当前位置:文档之家› 细胞工程技术的应用

细胞工程技术的应用

细胞工程技术的应用
细胞工程技术的应用

细胞工程技术的应用

【摘要】本文先介绍细胞工程技术的定义和发展状况,然后再论述现代细胞工程技术的应用,主要包括细胞工程在植物方面和动物方面的应用,以及在能源、环境保护等领域的应用,详细列举了细胞工程的技术应用,最后展望细胞工程飞发张前景,预示了细胞工程讲得到更加广泛深入应用的必然趋势。【关键词】细胞工程应用

【Abstract】This paper first introduces the definition of cell engineering technology and the developing condition, and then discusses the application of the modern cell engineering technology, including of the application of the plant and animal , as well as in energy, environmental protection and other areas. Detailed the lists of the application of the cell engineering technology. Cell engineering sends a prospect in the future, it’s forward to finding that cell engineering will have a wider and deeper application .

【Keywords】 cell engineering application

细胞工程是一个非常年轻且富有活力的学科,目前它与其他生物技术结合,为世界境界发展、医疗技术的研发等注入了强大活力,产生了巨大的经济效益和社会影响,相信随着人们对生命科学认识的不断深入,细胞工程技术会得到更快的发展,为人类的繁荣进步作出更大的贡献。

一、细胞工程的定义

细胞工程是指应用细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学等方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞后细胞器水平上按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质,以获得新的生物物种、品种或特种细胞产品的一门综合性技术

二、细胞工程的发展

细胞工程的理论基础是细胞学说和细胞全能性学说。1839年,Schwann 和Schleiden建立了细胞学说,细胞学研究进入快速发展阶段。德国学者Haberlandt(1902年)在发表的《植物细胞立体培养实验》的论文中提出了细胞全能性的观点。Hänning(1904年)进行了幼胚的立体培养,在含有糖、无机盐、氨基酸和植物提取物的培养基上,培养萝卜和辣根菜的幼胚,发现离体幼胚均可充分发育,并且可以提前萌发成苗。

1925年,Laibach培养亚麻种间杂交幼胚获得成功,并得到杂交种。从20世纪20年代起,幼胚培养被用来挽救远缘杂交早期败育的胚胎,因此可以认为,幼胚培养和胚胎拯救(embyrorescue)技术是最早应用的植物细胞工程技术。

在动物学界,1907年美国生物学家哈里森用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织,存活数周,而且观察到细胞生长现象,开创了动物细胞培养的先河。细胞工程技术发展迅速,试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世。以色列用胚胎干细胞培养出人类心脏组织,可以正常跳动,以及美国培养的造血先驱细胞、中国培养的胃和肠粘膜组织等。1977年英国利用胚胎工程技术成功地培养出世界首例试管婴儿,1997年英国首次克隆出绵羊“多莉”,2001年英国又培育出首批转基因猪。

随着科学的发展和人们对生命科学的深入探索,细胞工程技术必将会在工业、农业、环境保护、资源利用等领域发挥越来越重要的作用。

三、细胞工程的应用

1.细胞工程在植物方面的应用

⑴微繁殖技术(Micropropagation)的应用

微繁殖技术,即以植物的器官、组织、细胞或原生质体为外植体,在离体培养条件下进行植株再生的技术。应用微繁殖技术既可用于克服高度杂合物种因有性繁殖而引起的后代严重分离,如澳大利亚的番木瓜;有可用于名优或濒危物种的快速繁殖,如凤梨、草莓。通过微繁技术已获再生植株的树种主要有番木瓜、柑橘、龙眼、荔枝、苹果、梨、葡萄等,草莓、香蕉等以实现了商品化生产。

通过茎尖培养或微嫁接技术,可以脱去植物体内的病毒,获得无病毒苗木,如苹果、草莓等。另外,在组织培养过程中,如愈伤组织培养、细胞悬浮培养、原生质体培养等,通过pH值、温度、离子浓度等条件的变化,可增加其变异,从中可筛选出优良的突变体,从而为新品种的选育开辟一条崭新的途径。

愈伤组织、悬浮细胞、原生质体等是基因转化的良好受体材料,并且在离体培养条件下进行植株再生也是实现植物遗传转化的重要环节。

此外,微繁技术为种质的保存(germplasm storage)提供了新方法。很多种质资源在离体培养条件下,通过减缓生长和低温处理而达到长期保存目的,并可进行不同国家、地区间的种质资源收集、互换、保存和应用,即建立“基因银行”(gene bank),实现种质资源的全球共享。例如,在比利时Catholic University的Leuven研究中心有大量离体保存的香蕉种质库。

⑵细胞大量培养与有用次生代谢产物生产

细胞大量培养有用次生代谢产物是植物细胞工程另一个重要应用领域。通过细胞工程技术,刺激植物体内某些重要次生代谢产物的合成和积累,然后进行分离、提纯,如某些名贵药物、香精、色素等,实现植物产品的工业化生产。

早在1964年我国就开始进行人参细胞培养。1980年以后,我国研究者相继开展了紫草、三七、红豆杉、青蒿、红景天和水母雪莲等植物的细胞大量培养和研究,并利用生物反应器进行药用植物的细胞大量培养的小试和中试。其中新疆紫草中试的规模达到100L,并小批量生产了紫草素,用于研制化妆品及抗菌、抗病毒和抗肿瘤药物。红豆杉细胞大量培养在我国也获得初步成功,从细胞培养物中得到了珍贵的抗癌药物紫杉醇,但产率还有待提高。

