动物细胞工程

动物细胞工程动物细胞与组织培养课件汇报人：2024-01-10•动物细胞工程概述•动物细胞培养技术•动物细胞与组织的体外培养目录•动物细胞工程的应用案例•展望与挑战01动物细胞工程概述定义与特点定义动物细胞工程是以动物细胞为研究对象，通过细胞培养、细胞融合、基因转移等技术手段，实现动物细胞和组织的体外培养、繁殖和生产，以及动物疾病治疗和生物医学研究的技术。

特点动物细胞工程具有高度的技术性、复杂性和应用性，涉及多个学科领域，如生物学、医学、生物工程等。

它能够实现动物细胞的体外大规模培养，生产出大量的生物制品，如疫苗、单克隆抗体等，为人类疾病预防和治疗提供重要的技术支持。

利用动物细胞大规模培养技术，生产出大量的疫苗、单克隆抗体等生物制品，用于疾病的预防和治疗。

生物制品生产通过动物细胞培养和基因工程技术，实现新药的筛选和开发，提高药物研发的效率和成功率。

药物筛选与开发利用动物细胞工程技术，体外培养出人体组织和器官，用于移植和修复人体损伤的组织和器官。

组织工程通过动物细胞培养和基因工程技术，建立各种疾病模型，用于疾病的发病机制研究和药物筛选。

疾病模型建立动物细胞工程的应用德国科学家Rudolf Virchow首次提出“细胞来源于细胞”的著名论断，为动物细胞工程的发展奠定了基础。

1907年美国科学家Graham和Milstein首次成功实现了哺乳动物细胞的体外培养，开启了动物细胞工程的新篇章。

1958年美国科学家Kohler和Milstein首次成功制备出了单克隆抗体，为动物细胞工程在生物制品生产领域的应用奠定了基础。

1975年随着基因工程技术的发展和应用，动物细胞工程进入了一个新的发展阶段，实现了基因转移和基因编辑等先进技术的应用。

1990年代动物细胞工程的发展历程02动物细胞培养技术细胞生存和增殖条件动物细胞培养需要提供适宜的温度、湿度、pH值、营养物质等条件，以维持细胞的生存和增殖。

细胞贴壁与生长动物细胞在培养过程中需要贴附在培养器皿的表面才能生长，因此需要选择适当的细胞培养器皿和贴壁介质。

《动物细胞工程》讲义一、动物细胞工程的概念动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，在细胞水平上进行的操作，以获得人们所需要的生物产品或细胞本身。

它是现代生物技术的重要组成部分，涵盖了细胞培养、细胞融合、细胞核移植、胚胎移植等多个方面。

二、动物细胞培养（一）基本原理细胞培养的基本原理是细胞的增殖。

细胞在适宜的环境中，能够吸收营养物质，进行新陈代谢，并通过分裂增加数量。

（二）培养条件1、无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常还会添加一定量的抗生素，以防止培养过程中的污染。

2、营养物质：包括糖、氨基酸、无机盐、维生素等，这些物质要按照细胞所需的种类和量进行精确配置。

3、适宜的温度和 pH：哺乳动物细胞的培养温度一般在 365℃左右，pH 则在 72 74 之间。

4、气体环境：细胞培养所需的气体主要有氧气和二氧化碳，氧气用于细胞呼吸，二氧化碳则用于维持培养液的 pH。

（三）培养过程1、取材：通常从动物的组织或器官中获取细胞，如从胚胎或幼龄动物的器官组织中获取细胞，其分裂能力更强。

2、原代培养：将取得的组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使其分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，放入培养瓶中培养。

3、传代培养：当细胞贴满瓶壁时，需要用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱落下来，然后分瓶继续培养。

三、动物细胞融合（一）概念动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

（二）诱导融合的方法1、物理法：如电激融合法。

2、化学法：常用的诱导剂是聚乙二醇（PEG）。

3、生物法：如灭活的病毒。

（三）应用1、制备单克隆抗体：这是动物细胞融合技术最突出的应用。

2、用于基因定位和染色体转移等研究。

四、单克隆抗体（一）概念单克隆抗体是由单个 B 淋巴细胞经过无性繁殖形成的细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。

