技术的应用与前景 人们很早就注意到了在自然条件下发生的细胞融合现象，首先在病料组织中发现了由细胞融合产生的多核细胞，紧接着发现在脊椎动物和无脊椎动物的正常细胞中也可发生细胞融合，随后在体外组织培养中也发现了离体细胞的融合现象。自从发现活病毒可在体内介导癌细胞融合后，人们又实现了利用灭活病毒促进动物异种细胞融合，从而打破了细胞融合的种属屏障，推动细胞融合技术跃上新的 台阶。原生质体的大量制备较为困难，限制了植物细胞融合技术的发展，因此植物细胞融合的起步较动物细胞融合要迟10年左右。直到用酶法大量制备有活力的原生质体获得成功后，才使植物原生质体的融合工作迅速发展起来。由于病毒诱导细胞融合存在着病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异大等原因，人们又找到了比病毒简便、快速和高效且比病毒更易制备和控制，活性稳定，使用方便的化学物质PEG作为病毒的替代物诱导细胞融合，但在PEG诱导细胞融合的有效的浓度范围内(50～55)对细胞毒性很大，因此人们又找到了新的方法来替代PEG，这些新方法有电脉冲诱导细胞融合技术和激光融合技术以及空间融合技术等。纵观细胞融合技术的发展历史，该技术的不断改进首先表现在融合剂上，从致癌活病毒到灭活病毒再到化学物质，其次体现在新方法上，再者体现在融合对象的不断扩展上。现在新的细胞融合方法一般采用将化学法和物理法结合起来进行，如将磁、超声、机械等和激光、电相结合，同时添加化学剂以便进一步提高融合率，细胞融合的方法和手段始终朝操作方便、简单，便于量化研究，同时融合率又能得到不断提高的 方向发展。 1．细胞融合的意义 所谓细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下，两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触，从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合或细胞杂交口]。如取材为体细胞则称体细胞杂交，体细胞融合后可形成四倍体或多倍体细胞，由此形成的杂交细胞，其特性会有很大的变化。细胞融合不受种属的局限，可实现种间生物体细胞的融合，使远缘杂交成为可能，因而是改造细胞遗传物质的有力手段。它的意义在于从此打破了仅仅依赖有性杂交重组基因创造新种的界限和生殖壁垒，极大地扩大了遗传物质的重组范围；细胞融合技术避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，在技术和仪器设备上的要求不象基因工程那样复杂，投资少，有利于广泛开展研究和推广，有着重大的实践意义，正得到科学界的日益重视[2_引。经过长期反复研究和实践，细胞融合技术逐步发展和完善起来，已成为生物工程的基础技术之一。特别是近20年来，从理论和实践两个方面，有力地推动了生物科学各领域的发展。细胞融合方法得到了不断的更新，融合率也得到逐步的提高。 2．动物细胞融合技术 动物细胞融合是从细胞水平来改变动物细胞的遗传性，用于生产单克隆抗体、疫苗等特定的生物制品，改良培育动物新品种，缩短动物的育种过程。动物细胞融合的应用范围已广及生物学的各个分支学科，特别是在绘制人类基因图谱方面取得了显著成绩。虽然细胞杂交属于理论生物学范畴，但在实际应用方面也有重大突破。在基础理论研究上，动物细胞融合技术对研究细胞分化、基因定位、肿瘤发生机制等方面都有重要意义。在实际应用方面，动物细胞融合技术在药物定向释放系统、细胞治疗以及抗肿瘤免疫等方面起到重要的用。动物体细
姓名班级 13级生命基地班学号同组者： 科目细胞生物学实验实验题目动物细胞融合 【实验题目】 动物细胞融合 【实验目的】 1.了解动物细胞融合的常用方法。 2.学习化学融合的基本操作过程。 3.观察动物细胞融合过程中细胞的行为与变化。 【实验材料与用品】 1、材料 鸡血红细胞 2、试剂 50%PEG、GKN溶液、Alsever’s细胞保存液、0.85%氯化钠溶液。 3、器材 倒置显微镜、离心机、载玻片、盖玻片、离心管、废液缸、滴管等。 【实验原理】 细胞融合是指在自发或者诱导条件下，两个或两个以上细胞合并为双核或者多核细胞的过程。目前人们已经发现有很多方法可以诱导细胞融合，包括：病毒诱导融合、化学诱导融和和电激诱导融合。 1、病毒诱导融合 仙台病毒、牛痘病毒、新城鸡瘟病毒和疱疹病毒等可以介导细胞的融时也可介导细胞与细胞的融合。用紫外线灭活后，这些病毒即可诱导细胞发生融合。 2、化学诱导融合 很多化学试剂能够诱导细胞融合，如聚乙二醇(PEG)、二甲基亚砜、山梨醇、甘油、溶血性卵磷脂、磷脂酰丝氨酸等。这些物质能够改变细胞膜脂质分子的排列，在去除这些物质之后，细胞膜趋向于恢复原有的有序结构。在恢复过程中想接触的细胞由于接口处脂质双分子层的相互亲和与表面张力，细胞膜融合，胞质流通，发生融合。化学诱导方法，操作方便，诱导融合的概率比较高，效果稳定，适用于动、植物细胞，但对细胞具有一定的毒性。PEG 是广泛使用的化学融合剂。 3、电激诱导融合