⑶单倍体(Haploid)技术的应用

单倍体育种和相关研究在农业和园艺植物中得到了广泛的应用。用Blakeslee等(1922年)和Kostoff(1941年)分别得到了单倍体植株单倍体有利于突变的检测和抗性细胞系的筛选,并且大大缩短了育种的时间。

此外单倍体在基因图谱、基因转移研究中具有重要作用。

自然形成的单倍体是极少见的,并且仅限于几种植物。花药培养是单倍体形成的重要途径。自1964年第一例花药培养获得成功以来,花药培养技术已取得了显著的进展,尤其在水稻、小麦、玉米等作物中已获得巨大成功。现已取得成功的果树树种主要有番荔枝(Nair等,1983年)、番木瓜(Litz和Conover,1978年)、4个柑橘品种(Chen,1985年)、龙眼(Yang 和Wei,1984年)、荔枝(Fu和Tang,1983年)、苹果(Zhang等,1990年)、梨(Jordan,1975年)、葡萄(Rajasekaran和Mullins,1979年)等。薛光荣等(1980年)对东方草莓(四倍体)的单核期花粉进行培养,成功的诱导出单倍体植株。

花药培养主要是受基因型、花药的发育阶段、预处理和培养条件的影响,其存在的主要问题是单倍体的诱导频率低,单倍体自发加倍形成的二倍体与体细胞组织形成的二倍体很难区分。例如,Fowler等(1971年)、Nishi等(1974年)和Rosati等(1975年)以八倍体草莓花药为材料诱导愈伤组织,并分化出植株,发现其再生植株仍为八倍体,这些八倍体是由无性器官发育而来,还是由单倍体自发加倍而成则难以区分。

除花药培养外,植物的卵细胞、助细胞、反足细胞等单倍体细胞通过离体培养可以分化成单倍体胚或愈伤组织。胚珠、子房培养也曾进行了大量尝试,但大多数情况下,在愈伤组织阶段生长停止。

⑷胚培养(Embryo culture)

胚的离体培养是直接应用于植物改良最早的组织培养技术。胚培养可以克服杂交后胚的衰亡,保证种内或种间杂交的成功,或用于无性繁殖困难的植物的培养。胚培养还可以克服种子的休眠和败育。Magdalita等(1996年)和Drew等(1997年)分别进行了番木瓜的种内杂交,得到合适的胚子后,进行了胚培养,以促进杂交成功。Jordan(1992年)得到了愈伤组织,但未得到再生植株。

澳大利亚国际农业技术研究中心对番木瓜和其野生种的杂交胚进行了培养研究,已获成功,并得到了杂交后代,野生种的抗性、高含糖量等优良性状得到了遗传。荔枝是较难进行离体培养的果树树种之一,

Kantharajah等(1992年)培养了长度为3mm的荔枝幼胚。其他通过未成熟胚培养进行再生的树种有鳄梨、番荔枝和番木瓜等。姚强(1990年)对桃、油桃和番桃花后60d的未成熟胚进行培养,获得了再生植株。J.Button 等(1975年)利用甜橙种胚愈伤组织离体培养获得了完整植株。

⑸原生质体培养(Protoplast culture)与体细胞杂交(Somatic hybridization)

原生质体是去掉细胞壁的单细胞,它是在离体培养条件下能够再生完整植株的最小单位。每个原生质体都含有该个体的全部遗传信息,在适宜的培养条件下,具有再生成与其亲本相似的个体的全能性。原生质体培养的主要目的是通过原生质体的融合,克服远缘杂交障碍,实现体细胞杂交,从而产生杂交后代。在原生质体培养过程中,往往产生大量的变异,可从中选择优良突变体。原生质体可以摄取外源细胞器、病毒、DNA等各种大分子遗传物质,是进行遗传转化的理想工具,此外,在同一时间内获得的大量原生质体在遗传上是同质的,可为细胞生物学、发育生物学、细胞生理学、细胞遗传学及其他一些生物学科建立良好的实验体系。

Lizz(1986年)曾分离得到番木瓜的原生质体,Krikorian等(1988年)分离得到了香蕉的原生质体,但二者均未得到持续分裂的细胞。Nyman 等(1987年,1988年)首先报道了草莓栽培品种Sengana和Canaga试管苗叶肉原生质体培养及植株再生。1992年,他们获得了草莓试管苗幼叶和叶柄原生质体的再生植株。Infante等以森林草莓用(Fragaria vesca)Alpine营养系试管苗叶片和叶柄为材料分离原生质体,并获得了再生植株。愈伤组织和悬浮细胞是制备原生质体的重要材料,但在落叶果树上,只有少数树种利用愈伤组织或悬浮细胞分离原生质体并获得培养的成功,其中最成功的树种当属猕猴桃。蔡起贵等(1988年)通过愈伤组织分离出中华猕猴桃的原生质体,并获得了再生植株。Kovalenko等(1990年)和Ochatt 等(1988年)分别在Colt樱桃和欧洲葡萄上利用悬浮细胞系分离原生质体并获得再生植株。