（二）制备过程1、给小鼠注射特定的抗原，使其发生免疫反应，产生能分泌特定抗体的 B 淋巴细胞。

动物细胞工程技术的原理是动物细胞工程技术是一种应用生物学、遗传学和工程学原理和方法，通过对动物细胞进行体外培养和基因改造，以实现对动物细胞特性的调控和改变。

该技术可以用于研究和应用领域，如疾病模型建立、药物筛选、生物产物的生产等。

动物细胞工程技术的原理可以分为以下几个方面：1. 细胞培养基和培养条件的优化：为了使动物细胞在体外能够正常生长和繁殖，需要提供适合的培养基和培养条件。

培养基中包含各种营养物质，如氨基酸、糖类、维生素等，以满足细胞的生长需求。

同时，培养条件包括温度、湿度、气体含量等因素的调控，以创造适合细胞生长的环境。

2. 细胞的定向培养和扩增：为了得到大量的目标细胞，需要对其进行定向培养和扩增。

这包括合理控制细胞的密度、愈伤组织的形成和分化、细胞的成熟和分裂等过程。

常用的培养方法包括贴壁培养、悬浮培养和生物反应器培养等。

3. 基因工程技术：基因工程技术是动物细胞工程技术的核心和关键。

通过基因工程技术，可以对动物细胞的基因进行改造和调控，实现特定基因的表达或静默。

主要的基因工程技术包括DNA重组技术、RNA干扰技术、基因敲除技术、基因转导技术等。

这些技术可以通过转染或转化等方法将外源基因或RNA分子导入细胞内，以改变细胞的特性。

4. 细胞分化和功能组织的构建：在动物细胞工程技术中，可以通过控制细胞分化和组织形成过程，构建具有特定功能的细胞和组织。

通过合适的生长因子、培养基和培养条件，可以使细胞向特定方向分化，并形成具有相应功能的组织结构。

这可以应用于人工器官、组织工程等领域。

5. 质控和纯化技术：在动物细胞工程技术中，质控和纯化技术是非常重要的环节。

质控技术可以用于监测细胞的生长状态和表达情况，以保证细胞的质量和稳定性。

纯化技术可以用于提取和纯化所需的生物产物，以获得高纯度的产品。

综上所述，动物细胞工程技术的原理是通过优化细胞培养基和培养条件，定向培养和扩增细胞，应用基因工程技术对细胞基因进行改造和调控，控制细胞分化和构建功能组织，进行质控和纯化等环节，以实现对动物细胞特性的调控和改变。

《动物细胞工程》讲义一、动物细胞工程的定义和范围动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，在细胞水平上进行的遗传操作以及细胞和组织培养技术，以改造细胞、创造新的生物品种或生产生物产品的一门综合性科学技术。

其范围涵盖了细胞培养、细胞融合、细胞核移植、胚胎移植、细胞重组、转基因动物等多个方面。

二、动物细胞培养技术（一）基本原理细胞培养是动物细胞工程的基础，其原理是细胞具有分裂和生长的能力。

在适宜的条件下，细胞可以不断增殖并保持一定的生理特性。

（二）培养条件1、无菌环境：防止微生物污染是细胞培养成功的关键。

2、合适的培养基：包含细胞生长所需的营养物质，如氨基酸、维生素、无机盐等。

3、适宜的温度和 pH：一般来说，培养温度在 37℃左右，pH 在 72 74 之间。

4、气体环境：通常需要 95%的空气和 5%的二氧化碳，二氧化碳用于维持培养基的 pH 稳定。

（三）培养过程1、取材：从动物体内取出组织或器官，进行处理以获得单细胞。

2、原代培养：将获得的细胞直接培养，这是细胞培养的第一代。

3、传代培养：当原代培养的细胞生长到一定密度时，进行分瓶培养。

（四）应用1、生物制品的生产，如疫苗、抗体等。

2、细胞生物学和分子生物学的研究。

3、药物筛选和毒性测试。

三、细胞融合技术（一）原理细胞融合是指两个或多个细胞通过物理、化学或生物方法融合成一个杂种细胞的过程。

其原理基于细胞膜的流动性。

（二）方法1、病毒诱导融合：使用某些病毒，如仙台病毒，促使细胞膜融合。

2、化学诱导融合：常用的化学试剂有聚乙二醇（PEG）。

3、电融合：通过电场作用使细胞排列紧密接触，进而融合。

（三）应用1、单克隆抗体的制备：将免疫小鼠的 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，分泌单克隆抗体。