姓名班级 13级生命基地班学号同组者： 科目细胞生物学实验实验题目动物细胞融合 包括电诱导、激光诱导等。其中，电诱导是先使细胞在电场中极化成为偶极子，沿电力线排布成串，再利用高强度、短时程的电脉冲击破细胞膜，细胞膜的脂质分子发生重排，由于表面张力的作用，两细胞发生融合。电诱导方法具有融合过程易控制、融合概率高、无毒性、作用机制明确、可重复性高等优点。 【实验步骤】 在本次实验中采用的是化学诱导融合的方法，利用PEG使鸡血红细胞发生融合。具体实验步骤如下： 1、取鸡血2ml+2mlAlsever液，再加入6mlAlsever液，混匀后制悬液（4℃保存）【老师已做好，可直接使用】 2、取（1）中悬液1ml+4ml的0.85%的NaCl溶液，进行以下三次离心处理： ①在1200r/min下离心5min，去掉上清液，再加入0.85%的NaCl溶液至5ml； ②1000-1200r/min下离心5min，去掉上清液，再加入0.85%的NaCl溶液至5ml； ③1000-1200r/min下离心7min 【因时间关系此次实验只离心一次】 3、将离心后的沉降血球（去上清后约0.1-0.2ml）加入GKN至1-2ml，使之成为10%的细胞悬液； 4、取上述10%的血球悬液1ml,加入3mlGKN液，使每毫升含血球15000000个； 5、分别取（4）1ml+0.5ml50%PEG，（4）0.5ml+0.5ml50%PEG，（4）0.5ml+1.0ml50%PEG，混匀滴片，编号分别为①②③号溶液。在常温下2-3min后，显微镜下观察。 【实验结果】 1、实验中可观察到两个和多个细胞发生质膜融合现象,可看到不同融合状态的细胞： ①两细胞的细胞膜相互接触、粘连； ②接触部分的细胞膜崩解，两细胞的细胞质相同，形成一个细胞质的通道，呈现哑铃状； ③通道扩大，两个细胞连成一体，呈现一个长椭圆形细胞； ④细胞融合完成形成含有双核或者多核的细胞，呈圆形。 比较典型的细胞融合时的形态如下图：
细胞融合 一、实验材料 手术剪，镊子，离心机，蜡盘等。 二、实验所配试剂 1640基础培养液：取一包1640干粉，溶于1000 mL双蒸水中，慢慢加入2.5 g NaHCO3，0.22 μm滤膜过滤除菌，分装，4℃冰箱保存备用。 青链霉素溶液（100×）：取青霉素100万单位和链霉素1 g，无菌溶于100mL已灭菌的三蒸水中，0.22 μm滤膜过滤除菌，1 mL/管分装，-20℃冻存备用。 1640完全培养液：向1640基础培养液中加入10％的小牛血清和1%青链霉素溶液（100×）（为养成良好的操作习惯，建议不加最好），摇匀，4℃冰箱保存备用。 HT培养液：在100 mL含15%血清的1640完全培养液中加入1 mL 100×的HT溶液，摇匀，4℃冰箱保存备用。 HA T培养液：在100 mL含15%血清的1640完全培养液中加入2 mL 50×的HA T溶液（使用前HA T有部分白色沉淀应充分混匀），摇匀，4℃冰箱保存备用。 GNK溶液：准确称取KCL 0.4g ，NaCL 8g ，Na2HPO4·2H2O 1.77g(Na2HPO4·12H2O 3.56g)，NaH2PO4·H2O 0.69g(NaH2PO4·2H2O 0.78g)，酚红0.01g，葡萄糖2g，加DDW 定容至1000mL，调节pH 值至7.2，115℃高压灭菌，4℃保存备用。
三、实验步骤 1.免疫小鼠 选择6-8周龄的Balb/c雌性小鼠进行免疫，免疫剂量50μg/只，皮下注射。免疫程序如下： 首次免疫：100μL抗原+100μL弗氏完全佐剂/只 加强免疫：100μL抗原+100μL弗氏不完全佐剂/只，于首免后2周后进行。共免疫3次，每次间隔2周。第二次免疫后的第十天断尾采血（一般尾部采血4μL，溶于200μL PBS混匀备用）检测效价，如果效价很低或没有效价，建议直接放弃，不用继续再免疫。如果效价可以，在二免后的2周进行三免，最后一次免疫10天后，断尾采血，用适当的抗原进行包被，用间接ELISA检测抗体效价，效价达到1:1600以上即可进行细胞融合。 超强免疫：最后一次加强免疫后2周，细胞融合前3~5天，尾静脉或腹腔注射50μg纯抗原。 2. 饲养细胞的制备 融合前1-2 d制备饲养细胞。取昆明鼠1只致死（收集小鼠血清，以供筛选时用该血清做阴性对照），75%酒精消毒体表，无菌手术剪刀轻轻剥去小鼠的腹部皮肤，以防止剪破腹膜，暴露腹膜。然后用5mL注射器和16号针头将5mL预冷的HAT打入小鼠腹腔，轻轻压挤腹部，重新吸出注入的液体（在吸取过程中为防止污染，避免针头刺破肠管），收取小鼠腹腔巨噬细胞。用HAT稀释至40ml，100uL/孔添
鸡血细胞的体外融合 【实验目的】 1．掌握聚乙二醇（PEG ）诱导体外细胞融合的基本原理。 2．通过PEG 体外诱导鸡血细胞之间的融合实验，初步掌握细胞融合的基本方法。 【实验原理】 细胞融合(cell fusion ）又称体细胞杂交，是指用人工方法使两个或两个以上的体细胞融合成异核体细胞，随后，异核体同步进入有丝分裂，核膜崩溃，来自两个亲本细胞的基因组合在一起形成只含有一个细胞核的杂种细胞(hybrid cell ）。细胞融合技术是研究细胞遗传、基因定位、细胞免疫、病毒和肿瘤的重要手段。 显微镜下的细胞融合过程 融合过程中两个细胞膜的变化过程