林定波等(1997年)以胚性愈伤组织为材料,分离得到锦橙的原生质体,并获得了再生植株。易干军等(1997年)也以胚性愈伤组织为材料,

分离得到柑橘(红江橘)的原生质体,并获得再生植株。但以叶肉为材料分离得到的原生质体未获得成功。马锋旺等(1998年)对山杏的原生质体进行了分离和培养,在适宜条件下,山杏原生质体4~5d变形,5~6d开始第一次分裂,20d左右可形成15~20个细胞的小细胞团,60d后可形成肉眼可见的微愈伤组织。微愈伤组织经继代培养后,可诱导不定芽和不定根,形成完整植株。丁爱萍等(1994年)曾对苹果进行了原生质体培养和植株再生研究,以胚性愈伤组织建立的悬浮细胞系为材料,分离得到原生质体,并获得了再生植株。

植物细胞在去除细胞壁后,能像受精过程那样相互融合,可实现常规杂交不亲和的亲本之间进行遗传物质重组,从而开辟了体细胞杂交的新领域。体细胞杂交已广泛用于植物育种,已在胞质雄性不育、抗病等方面取得了显著进展。同时,在木本果树植物上也得到了有经济价值的体细胞杂种植株。

目前两种最有效的融合系统PEG——高pH/Ca2+ 方法和电击融合方法。

第一例体细胞杂交是通过西红柿和马铃薯的原生质体融合实现的。原生质体融合技术在柑橘种间杂交中得到大量应用。Ohgawary将甜橙的原生质体与飞龙的原生质体融合,得到了体细胞杂种植株。

美国学者Grosser将甜橙的悬浮培养细胞的原生质体与豪壳刺属的Severinia disticha 愈伤组织的原生质体融合,得到了属间异源四倍体的体细胞杂种植株。S.distcha 具有抗病、耐寒、耐盐等优良性状,适合作柑橘的砧木。

⑹转化(Transformation)

分子生物学的飞速发展,导致了植物科学的一场新革命。经过多年的探索,人们从分子水平对生物学和遗传学有了深刻的认识,与组织培养技术相结合,分子生物学技术已开始应用于植物基因组的修饰和改变。

由于基因编码的同一性,任何有机体内(如病毒、菌类、昆虫)的有用基因都可以转入到植物体。由于基因(如抗虫或抗病基因)的导入,导致了新的基因型的出现或实现基因型的改良,可选育出抗虫或抗病的基因型。

目前已经分离或应用的目的基因主要有抗植物病虫害基因、抗非生物胁迫、改良作物产量品质的基因、改变植物其他性状的基因等。

有关外源基因导入植物细胞的方法有多种,如农杆菌质粒介导法(包括Ti 质粒的Ri质粒)、植物病毒载体介导法、DNA直接导入法(包括PEG介导、脂质体介导等化学诱导DNA直接转化法,电激法、超声波、显微注射、激光微束、基因枪法等物理诱导DNA直接转化法等)和种质系统介导基因转化法(包括花粉管导入法,生殖细胞浸泡法,囊胚、子房注射法等)。目前最常用且最为有效的方法为根癌农杆菌介导法和基因枪法。自1983年首次用农杆菌介导法在烟草和马铃薯上取得成功以来,约有120种植物采用此方法进行转化。农杆菌介导法对双子叶植物十分有效,但在单子叶植物中也已开始应用。基因枪法既可以愈伤组织作为受体,又可以悬浮细胞作为受体,并且对单双子叶植物都十分有效。

2.细胞工程在动物方面的应用

⑴快速繁殖优良、濒危品种及新品种

借腹怀胎提高种畜的利用率。20世纪30年代胚胎移植在绵羊和山羊中取得成功;1982年美国学者获得世界上第一胎试管牛。通过体外受精、细胞核移植技术、胚胎分割、胚胎融合等技术达到快速繁殖的目的,也有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。通过胚胎工程、克隆技术等进行大熊猫、东北虎等珍稀动物的繁殖。

⑵利用动殖物细胞培养生产活性产物、药品

主要各种疫苗、抗体等。1975年英国剑桥大学利用动物细胞融合技术首次获得单克隆抗体。已启用300L和1000L的培养罐分别用于生产单克隆抗体和灰色脊髓炎等疫苗。20世纪90年代国际上兴起了一种用活细胞作为治疗剂的“活细胞疗法”,主要是在体外繁殖患者的自体细胞,使之扩增或具有疗效物质,然后再注入到体内,该法对癌症、白血病、糖尿病、烧伤、艾滋病等都有潜在的治疗效果。

⑶供医学器官修复或移植的组织工程

运用细胞工程技术使人体残余器官的少量正常细胞在体外繁殖,从而获得患者所需要的、具有相同功能又不存在排斥反应的器官,供器官移植只需。例如,一些骨骼、软骨、血管和皮肤都正在实验室培育,肝脏、胰

脏、心脏、乳房、手指和耳朵等在实验室生长成形。

⑷转基因动物的生物反应器

与传统动物细胞培养相比,转基因动物制药技术具有很高的效益,一头转基因动物就是一座天然的基因药物制造厂。1992年,上海医学遗传所培育携带人体蛋白基因的中国首例转基因试管牛。2000年,我国培育出转有人α抗胰蛋白酶基因的转基因山羊,可从转基因山羊奶中提取治疗慢性肺气肿、先天性肺纤维化囊肿等疾病的特效药物。