2、细胞遗传和细胞免疫的研究。

四、细胞核移植技术（一）原理细胞核移植是将一个细胞的细胞核移植到另一个去核的细胞中，使其发育成一个新的个体。

这基于细胞核的全能性，即细胞核包含了生物体发育所需的全部遗传信息。

动物细胞工程第一章动物细胞工程概论一、动物细胞工程的概念1.动物细胞工程的定义动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的技术方法对动物细胞进展各种操作并使其在体外生长、增殖、分化以生产有用产品或引向成体化〔产生型生物个体〕的技术体系，是生物技术〔生物工程〕的重要组成局部。

狭义细胞工程指对细胞个体进展的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进展的各种操作。

2.动物细胞工程争论的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的争论。

(1)狭义细胞工程：争论体外分别、培育、增殖、分化动物细胞的条件以及保存、操作及利用动物细胞的工艺技术体系。

(2)组织工程：争论体外培育、增殖动物组织的条件以及保存、操作及利用动物组织的工艺技术体系。

(3)器官工程：争论体外培育、增殖器官的条件以及保存、操作及利用动物器官的工艺技术体系。

(4)动物胚胎工程：争论动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。

3.动物细胞工程争论的意义(1)是动物生殖的重要技术手段加快动物生殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物 (2)是人类关心生殖技术的重要组成局部体外受精—胚胎移植技术，可以抑制雄性不育和雌性不孕；(3)是动物遗传育种的重要技术手段对精子或卵子进展遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使假设干个动物性状进展有机组合，产生的生物个体；(4)生产药物直接培育细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进展遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物〔生物反响器〕；(5)保存珍惜动物资源由于动物克隆技术的成功，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生命个体，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生物种群(6)供给人类器官移植的材料人类器官移植进展很快，目前可以进展心脏、肝、肾脏移植，可以进展皮肤、角膜、骨髓细胞移植。

三、动物细胞工程讲授的主要内容1.动物细胞、组织培育2.动物细胞融合3.动物细胞重组4.向细胞内引入高分子物质5.动物细胞冷冻保存6.动物胚胎工程四、动物细胞工程试验〔实习〕内容1.试验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培育用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分别与培育4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培育细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程争论取得的重要进展1.采集、冷冻与人工授精技术的成熟和进展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了根底；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培育技术的成功，使人们在体外完成动物生殖过程成为可能；3.体外受精与胚胎移植技术的成功，产生了试管婴儿，试管牛，试管猪，试管山羊，试管兔；4.细胞核移植技术的成功，使人们克隆高等哺乳动物的梦想得以实现体细胞核移植、胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植技术的成功，为克隆动物和转基因动物生产供给了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分别、体外扩增与诱导分化争论的成功，为人类医学进展供给了贵重的材料；胚胎干细胞，胰腺干细胞，神经干细胞，骨髓干细胞，皮肤干细胞，角膜干细胞6.转基因细胞〔细胞转染基因〕技术的成功，为转基因动物的生产制造了条件；7.胚胎嵌合技术一种或两种动物胚胎共同生长发育形成一个生物个体的技术，即在一个生物体内，含有来源于两个不同胚胎的细胞和组织；8.细胞融合技术将两种或两种以上的细胞融合，形成一个具有性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。

第2章细胞工程第2节动物细胞工程一、动物细胞培养1.概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。

2.原理：细胞增殖3.地位：动物细胞工程的基础4.关键操作：原代培养和传代培养。

（一）动物细胞培养的条件1.营养（1）成分①已知成分将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。

①未知成分使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。

（2）培养基的物理性质培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。

2.无菌、无毒的环境①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理；①在无菌环境下进行操作；①还需要定期更换培养液。

3.温度、pH和渗透压（1）适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5①为宜。

（2）适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。

（3）适宜的渗透压：维持适宜渗透压的目的维持细胞正常的形态和功能。

4.气体环境（1）组成：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。

（2）气体作用：①O2：O2是细胞代谢所必需的；①CO2：CO2的主要作用维持培养液的pH。

（二）动物细胞培养的过程①原代培养：将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。

①传代培养：将分瓶后的细胞培养称为传代培养；①细胞贴壁：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁；①接触抑制：当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。