依据融合过程采用的助融剂的不同，细胞融合可分为：（1）病毒诱导的细胞融合，如：仙台病毒（hemagglutinating virus of Japan，HVJ）；（2）化学因子诱导的细胞融合，如：聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）；（3）电场诱导的细胞融合；（4）激光诱导的细胞融合。 PEG是乙二醇的多聚化合物，存在一系列不同分子质量的多聚体。PEG可改变各类细胞的膜结构，使两细胞接触点处脂类分子发生疏散和重组，引起细胞融合。该方法应用分子质量为400—6000的PEG溶液引起细胞的聚集和粘连，产生高频率的细胞融合。融合的频率和活力与所用PEG的分子质量、浓度、作用时间、细胞的生理状态与密度等有关。 【方法与步骤】 1. 鸡血细胞的获得： 从家鸡的翼根静脉用注射器采血，注入试管后，迅速加入肝素（100U 肝素/ 5ml全血）混合，制成抗凝全血。 2. 鸡血细胞储备液的制备： 在抗凝全血的试管中，加入4倍体积的0.85 %NaCl溶液，制成红细胞储备液，置于4℃冰箱内可供一周内使用。 3. 鸡血细胞悬液的制备： 取鸡血细胞储备液1ml，加入4ml 0.85 %NaCl溶液，混匀后，1200rpm离心5min，弃去上清液，再加入5ml 0.85 %NaCl溶液按上述条件离心一次。最后，弃去上清液，加入10ml的GKN 溶液制成鸡血细胞悬液。 4. 计数： 取0.5ml鸡血细胞悬液，加3.5ml的GKN溶液进行稀释，在血细胞计数板上计数。若细胞浓度过大，用GKN溶液稀释至1X107个/ml左右。 5. 鸡血细胞的收集： 吸取1ml鸡血细胞悬液放入离心管中，加入4mlHanks液混匀，1000rpm离心5min。弃去上清液，用手指轻弹离心管底部，使沉淀的血细胞团块松散。 6. PEG诱导细胞融合： 吸取0.5ml 37℃的50%PEG4000溶液，慢慢沿着离心管壁逐滴加入，边加边轻摇离心管，使PEG与细胞混匀，然后在37℃水浴中静置2min。
细胞融合技术的发展过程 生物方法融合：1957年，冈田善雄意外发现仙台病毒（HVJ），能诱导悬液中小鼠艾氏腹细胞（EAC）融合。然后Harris、Kada等用于诱导种间细胞融合，获得成功。 化学方法融合:1972年，卡尔森首先用硝酸钠进行烟草两个种的细胞原生质体的融合，1974年K a o等，首先发现聚乙二醇（PEG）能诱导植物细胞原生质体融合产生杂交细胞。 1975年Pentecorvo发现P E G也能帮助哺乳类动物细胞的融合，1976年，Davidson更进一步证实这一结果，并且认为其具有简单快速、高效率等优点。因而，1975年之后聚乙二醇就逐渐取代了仙台病毒。 电融合法电融合法:70年代未期和80年代初期发展起来的一种新的细 胞融合方法。1970年，Senda首先应用电脉冲，通过微电极在显微镜下使植物细胞融合，奠定电融合技术基础。 激光诱导卵细胞融合:激光诱导方法是最新的细胞融合方法，该法为张闻迪等人在1988年首先应用，他们利用激光微束的单色性、高功率密度、短脉宽和极小的作用范围等特点。对泥鳅受精卵进行融合试验，获得成功，且融合后的细胞可存活发育，经卵裂期、囊胚期、原肠期、孵化期、直至幼鱼。整个过程可通过显微镜观察，还可同时由电视摄象监视器观察和进行照相记录。 典型试题解析
试题：回答下列关于细胞工程的问题。（1）如图是细胞融合的示意图， 据图回答。 ①若A、B是植物细胞，则在细胞融合之前已用处理过。用 聚乙二醇诱导融合之后，体系中会出现未融合的细胞，原因 是。 ②若A是小鼠骨髓瘤细胞，B是受到抗原刺激的B淋巴细胞，用灭活的 仙台病毒诱导融合之后，需要用特定的选择性培养基进行筛选。在该培 养基上，细胞和的细胞都会 死亡，只有融合的杂种细胞（杂交瘤细胞）能够生长。杂交瘤细胞不止 一种，原因是。 （2）植物组织培养有一项应用是培育“脱毒苗”，动物细胞培养需要 创造“无菌无毒的环境”，脱毒苗中的“毒”是指，“无菌无毒环境”中的“毒”是指。 （3）制备单克隆抗体有一项重要的应用是作为诊断试剂，例如“早早 孕诊断试剂盒”。“早早孕诊断试剂盒”通过检测被测试者尿液中人绒 毛膜促性腺激素的含量，从而判断被测试者是否怀孕，其起检测作用的 核心物质是。 （4）动物的培育过程中需要进行细胞核移植，早期的细胞 核移植操作会将供体细胞的细胞核取出，再植入去核的卵母细胞，但取 出细胞核的过程会对细胞核造成一定的损伤。后期的核移植操作是直接 将供体细胞注射到去核卵母细胞外的透明带位置，再通过电刺激的方法 诱导，从而实现供体细胞核进入去核卵母细胞。 【答案】：（1）①纤维素酶和果胶酶融合的成功率不是百分之 百②未融合的亲本融合的具有同种核小鼠脾脏中分离 的B淋巴细胞是多种 （2）病毒代谢废物 （3）抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体 （4）克隆供体细胞膜与去核卵母细胞膜融合 【解析】：植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体 在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术；单克隆抗体的制备过程：首先用特定抗原注射小鼠体内，使其发生免疫，小鼠体内产生具有免疫能力的B淋巴细胞，再利用动物细胞融合技术将 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，经过两次筛选获得产生特定抗体的杂交 瘤细胞。据图分析，图示A细胞与B细胞融合，形成的C是正在融合的 细胞，D是杂种细胞。