3.细胞工程在能源、环境保护等领域的应用

为了获得能分解利用纤维素水解物,并高效产生乙醇的菌株,将利用纤维二糖能力强的Candida abtusa 和产乙醇率高的发酵接合糖酵母进行融合,获得的融合子不但以纤维二糖为唯一碳源,而且产乙醇能力高于双亲。

绿孢链霉菌TTA和西康氏链霉菌75viz进行融合,得到4株降解玉米杆纤维素能力比亲株高出155%~264% 。

通过电融合法对酿酒酵母和季也蒙假丝酵母进行融合,筛选出既能利用木糖又能利用纤维二糖生产乙醇的菌种,对纤维素再生资源的利用和减少环境污染具有重要意义。

四、细胞工程的前景

细胞工程已经渗透到人类生活的许多领域,取得了许多具有开发性的研究成果,有的在生产中推广,收到了明显的经济和社会效益。随细胞工程技术研究的不断深入,它的前景和产生的影响将会日益地显示出来。

动物细胞培养工程发展的总方向是:大型化、自动化、精巧化、低成本、高细胞密度、高目的产品产量。具体地说,就是:

(1) 开发能高密度生长、能分泌大量目标产品的细胞系。这些细胞系应具有放大的目的基因或具有选择性标记,从而可以保持对特定产物的表达。

(2) 开发细胞生长性能优良、解离细胞容易,并能重复使用的新型廉价微载体。

(3) 研制更大规模的高无菌条件的生物反应器和剪切力小、混合性能良好的新型搅拌系统。

(4) 将其它领域(诸如自动控制、传感器)的高精尖技术移植于细胞培养工程领域,以提高大规模培养的自动化、精巧化水平,并能更经济地设计流加或灌注培养过程。

(5) 由于某些生长因子基因在导入哺乳动物细胞后,其表达产物有可能使细胞脱离血清生长,这一途径对于今后的哺乳动物细胞基因工程有很大吸引力,并将推动无血清培养基的开发进入一个崭新阶段。

植物细胞工程技术是现代生物技术中发展比较成熟的技术,是植物改良的有效途径和方法。随着现代农业的不断拓展,植物细胞工程技术应不断开拓新的应用领域,如推动植物细胞工程技术与空间技术的结合,发展空间细胞融合技术,加强海洋生物技术的应用,利用植物细胞工程技术培育海藻新品种,生产海洋来源的植物功能产品,开拓植物细胞工程在环境保护中的应用等。

细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。

五、结束语

细胞工程已经渗透到人类生活的许多领域,取得了许多具有开发性的研究成果,有的在生产中推广,收到了明显的经济和社会效益。随细胞工程技术研究的不断深入,它的前景和产生的影响将会日益地显示出来。

参考文献:

1. 安利国. 细胞工程. 北京: 科学出版社, 2005

2. 鄂征. 组织培养和分子细胞学技术. 北京: 北京出版社, 1995

3. 范代娣. 细胞培养与蛋白质工程. 北京: 化学工业出版社, 2000

4. 冯伯森, 王秋雨, 胡玉兴. 动物细胞工程原理与实践. 北京: 科学出版社, 2000

5.王蒂. 细胞工程学. 北京: 中国农业出版社, 2003

6. 谢从华, 柳俊. 植物细胞工程. 北京: 高等教育出版社, 2004

细胞融合技术的应用与前景

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

流式细胞术临床应用

流式细胞术的临床应用 一、在肿瘤学中的应用 这是FCM在临床医学中应用最早的一个领域。首先需要把实体瘤组织解聚、分散制备成单细胞悬液,用荧光染料(碘化吡啶PI)染色后对细胞的DNA含量进行分析,PI可以与细胞内DNA和RNA结合,采用RNA抑制剂将RNA消化后,通过流式细胞术检测到的与DNA结合的PI的荧光强度直接反映了细胞内DNA含量的多少。由于细胞周期各时相的DNA含量不同,通常正常细胞的G1 / GO期具有二倍体细胞的DNA含量((2 N),而G2/ M期具有四倍体细胞的DNA含量((4 N),而S期的DNA含量介于二倍体和四倍体之间。因此,通过流式细胞术PI 染色法对细胞内DNA含量进行检测时,可以将细胞周期各时相区分为G1 / GO 期,S期和G2/ M期,并可通过特殊软件计算各时相的百分率,DNA含量直接代表细胞的倍体状态,非倍体细胞与肿瘤恶性程度有关。 1、发现癌前病变,协助肿瘤早期诊断 人体正常组织发生癌变要经过一个由量变到质变的漫长过程,而癌前细胞即处于量变过程中向癌细胞转化阶段。人体正常的体细胞均具有比较稳定的DNA二倍体含量。当人体发生癌变或具有恶性潜能的癌前病变时,在其发生、发展过程中可伴随细胞DNA含量的异常改变,FCM可精确定量DNA含量的改变,作为诊断癌前病变发展至癌变中的一个有价值的标志,能对癌前病变的性质及发展趋势作出估价,有助于癌变的早期诊断。有资料证实,癌前病变的癌变发生率与细胞不典型增生程度有密切关系,增生程度越重,癌变发生率越高。随着细胞不典型增生程度的加重,DNA非整倍体出现率增高,这是癌变的一个重要标志。 2、在肿瘤的诊断、预后判断和治疗中的作用 FCM在肿瘤诊断中的重要作用已经被认可,DNA非整倍体细胞峰的存在可为肿瘤诊断提供有力的依据,FCM分析病理细胞具有速度快、信息量大,敏感度高等优点,已被用在常规工作中。肿瘤细胞DNA倍体分析对病人预后的判断有重要作用,异倍体肿瘤恶性病变的复发率高、转移率高、死亡率也高,而二倍体及近二倍体肿瘤的预后则较好。FCM不仅可对恶性肿瘤DNA含量进行分析,还可根据化疗过程中肿瘤DNA分布直方图的变化去评估疗效,了解细胞动力学变化,对肿瘤化疗具有重要的意义。临床医师可以根据细胞周期各时相的分布情况,依据化疗药物对细胞动力学的干扰理论,设计最佳的治疗方案,从DNA直方图直接地看到瘤细胞的杀伤变化,及时选用有效的药物,对瘤细胞达到最大的杀伤效果。 3、FCM在细胞凋亡和多药耐药基因的研究中的作用 研究如何用药物诱导癌细胞死亡。通过对细胞体积、光散射、DNA含量及特异性抗原基因(如bcl-2, Fas等)测定分析出细胞凋亡情况。如可用Annexin V结合PI或7- AAD双染色法进行细胞凋亡分析。在凋亡的早期阶段,胞浆膜磷脂的不对称性丧失,导致膜内侧磷脂酞丝氨酸(PS)从细胞膜内层暴露于外层,从而可被PS特异的Annexin- V探针所标记。PS转移到细胞膜外不是细胞凋亡特有的,也可发生在细胞坏死中。但在凋亡的早期细胞膜是完整的,而细胞坏死时细胞膜的完整性被破坏。由于碘化丙锭(PI)或7-AAD对细胞膜完整的活细胞和早期凋亡细胞是拒染的,而对膜完整性被破坏的晚期凋亡细胞或坏死细胞可以染色。因此,Annexin- V结合PI或7-AAD进行双染色可以用于检测活细胞、凋亡细胞和坏死细胞。正常活细胞不会被染色,凋亡细胞可被标记上Annexin-V,坏死和凋亡晚

细胞工程概述

第二章细胞工程 第一节细胞工程概述 学习目标 一、知识与技能 1.简述细胞工程的基本技术。 2.举例说出细胞工程的应用。 二、过程与方法 1.通过阅读生物科学史,简述细胞工程的发展过程。 2.利用教材,归纳出细胞工程的基本技术。 三、情感、态度和价值观 1.关注细胞工程研究的发展和前景。 课前导学 1. 二、细胞工程的基本技术 1.细胞工程的概念:以______________为基本单位,在体外无菌条件下培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变,从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体,以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。 2.细胞工程的分类 (1)根据研究对象的不同分类: ________ __细胞工程,______ _ __细胞工程,____________ 细胞工程。 (2)根据所使用技术的不同分类: ①______________技术:在无菌条件下________________植物细胞或组织,将其放在适当的培养基上,给予必要的生长条件,使它们在体外继续生长、增殖与分化,形成新的组织、器官和个体的技术。 ②______________技术:采用自然或人工的方法使2个或多个_______________细胞融合为一个细胞的技术。常用的促进细胞融合的方法有生物法(如________________)、化学法(如________________)和物理法(如________________)等。 ③______________技术:将一个细胞的_____________转移到另一个__________的细胞中去,从而使受体细胞获得新的遗传信息,产生新的生命现象的技术。. ④_____________工程:人们按照一定的设计,有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体,从而达到________________改变遗传性状和选育新品种的一种技术。 三、细胞工程的应用 1.快速培养花卉及濒危植物 2.获得无病毒作物 3.开发洁净能源减少环境污染

细胞工程知识点

细胞工程知识点 1、细胞工程:以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目的地利用或改造生物遗传性状,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。 2、细胞工程的应用: 1)动植物快速繁殖技术:植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物 2)新品种的培育:细胞融合、细胞水平的重组 3)细胞工程生物制品:单克隆抗体制备、疫苗生产 4)细胞疗法与组织修复: 2细胞工程理论基础 1、细胞全能性:每个活的体细胞都具有像胚性细胞那样,经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力,并且具有母体的全部的遗传信息。 2、细胞分化:指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。 3、细胞的脱分化:在一定营养和刺激因素作用下,具有特定结构与功能的植物组织的细胞被诱导而改变原来的发育途径,逐步失去原来的分化状态,细胞特性消失,转变为具有分生机能的细胞,并进行活跃的细胞分裂,这一过程称为去分化。 3细胞工程技术 1、实验室条件:组成:准备室、无菌间、操作间、培养室、分析室。 2、无菌技术、显微技术、细胞观察与分析、细胞分离、细胞保存与复苏 (1)细胞保存方法传代培养保存法低温冷冻保存法(低温、超低温保存) 液体固化的方式(形成冰晶、形成无定型的玻璃化状态) 玻璃化指液体转变为非晶态(玻璃态)的固定化过程,在此状态时,水分子没有发生重排,不产生结构和体积的变化,因此不会由于机械或溶液效应造成组织和细胞伤害,化冻后的细胞仍有活力。 冷冻方法(缓慢冷冻法、快速冷冻法预冷冻法包括逐级冷冻和两部冷冻) 细胞复苏按一定复温速度将细胞悬液由冻存状态恢复到常温的过程。 复苏细胞一般采用快速融化法。以保证细胞外结晶快速融化,以避免慢速融化水分渗入细胞内,再次形成胞内结晶损伤细胞。 细胞培养和代谢调控:

动物的克隆----动物的细胞融合技术及其应用

第二章克隆技术 第三节动物的克隆----动物的细胞融合技术及其应用 【学习目标】 1.说出动物细胞融合技术的概念、原理及方法。 2.辨别细胞融合与细胞杂交。 3.简述单克隆抗体的制备过程。 【学习重难点】 1.重点:动物细胞融合技术的概念、原理及方法;辨别细胞融合与细胞杂交;单克隆抗体的制备过程。 2.难点:辨别细胞融合与细胞杂交;单克隆抗体的制备过程。 【课前导忆】 写下植物体细胞杂交(原生质体融合)的原理和诱导方法。 动物细胞克隆培养的方法和要求。 【课堂任务】 任务一: 请阅读p31,完成以下问题 细胞融合的概念: 细胞杂交的概念: 细胞融合的诱导方法: 选择下列材料,为制备针对肝癌细胞的单克隆抗体提供思路 原理: 动物细胞的融合物理: 诱导方法化学: 生物: 应用: 【课堂练习】 1、人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,制备抗 HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,请分析回 答: (1)制备单克隆抗体过程中要用到_________和__________技术。

(2)制备单克隆抗体过程中,给小鼠注射的HCG相当于________,使小鼠产生分泌相应 ________的淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的______________免疫。 (3)在细胞内DNA合成一般有两条途径,主途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存 在的情况下,经酶催化作用合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。 ①.利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分,其中添加的_________ 成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。 ②.最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是___________________。 (4)此过程生产的单克隆抗体可以与______________特异性结合,从而诊断早孕。

细胞融合技术的发展过程

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。

细胞融合技术的发展及应用

#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

细胞工程在细胞融合技术上的应用

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

细胞工程简介 (1)

细胞工程 主讲人王文星 学前导引 本课程为必修考试课,理论授课32学时,期末考试闭卷 总成绩为100分:出勤+课堂提问占10%, 平时测验占20%,期末试卷占70%. 平时测验1~次,随堂考试,闭卷. 选用教材: 安利国,杨桂文.?细胞工程?第3版,科学出版社,2016 主要参考教材: 李志勇.?细胞工程?第2版,科学出版社,2010 殷红.?细胞工程?第2版,化学工业出版社,2013 第1章细胞工程简介 内容提要 一、定义五、主要研究内容 二、与其它生物工程的关系六、重要应用 三、发展历史七、本章小结 四、研究对象八、思考题 一、细胞工程定义 细胞工程:应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获取新型生物或特种细胞产品的一门科学技术。 广义的细胞工程:包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术,狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。 二、细胞工程与其它生物工程的关系 生物化学工程为基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程、酶工程、代谢工程提供产业化技术支持。

基因工程技术为细胞工程提供转基因细胞。 细胞工程技术为微生物工程、酶工程及工程产业化提供充足的 经过遗传改良和性状稳定的微生物、动植物细胞原料。 总结:细胞工程技术是现代生物工程技术各领域连接的桥梁和 纽带;与其它生物工程技术是密切联系,不可分割的有机整体。 三、细胞工程发展历史 细胞工程的理论基础是细胞学说和细胞全能性学说。 在植物学界,100年前,德国学者Haberlandt(1902)发表了着名 的论文《植物细胞离体培养实验》,提出了细胞全能性的观点。 20AD中叶,植物细胞组织培养与细胞的遗传操作相结合,发展 成为植物细胞工程。 20AD60s末兴起的植物单倍体技术是一项在植物育种上用途广 泛的细胞工程技术。 20AD90s以来,虽然基因工程成为生物技术的主流,但是细胞工 程并为失去独立存在价值,它继续在优良苗木繁育、农作物育种和 植物天然药物的开发中起着举足轻重的作用。 在动物学界,1907年美国学者哈里森等人采用盖玻片悬滴培养 蛙胚神经组织,存活数周,而且观察到生长现象,从而开创了动物细 胞培养的先河。 1965年,哈利斯和沃特金斯证明了灭活的病毒在控制的条件下 可以用来诱导动物细胞的融合。至此细胞融合作为一个重要的研究 领域已经引起人们的浓厚兴趣。 20AD70s初,诞生了细胞拆合工程。1972年,Prescott等人首先应用离心技术结合细胞松弛素B分离哺乳类细胞的胞质体获得成功,为研究哺乳类细胞核、质相互关系、细胞质基因的转移开创了新的途径。 近年来,细胞工程取得了迅速发展。如试管植物、试管动物、克隆动物、转基因生物反应器、干细胞等等。其中最具代表性的成就有:1977年,英国采用胚胎工程技术成功培育出世界首例试管婴儿。1997年英国利用成年动物体细胞首次克隆出绵羊“多莉”。2001年英国又宣布成功培育出世界首批转基因猪。2008年:美国科学家利用人胚胎干细胞可以在实验室培育出有携带氧功能的成熟红细胞,这个成果将可能解决个别血型血源紧缺的问题,也可帮助避免输血相关疾病的发生;美国研究人员在患糖尿病的老鼠身上做实验,将普通细胞转化成可分泌胰岛素的胰岛β细胞,减轻了病情。这一研究利用基因重组技术,实现不同种类成体细胞间直接转化,代表再生医学的重大进步。 细胞工程发展历史 2009年,马萨诸塞州总医院(MGH)的研究人员找到一种成功地体外培养肝细胞的方法,培养的肝细胞具有药物毒性筛选功能。研究报告详细介绍了肝细胞如何在高氧条件和无动物血清的条件下生长,并如何快速发挥正常肝脏所具有的功能。 2010年,科学家首次实现将多功能干细胞变成功能性人体肠道组织。 2011年,肿瘤的细胞免疫治疗研究进展:细胞免疫疗法能够靶向肿瘤细胞而不伤及正常组织细胞,并可产生免疫记忆来预防肿瘤复发,有可能成为肿瘤治疗的第四种方法。四、细胞工程的研究对象 细胞或其组成部分和构成的组织、器官等如染色体、细胞核、原生质体、整个细胞、受精卵、胚胎、组织或器官。 五、细胞工程的主要研究内容