1.取动物组织（1）取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。

（2）取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。

2.制成细胞悬液（1）制成细胞悬液的步骤：①将组织分散成单个细胞；①用培养液将细胞制成细胞悬液。

（2）将组织分散成单个细胞的原因：①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；①能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。

动物细胞工程基础动物细胞工程是一门涉及生物学、细胞生物学和遗传工程等多个领域的交叉学科。

它的目标是利用分子生物学和基因工程技术来研究和改造动物细胞的性质和功能。

动物细胞工程在医学、农业和生物技术领域有着广泛的应用，包括疾病治疗、疫苗研发、转基因动物的制备以及生物药物的生产等。

细胞工程技术可以用于改变动物细胞的基因组成，从而改变细胞的性状和功能。

其中最常见的技术是基因敲入和基因敲除。

基因敲入是将外源基因转入细胞内，以改变细胞的性状或实现特定的功能。

基因敲除是通过靶向编辑基因组，使其产生缺失或突变，进而研究基因的功能和作用机制。

抗体工程是动物细胞工程的一个重要应用领域。

研究人员可以利用动物细胞工程技术，将抗体基因导入细胞中，并通过细胞培养和纯化技术来生产大量的单克隆抗体。

这些单克隆抗体可以用于治疗癌症、自身免疫性疾病和传染病等领域，具有广泛的应用前景。

动物细胞工程还可以应用于疾病治疗。

通过细胞工程技术，科学家可以将正常的基因导入到病人的细胞中，以修复病人体内的基因缺陷或突变。

这种方法被称为基因治疗，可以用于治疗一些遗传性疾病、癌症和免疫性疾病等。

此外，动物细胞工程还可以用于生物药物的生产。

许多生物药物，如蛋白质药物和抗体药物，需要利用动物细胞进行生产。

研究人员可以将目标基因导入到动物细胞中，并利用细胞培养技术来生产大量的生物药物。

在动物细胞工程中，细胞培养技术是非常重要的。

细胞培养是指将动物细胞从体内或体外取出，培养在含有营养物质和生长因子的培养基中。

通过细胞培养，可以使细胞生长和分裂，从而获取足够数量的细胞用于进一步的实验和应用。

然而，动物细胞培养也面临一系列的挑战。

首先，动物细胞培养的成本较高，需要较高的培养基和设备投入。

其次，动物细胞在体外培养中容易失去染色体完整性和细胞特征，这可能会对研究结果产生一定的影响。

此外，细胞培养过程中还存在细胞污染和细胞变异等问题，这些都需要科学家们进行进一步的研究和解决。

第52讲动物细胞工程课标内容(1)阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。

动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

(2)阐明动物细胞核移植一般是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。

(3)阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

(4)概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。

(5)简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。

考点一动物细胞培养1.动物细胞培养原理：细胞增殖(1)地位动物细胞工程常用的技术有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。

其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

(2)培养条件一般用液体培养基(3)培养过程(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。

①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。

②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。

(2)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。

细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

2.干细胞培养及其应用(1)营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制。

(2023·海南卷，7A)(×)提示会发生接触抑制。

(2)进行动物细胞培养时，血清应经过高温处理后加入培养基。

(2022·湖北卷，7C)(×)提示高温会使血清含有的促进细胞生长和增殖所需要的营养物质失活，而使培养的动物细胞生长缓慢等。

(3)培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳。

(2022·江苏卷，14B)(√)动物细胞培养和植物组织培养的比较考向1结合动物细胞培养，考查社会观念1.(2024·西安高新一中质检)如图为实验小鼠皮肤组织进行细胞培养的过程，下列叙述正确的是()A.动物细胞培养体现了动物细胞的全能性B.乙过程对皮肤组织可用胃蛋白酶处理C.丙过程为原代培养，遗传物质一定不变D.丁过程中某些细胞可能会无限增殖答案 D解析动物细胞培养没有体现动物细胞的全能性，A错误；乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理，B错误；丙过程属于原代培养，此过程的细胞大部分能保持正常的二倍体核型，有些细胞的遗传物质也可能发生改变，C错误；丁过程属于传代培养，此过程少数细胞会发生突变，朝着癌细胞方向发展，可能会无限增殖，D正确。