题目：PEG促细胞融合 一．实验目的: 1.掌握细胞融合的方法 2.学习使用PEG促进细胞融合的方法和步骤 二．实验原理 1.细胞融合：在自然条件下或用人工方法（生物的、物理的、化学的）使两个或两个以上 的细胞合并形成一个细胞的过程。由于体外培养的细胞很少会发生自发融合融合频率大约在10?4-10?6之间，因此要采用生物、化学或物理的方法人为地促使细胞融合。 2.促进细胞融合的方法 a)生物方法：病毒（Sendai virus，Newcastle disease virus，Vaceine virus） b)化学方法：聚乙二醇、盐类融合剂、二甲亚砜（DMSO）、甘油-醋酸酯、油酸盐、脂 质、Ca2+配合物等。PEG相对分子质量在200-6000均可用作细胞融合剂。普遍认为 聚乙二醇分子能改变各类细胞的膜结构，使两细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏 散和重组，由于两细胞接口处双分子层质膜的相互亲和以及彼此的表面张力作用， 从而使细胞发生融合。在众多的化学试剂中，PEG应用最为广泛，因PEG液比病毒 更易制备和控制、活性稳定、使用方便、而且促进细胞融合的能力更强。 c)物理方法：电融合:电处理融合法是20世纪80年代发展起来的细胞融合技术，是 融合率大为提高。电脉冲作用时引起膜结构局部扰乱，出现小孔洞。而相对的脂 双层间分子在范德华力作用下，形成脂分子桥。由于连接处的细胞膜表面曲率大， 处于高张力状态，在热力学上是不稳定的，所以最终导致两细胞逐渐融合成一个圆 形的大球状细胞。与ⅣG法比较，电融合法融合率高：重复性强：诱导仅发生在 质膜接触部位，对细胞或原生质体伤害小：融合是在同步状态下进行，活细胞数目 多；装置精巧，方法简单，可在显微镜下观察或录象融合过程：免去PEG诱导后的 洗涤过程，诱导过程可控制性强。 三．实验材料及设备 1.实验材料： a)50%PEG混合液
#专题综述# 细胞融合技术的发展及应用* 霍乃蕊a,韩克光b (山西农业大学a.食品科学与工程学院;b.动物科技学院,山西太谷030801) 摘要:细胞工程是四大生物工程之一,细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大。细胞融合技术的不断改进一方面表现在融合剂上,另一方面体现在新方法上,再者体现在融合对象的不断扩展上。现在新的细胞融合方法正在尝试将各种物理、化学手段综合应用,使细胞融合的方法和手段向操作更为简便,便于量化研究,同时又能使融合率得到不断提高的方向发展。本文以细胞融合技术的发展历史为主线,对上述内容做了简要综述。 关键词:细胞融合技术;发展;应用 中图分类号:Q813.2 文献标识码:A 文章编号:100727146(2006)022******* C ell Fu si on T echn iqu e:its D eve l opm en t and App lica ti on s H U O N a i2ru i a,HA N Ke2guang b (Shanxi Agr i cu lt ura lUn i ve rs it y a.College of Food Sc i ence and Eng i neering; b.College ofAn i m a l Sc ience and Technol ogy,Ta i gu030801,Shanx,i Ch i na) Ab stra ct:C ell u l a r engi neer i ng i s o ne of t he f our techniques of biote chnolo gy,and as t he core of ce ll ular engi neering, the cell fusi on technique ha s acqu ired outstand i ng ach ieve m ents i n m any fields such as agr icu lt ure,m ed icine and envi2 ron m enta l protecti on.Its app licati on i s still i ncreasi ng i n nu m ber.The i m prove m ent of t he ce ll fusi on techn i que i nvol ves the fusi on agent,new m e t hods and the cells used i n fusi on.No w new cell fusi on m ethods are re sorti ng to the co m b i ned usage of phys i ca l and chem i ca lm ethods to deve l op a s i m p le and co nven i ent,easy quantificati on and a t t he sam e ti m e can i ncrease the fusi on rate.A ll these aspects were d i scussed i n th i s pape r centered aro und the h i story of the cell f usio n te ch2 n i que. K ey word s:ce ll fus i on techn i que;deve l op m ent;app licati on 细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞融合技术作为细胞工程的核心基础技术之一,已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大。