2.1.1植物细胞工程的基本技术导学案

2.1.1植物细胞工程的基本技术 【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 2、尝试进行植物组织培养。 【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原则 【学习难点】植物组织培养的实验 课 前 案 读课本,独立完成下列问题 (要求:能准确写出关键词与句,以课本为准) 一、细胞工程 1.概念:应用 和 的原理和方法,通过 或 上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。 2.分类:根据操作对象不同,可分为 、 。 二、植物细胞的全能性 1、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。 2、植物细胞主要的增殖方式是 ,细胞分化是指 ,_____________________________________________________________________________原因是 。 3、全能性是指 ,表现为全能性的原因是 。 4.在理论上,生物的任何一个细胞都具有 ,但在生物的生长发育过程中,细胞并不表现 ,而是分化成各种 。 5.特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有 地表达出各种 ,分化形成 不同的细胞,从而构成生物体的不同 。 三、植物组织培养技术 1.原理:植物细胞具有 ,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成 的潜能。 2.过程: 离体植物的 ??→ ?脱分化 _ 组织??→ ?再分化幼根和芽或 胚状体 ??→ ?发育 完整植株。 3.细胞脱分化:已 的细胞经过诱导后,失去其特有的 而转变成未分化 细胞的过程。 4.植物组织培养:在 和 的条件下,将 的植物器官、组织、细 胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生 、丛芽,最终形 成完整植株。 四、胡萝卜的组织培养实验 1、实验原理 生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的,因而都含有该生物的全套的遗传信息,都 具有发育成完整个体的潜能。因此,植物体的根、茎、叶细胞都具有 ,在一定的营养和激素条件下,可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上,就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽,进而发育成 。 2、实验步骤 ①.将 用自来水充分洗净,削去外皮,并切成段。用酒精棉球擦手 。 ②.在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s 后,立即用 清洗2~3次,再用 处理30min 后,立即用无菌水清洗2~3次。 ③.用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后,在 瓷砖上,用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm 厚的横切片,再选取有 的部位,切取1 cm 。左右的小块。 ④.将 接种到培养基上,用锡箔纸封盖瓶口,并用橡皮筋扎紧。然后,在培养瓶上贴上标签,写明材料名称、接种日期和小组号。 ⑤.将接种后的胡萝卜组织块,放在 恒温避光条件下培养。4d 后,检查培养材料的污染情况;14d 后,观察愈伤组织的生长状况。然后,在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中,注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑥.培养一段时间后,将生长良好的 转接到分化培养基上,培养一段时间后,胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。然后将试管苗移栽到大田,培养成 。 五、植物体细胞杂交技术 1.概念:不同种植物的 ,在一定条件下融合成 ,并把杂种细胞培育成新的 的技术。 2.过程 离体的细胞果胶酶纤维素酶???→ ?不同细胞原生质体--------→原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。 【预习自测】 1、下列细胞的全能性最高的是 ( ) A 、植物的卵细胞 B 、植物的花粉 C 、被子植物的受精卵 D 、被子植物的叶肉细胞 2.下列属于组织培养的是 ( ) A .花粉培育成单倍体植株 B .芽发育成枝条 C .根尖分生区发育成成熟区 D .未受精的卵细胞发育成个体 3.组织培养的理论根据是 ( ) A .培养基中营养物质全面 B .细胞的全能性 C .细胞的分裂 D .细胞的分化 4.愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时,其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检.利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是 ( ) A 一种氨基酸 B .尿嘧啶核苷酸 C .胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D .葡萄糖

细胞工程试题及答案

专题2细胞工程 一、选择题 1.运用下列各种细胞工程技术培育生物新品种,操作过程中能形成愈伤组织的是()。 ①植物组织培养②植物体细胞杂交③动物细胞培养 ④转基因植物的培育 A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④ 2.生物技术的发展速度很快,已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡,以下较易成功“复生”野驴的方法是()。 A.将野驴的体细胞取出,利用组织培养技术,经脱分化、再分化,培育成新个体 B.将野驴的体细胞两两融合,再经组织培养培育成新个体 C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中,经孕育培育成新个体 D.将野驴的基因导入家驴的受精卵中,培育成新个体 3.下列关于细胞工程的叙述,错误的是()。 A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 D.某种植物甲、乙两品种的体细胞杂种与甲、乙两品种杂交后代的染色体数目相同 4.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织,下列叙述错误的是()。 A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B.该愈伤组织的细胞没有全能性 C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的 D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构