细胞融合技术不仅为核质关系、基因调控、遗传互补、细胞免疫学、肿瘤发生、基因定位、衰老控制等理论领域的研究提供了有力的手段,而且被广泛应用于免疫学、遗传学、发生生物学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种等方面具有十分重要的意义。随着细胞融合技术研究的不断深入,细胞融合 第15卷第2期2006年4月 激光生物学报 ACTA LAS ER BI O LOGY SI NI CA Vo.l15No.2 Ap r.2006 *收稿日期:2005203210;修回日期:2005209222 基金项目:山西省科委攻关项目(04105523);山西省自然科学基金项目(20041094) 作者简介:霍乃蕊(1972)),女,博士,现为澳大利亚纽卡斯尔大学访问学者,主要从事生物工程方面研究. (电子信箱)sxndkgh@163.co m
摘要：细胞工程是四大生物工程之一，细胞融合技术作为细胞工程的一项 心基础技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果，而且应用领域不断扩大。细胞融合技术的不断改进一方面表现在融合剂上，另一方面体现在新方法上，再者体现在融合对象的不断扩展上。现在新的细胞融合方法正在尝试将各种物理、化学手段综合应用，使细胞融合的方法和手段向操作更为简便，便于量化研究，同时又能使融合率得到不断提高的方向发展。 关键词：方法动物细胞融合植物细胞融合应用 1.细胞融合常用的技术 1.1生物法 仙台病毒HVJ诱导法 1962年日本的冈田善雄偶然发现了由日本血凝性病毒HVJ或称仙台病毒引起的艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的现象+ 冈田善雄的研究为人工诱导体细胞杂交奠定了方法学基础, 细胞融合现象的发现引起细胞学界的高度重视。 1.2化学法 1.2.1盐类融合法 此法是应用最早的诱导原生质体融合的方法。盐类融合剂对原生质体的破坏小。今后研究应提高其融合率,使其对液泡化发达的原生质体能够诱发融合。1.2.2高钙和高pH值融合法 Keller首先发现高Ca2+和高pH值可以诱发融合。Melchers用此法将烟草种内2个光敏感突变体诱导融合成功并获得100余株体细胞杂种。提高该方法的使用范围是亟待解决的问题。 1.2.2聚乙二醇融合法(PEG法) 加拿大籍华人高国楠(1974)用聚乙二醇(PEG)为融合剂诱发大豆与大麦、大豆与玉米、哈加野豌豆与豌豆的融合[5]。此法比病毒更易制备和控制,活性稳定,用PEG作为病毒的替代物诱导细胞融合。在PEG诱导细胞融合的有效浓度范围内(50%～55%)对细胞的毒性应进一步减小。 1.3物理法 1.3.1电脉冲诱导细胞融合技术 电脉冲诱导细胞融合技术,产生于20世纪80年代,目前已成为细胞融合的有效手段之一。该技术融合效率高,是PEG的100倍,操作简便、快速,对细胞无毒无害,可在显微镜下观察融合全过程[6]。 1.3.2激光融合技术 1987和1989年德国海德堡理化研究所采用准分子激光器使油菜原生质体融合,从开始照射到完成融合仅需几秒钟[7]。该法可选择任意两个细胞进行融合,易于实现特异性细胞融合,作用于细胞的应力小,定时定位性强,损伤小,参数易于控制,操作方便,可利用监控器清晰地观察整个融合过程,实验重复性好,无菌无毒性,但它只能逐一处理细胞。 2细胞融合技术的最新进展
实验一：鸡血细胞融合 一、实验目的 1、熟悉细胞融合的理论； 2、掌握PEG诱导的细胞融合方法。 二、实验原理 1、细胞融合原理 两个以上的细胞合并成为一个双核或多核细胞称为融合细胞。在通常情况下，两个细胞接触并不发生融合现象，因为各自存在完整的细胞膜，在特殊融合诱导物的作用下，两个细胞膜发生一定的变化，就可促进两个或多个细胞聚集，相接触的细胞膜之间融合，继之细胞质融合，形成一个大的融合细胞。 利用PEG介导的动物细胞融合，其实验原理到目前为止还没有完全定论。学者们一般认为，PEG改变各类细胞的膜结构，使两细胞相互接触部位的膜脂双层中磷脂分子发生疏散、进而使其结构发生重排，再加上膜脂双层的相互亲合以及彼此间表面张力的作用，引起相临的重排质膜在修复时相互合并在一起,使两细胞的胞质沟通,从而造成相互接触的细胞之间发生融合。 细胞与组织不同，不排斥异类、异种细胞。不仅能产生同种细胞融合、种间细胞融合，而且也能诱导动植物细胞间产生融合。细胞融合(Cell fusion)，即在自然条件下或用人工方法(生物的、物理的、化学的)使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的过程。人工诱导的细胞融合不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合。 2、细胞融合方法 诱导细胞融合的主要方法有：病毒诱导融合，化学融合剂诱导融合和电融合。 1. 病毒诱导融合：有许多种类的病毒能介导细胞融合，最常用的是灭活的仙台病毒（HVJ），为RNA病毒。病毒诱导细胞融合的过程有：首先是细胞表面吸附许多病毒粒子，接着细胞发生凝集，几分钟至几十分钟后，病毒粒子从细胞表面消失，而就在这个部位邻接的细胞的细胞膜融合，胞浆相互交流，最后形成融合细胞。 2. 化学融合剂诱导融合：化学融合剂主要有高级脂肪酸衍生物、脂质体、钙离子、水溶性高分子化合物、水溶性蛋白质和多肽，其中最常用的是聚已二醇（PEG）。PEG用于细胞融合至少有两方面的作用：①可促使细胞凝结；②破坏互相接触处的细胞膜的磷脂双分子层，从而使相互接触的细胞膜之间发生融合，进而细胞质沟通，形成一个打的双核或多核融合细胞。 3. 电融合：是指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。 所有的细胞融合方法都有其各自的优缺点，我们在本次实验中采用PEG诱导细胞融合的方法。 三、实验材料和用品
山东大学实验报告2018年4月9日 ________________________________________ _________________________ 姓名：丁志康系年级：2016级组别：1-1 科目：细胞生物学实验题目：动物细胞融合实验学号：201600140055 实验序号：4 一、目的要求 1.了解动物细胞融合的常用方法。 2.学习化学融合的基本操作过程。 3.观察动物细胞融合过程中细胞的行为和变化。 二、实验原理 1、细胞融合的概念 细胞融合(cell fusion)，细胞遗传学名词，是在自发或人工诱导下，两个细胞或原生质体融合形成一个双核或多核的杂种细胞的过程，也被称为细胞杂交（cell hybridization）。 基因型相同的细胞融合成的杂交细胞称为同核体（homokaryon）；来自不同基因型的杂交细胞则称为异核体（heterokaryon）。 同种细胞在培养时2个靠在一起的细胞自发合并，称自发融合；异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融合，称诱导融合。 2、细胞融合的方法及发展简史 ①诱导细胞融合的方法： a.生物法（病毒诱导融合）： 某些病毒因为其被膜中含有融合蛋白，可以介导病毒同宿主细胞融合，同时也可以介导细胞 与细胞的融合，所以这些病毒经紫外线灭活后可作为细胞融合的生物诱导剂使用，例如仙台 病毒、牛痘病毒、新城鸡瘟病毒和疱疹病毒等。 b.化学法（化学诱导融合）： 很多化学试剂能够诱导细胞融合，如聚乙二醇(PEG)、二甲基亚砜、山梨醇、甘油、溶血性 卵磷脂、磷脂酰丝氨酸等。这些物质能够改变细胞膜脂质分子的排列，在去除这些物质之后， 细胞膜趋向于恢复原有的有序结构。在恢复过程中想接触的细胞由于接口处脂质双分子层的 相互亲和与表面张力，细胞膜融合，胞质流通，发生融合。化学诱导方法，操作方便，诱导 融合的概率比较高，效果稳定，适用于动、植物细胞，但对细胞具有一定的毒性。PEG是广 泛使用的化学融合剂。 c.物理法（电激诱导融合）： 包括电诱导、激光诱导等。其中，电诱导是先使细胞在电场中极化成为偶极子，沿电力线排 布成串，再利用高强度、短时程的电脉冲击破细胞膜，细胞膜的脂质分子发生重排，由于表 面张力的作用，两细胞发生融合。电诱导方法具有融合过程易控制、融合概率高、无毒性、作用机制明确、可重复性高等优点。 ②细胞融合的发展简史 Muller于1838年观察到脊椎动物肿瘤细胞能在体内自发地融合产生多核的肿瘤细胞。 Virchow于1858年描述了正常组织、发炎组织以及肿瘤组织中的多核细胞现象。 Luginbuhl于1873年观察到天花病人的血液中也有多核的血细胞存在。 Lange于1875年第一个观察到脊椎动物（蛙类）的血液细胞发生融合的过程。
细胞融合技术研究进展 年级专业 课程 学生姓名 学号 指导教师
摘要：人们对细胞融合的机理、融合方法的了解越来越多，其应用范围也越来越广。对细胞融合的机理、方法、应用及目前存在的问题进行了综述。 关键词：细胞融合;机理;方法;应用 细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌肉骨骼胎盘的发育[1]、肿瘤发生、干细胞介导的组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段[2],而且被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物学,特别是在单克隆抗体[3-4]及动植物远缘杂交育种方面具有重要意义。 1细胞融合的机理 最近研究表明,细胞融合与病毒和细胞之间的融合以及细胞内的膜泡融合有许多相似之处,即带包被的病毒(或细胞)通过转膜病毒蛋白介导与宿主细胞的细胞膜进行融合。I类病毒融合蛋白包括流感病毒红血球凝集素(HA)和人类免疫缺陷病毒包被蛋白,它们都具有相似的结构域,即都具有a-螺旋结构。病毒和细胞之间正是通过这些蛋白来完成融合过程(伴随有构象的变化)的。细胞内的膜泡融合也是如此,其相关融合蛋白包括GTPases及SNARE家族。因此推测细胞融合采用相似的机理。然而细胞融合蛋白并不全具有a-螺旋结构,提示a-螺旋并非融合所必需[2]。 