5.名为“我的皮肤”的生物活性绷带自从在英国诞生后,给皮肤烧伤病人带来了福音。该活性绷带的原理是先采集一些细胞样本,再让其在特殊的膜片上增殖。5~7天后,将膜片敷在患者的伤口上,膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口,并促进新生皮肤层生长,达到加速伤口愈合的目的。下列有关叙述中,不正确的是()。 A.“我的皮肤”的获得技术属于动物细胞工程 B.人的皮肤烧伤后会因人体第二道防线的破坏而导致免疫力下降 C.种植在膜片上的细胞样本最好选自患者本人 D.膜片能否把细胞顺利“释放”到伤口,加速患者自身皮肤愈合与细胞膜上的糖蛋白有关 6.既可用于DNA重组技术又可用于细胞融合技术的是()。 A.病毒 B.纤维素酶 C.聚乙二醇 D.质粒 7.培育农作物新品种的过程中,常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是()。 A.培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体 B.在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体 C.单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体 D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性 8.下列与细胞工程技术相关的表述中,不正确的是()。 A.植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍 B.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同 C.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同 D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性 9.经植物组织培养技术培养出来的植物一般很少有植物病毒危害,其原因在于()。 A.在组织培养过程中经过了脱分化和再分化,进行的是快速分裂和分化 B.人工配制的培养基上,植物病毒根本无法生存

细胞融合技术研究进展

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]。

PEG诱导细胞融合

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);

植物细胞工程的基本技术

2. 1.1 植物细胞工程的基本技术 课标要求 1、能力要求 1、理解和掌握植物组织培养的操作过程 2、理解和掌握植物体细胞杂交的操作过程 2、内容要求 1、理解植物细胞的全能性 2、了解植物细胞脱分化和再分化的结果 3、掌握植物组织培养的特点 4、理解植物体细胞杂交和植物细胞培养的联系 知识网络体系 重难热点归纳 1、理解细胞全能性的概念,把握细胞全能性的特点: 细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来,体细胞核内基因与受精卵一样,因此都具有全能性。分化的体细胞之所以没有表达出全能性,是因为基因选择性表达。在离体和适当的条件下,分化的体细胞也能表达其全能性。全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞。 2、植物组织培养操作的特点: (1)选择外植体时,由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。花和幼嫩的组织脱分化较为容易,而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分,因为形成层细胞易脱分化。 (2)消毒。植物组织培养要想取得成功,必须有效防止细菌等的污染。因为如果培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖得更快,而且它们会产生毒素,使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。 (3)光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时,需避光处理。愈伤组织再分化形成植物幼苗时,需光照处理。

细胞工程技术制药的研究与进展

摘要 细胞工程制药是细胞工程技术在制药工业方面的应用。所谓细胞工程,就是以细胞为单位,按人们的意志,应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术,有目的地进行精心设计,精心操作,使细胞的某些遗传特性发生改变,达到改良或产生新品种的目的,以及使细胞增加或重新获得产生某种特定产物的能力,从而在离体条件下进行大量培养、增殖,并提取出对人类有用的产品的一门应用科学和技术。它主要由上游工程(包括细胞培养、细胞遗传操作和细胞保藏)和下游工程(即将已转化的细胞应用到生产实践中用以生产生物产品的过程)两部分构成。当前细胞工程所涉及的主要技术领域包括细胞融合技术、细胞器特别是细胞核移植技术、染色体改造技术、转基因动植物技术和细胞大量培养技术等方面。 动物细胞工程制药的研究现状 动物细胞工程制药主要涉及细胞融合技术、细胞器移植尤其是核移植技术、染色体改造技术、转基因技术和细胞大规模培养技术等。 细胞融合是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。可用于生产新的物种或品系及产生单克隆抗体等。 在我国目前动物细胞工程的发展中,技术最成熟的当数细胞融合。其中淋巴细胞杂交瘤在国内已普遍开展,并培育了许多具有很高实用价值的杂交瘤细胞株系,它们能分泌产生在诊断和治疗病症方面发挥重要作用的单克隆抗体。如甲肝病毒单克隆抗体、抗人IgM单克隆抗体、肿瘤疫苗等可用于治疗疾病;抗人结肠癌杂交瘤细胞系分泌的单克隆抗体、抗M-CSFR(Macrophage Colony-Stimulating Factor Receptor,巨噬细胞集落刺激因子受体)胞外区的单克隆抗体等则对诊断疾病具有重要价值。由于技术已趋成熟,目前许多单克隆抗体已经进入产业化的生产阶段。 核移植就是将一个动物的细胞核,移植到卵细胞中,并发育生长。核移植技术可用于具有良好发展前景的生物反应器的制备。其中乳腺生物反应器的研制是最为看好的一个转基因制药方向。利用转基因动物乳腺作为生物反应器,生产基因工程人类蛋白质药物,其成本较微生物发酵、动物细胞培养生产基因工程药物大大降低。但十

相关主题
相关文档 最新文档