2细胞融合的方法 2.1生物法 自从发现活的仙台病毒可在体内介导癌细胞融合后,人们又实现了利用灭活的病毒促进动物异种细胞融合,从而打破了细胞融合的种属屏障,推动细胞融合技术跃上新台阶。解决病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异等问题是病毒诱导细胞融合新的研究方向。 2.2化学法 2.2.1盐类融合法 此法是应用最早的诱导原生质体融合的方法。盐类融合剂对原生质体的破坏小。今后研究应提高其融合率,使其对液泡化发达的原生质体能够诱发融合。2.2.2高钙和高pH值融合法 Keller首先发现高Ca2+和高pH值可以诱发融合。Melchers用此法将烟草种内2个光敏感突变体诱导融合成功并获得100余株体细胞杂种。提高该方法的使用范围是亟待解决的问题。 2.2.3聚乙二醇融合法(PEG法) 加拿大籍华人高国楠(1974)用聚乙二醇(PEG)为融合剂诱发大豆与大麦、大豆与玉米、哈加野豌豆与豌豆的融合[5]。此法比病毒更易制备和控制,活性稳定,用PEG作为病毒的替代物诱导细胞融合。在PEG诱导细胞融合的有效浓度范围内(50%～55%)对细胞的毒性应进一步减小。 2.3物理法 2.3.1电脉冲诱导细胞融合技术 电脉冲诱导细胞融合技术,产生于20世纪80年代,目前已成为细胞融合的有效手段之一。该技术融合效率高,是PEG的100倍,操作简便、快速,对细胞无毒无害,可在显微镜下观察融合全过程[6]。
科目细胞生物学实验实验题目动物细胞融合日期2013.03.07 姓名*** 系年级2011级生物基地学号*** 实验一利用聚乙二醇为媒介物进行细胞融合 摘要 细胞融合(cell fusion)是在自发或人工诱导下，两个不同基因型的细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。基本过程包括细胞融合形成异核体(heterokaryon)、异核体通过细胞有丝分裂进行核融合、最终形成单核的杂种细胞。 诱导细胞融合的方法有三种：生物方法（病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）、物理方法（离心，震动，电刺激）。某些病毒如：仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白（fusion protein），可介导病毒同宿主细胞融合，也可介导细胞与细胞的融合，因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变，去掉作用因素之后，质膜恢复原有的有序结构，在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。 关键词 细胞融合；人工诱导；PEG 前言 人工诱导的细胞融合，在六十年代作为一门新兴技术而发展起来。由于它不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合，因此细胞融合技术目前被广泛应用于细胞生物学和医学研究的各个领域。基因型相同的细胞融合成的杂交细胞称为同核体（homokaryon）；来自不同基因型的杂交细胞则称为异核体（heterokaryon）。 细胞融合不仅可用于基础研究，而且还有重要的应用价值，在植物育种方面已经成功的有萝卜+甘蓝、粉蓝烟草+郎氏烟草、番茄+马铃薯等等。细胞融合另一个重要应用就是制备单克隆抗体，单克隆抗体可以用作诊断试剂，治疗疾病和运载药物，具有准确，高效，简易，快速等优点。因此，融合细胞的研究为生物学无论在基础理论上或生产实践上开辟了一条新的道路。这一技术已成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。 一．实验目的 1.了解动物细胞融合的常用方法及原理。 2.掌握利用PEG为介导物对细胞进行诱导融合的方法。 3.观察动物细胞融和过程中细胞的行为和变化。 二．实验原理
实验十一 PEG诱导细胞融合 一、实验目的 1．了解聚乙二醇诱导细胞融合的原理与技术。 2．学会鉴别融合细胞。 二、实验原理 细胞融合又称细胞杂交，是指两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的现象。细胞融合技术是细胞工程骨干技术，除了用于一些基础性研究外，在植物方面主要用于合成新种；动物方面主要用于生产单克隆抗体。 细胞融合的诱导因素主要有以下三种： 1、生物融合因子：如病毒。 2、物理因素：如电融合仪,主要用于植物细胞。 3、化学因素：如聚乙二醇（PEG），分子量200－6000都可用，以1000较好。聚乙二醇最早用于诱导植物原生质体的融合，现已普遍用于多种细胞。其优点是:材料易得、操作方法简单、效果稳定。 病毒介导的细胞融合常用灭活的仙台病毒，主要用于动物细胞融合。其优点是融合率高，对各种动物细胞都适宜；缺点是不稳定，在保存过程中融合活性降低，并且制备过程繁琐。 细胞融合，即在自然条件下或利用人工法 (生物的、物理的、化学的)，使两个或两个以上的细胞合并成一个具有双核或多核细胞的过程。人工诱导细胞融合始于20世纪50年代，并迅速成为一门新兴技术。由于不仅同种细胞可以融合，种间远缘细胞也能融合，甚至于动植细胞也能合二为一，因此细胞融合技术目前较广泛应用于细胞生物学、遗传学和医学研究等各个领域，并且取得显著的成绩。 聚乙二醇(PEG)结构为：HOH2C(CH20CH2)nCH2OH，相对分子质量在200-6000均可用作细胞融合剂。普遍认为聚乙二醇分子能改变各类细胞的膜结构，使两细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏散和重组，由于两细胞接口处双分子层质膜的相互亲和以及彼此的表面张力作用，从而使细胞发生融合：细胞融合率是指在显微镜的一个视野内，已发生融合的细胞核总数与该视野内所有细胞(包括已融合的细胞)的细胞核总数之比，通常以百分比表示。该方法的优点是：用法简单，容易获得融合体，融合效果好。 三、实验材料及用品 实验材料：鸡红细胞、鸡白细胞 实验器材：普通离心机，水浴锅：50oC，37oC，细胞计数板 四、实验步骤 1、配50％PEG：称取10gPEG，加入带盖离心管中；将带盖离心管放入电炉上的沸水中，加 热使PEG熔化；待冷却至50oC时，加入等体积预热至50oC的HanKs液或不加血清的培养液混匀，保存于37oC水浴中。 2、准备鸡血：加2ml肝素抗凝鸡血于10ml带盖离心管中，800rpm离心5min，去血浆；再 加5ml Hanks液洗红细胞一次，800rpm离心，去上清；配制成2%鸡血。 3、分离鸡白细胞：1ml淋巴细胞分离液+1ml鸡血，2000rpm离心20分钟，吸出白细胞放入 另一个离心管中加入5ml Hanks液1000rpm离心5min,弃上清。 4、混合细胞：取0.5ml鸡红细胞加入白细胞沉淀，用手轻弹离心管底部，使沉淀松散。 5、PEG介导融合：吸取1ml 50％PEG，在37oC水浴中1分钟内加入细胞沉淀中，边加边振 摇离心管，使PEG与细胞混匀； 6、终止PEG作用：向试管中加入8－10ml Hanks液轻轻吹打混匀，在37oC水浴中静置5min （稀释PEG终止其作用，并降低介质密度，便于离心）；
细胞工程实验报告 专业：生物技术班级：0801 姓名：励丹学号：30804305 一、实验目的 1、了解动物细胞培养的相关实验器材以及实验前器材的清洗与消毒、无菌室灭菌与消毒等基本方法，以建立起无菌操作的概念。 2、了解和掌握动物细胞原代培养的基本方法，熟悉组织块法和消化法培养的基本操作过程。初步掌握无菌操作技术。 3、学习与了解细胞超低温冻存于复苏的基本原理，初步掌握培养细胞常规超低温冻存于复苏以及玻璃化超低温冻存于复苏的方法。 4、掌握ELISA测定抗体效价的方法，细胞的超低温冻存和复苏，及MTT法测定细胞活性的方法。 5、学习和掌握制备饲养层细胞的方法，为杂交瘤细胞的制备做准备。 6、学习从脾脏组织制备免疫细胞的方法，从免疫脾脏中制备免疫细胞悬液，用于杂交瘤细胞的融合。 7、学习和掌握动物细胞融合的基本方法，通过免疫脾细胞与骨髓瘤细胞融合制备杂交瘤细胞，并进行选择。 8、学会细胞形态的观察和分析，细胞技术等细胞培养中常见的问题。 二、实验原理 1、原代培养 原代细胞培养是指直接从动物体内获取的细胞、组织或器官，经体外培养后直到第一次传代为止。原代培养首先用无菌操作的方法，从动物体内取出所需的组织或器官，切成一定大小的组织块，直接或经消化分散成单个游离的细胞，在人工培养条件下，使其不断地生长、繁殖。 2、细胞活性测定——MTT法 MTT法是利用细胞线粒体呼吸链上的琥珀酸脱氢酶四氮唑蓝还原成难溶的蓝紫色结晶——甲瓒，经二甲基亚砜（DMSO）溶解后，在490nm处测吸收值，其吸收值可间接反映细胞的活性状态及活细胞数量。 3、培养细胞的超低温冻存于复苏 为了保持细胞株（系）遗传的稳定性以及非连续使用细胞的长期保存，建立了细胞
姓名学号班级 组别同组者 科目细胞生物学实验题目动物细胞融合 【实验目的】 1、了解动物细胞融合的常用方法。 2、学习化学融合和电融合的基本操作过程。 3、观察动物细胞融合过程中细胞的行为和变化。 【实验原理】 细胞融合，是指在自发或人工诱导下，两个或两个以上细胞或原生质体合并为双核或者多核细胞的过程。基本过程包括细胞融合形成异核体、异核体通过细胞有丝分裂进行核融合、最终形成单核的杂种细胞。诱导细胞融合的方法有三种：生物方法（如病毒诱导融合法）、化学方法（如聚乙二醇PEG诱导融合法）、物理方法（如电场诱导融合法）。 1、病毒诱导融合 仙台病毒、牛痘病毒、新城鸡瘟病毒和疱疹病毒等可以介导细胞的融合。这类病毒的被膜中含有融合蛋白，可介导病毒同宿主细胞融合，同时也可介导细胞与细胞的融合。用紫外线灭活后，这些病毒即可诱导细胞发生融合。 2、化学诱导融合 很多化学试剂能够诱导细胞融合，如聚乙二醇(PEG)、二甲基亚砜、山梨醇、甘油、溶血性卵磷脂、磷脂酰丝氨酸等。这些物质能够改变细胞膜脂质分子的排列，在去除这些物质之后，细胞膜趋向于恢复原有的有序结构。在恢复过程中想接触的细胞由于接口处脂质双分子层的相互亲和与表面张力，细胞膜融合，胞质流通，发生融合。化学诱导方法，操作方便，诱导融合的概率比较高，效果稳定，适用于动、植物细胞，但对细胞具有一定的毒性。PEG 是广泛使用的化学融合剂。 3、电激诱导融合 包括电诱导、激光诱导等。其中，电诱导是先使细胞在电场中极化成为偶极子，沿电力线排布成串，再利用高强度、短时程的电脉冲击破细胞膜，细胞膜的脂质分子发生重排，由于表面张力的作用，两细胞发生融合。电诱导方法具有融合过程易控制、融合概率高、无毒性、作用机制明确、可重复性高等优点。