动物细胞工程
细胞工程第一讲
一、概述
1、细胞工程（cell engineering ）定义
应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的原理方法与技术，按照人们的需要，在细胞水平上进行遗传操作，包括细胞融合、核质移植等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。
2、细胞工程的研究内容
（1）动植物细胞和组织培养
植物细胞培养主要用于育种和代谢产物制备，日本等国家用生物反应器培养人参细胞生产有效药用成分。
动物细胞培养用于制备单克隆抗体、疫苗、生长因子等。
（2）细胞融合
改良性状，培育新品种
（3）染色体工程
细胞工程 动植物细胞和组织培养
细胞融合 染色体工程
胚胎工程 细胞遗传工程 器官培养 组织培养
细胞培养
（快速繁育和产物大量制备） （改良性状，培育新品种） （培育新品种，单倍体和多倍体）
（获得人们需要的成体） （无性繁殖，改变性状） 克隆 转基因技术
主要用于培育单倍体或多倍体新品种，如四倍体小麦，八倍体小黑麦
（4）胚胎工程
主要是获得人们需要的成体
如：胚胎分割技术、胚胎融合技术、卵核移植技术、体外授精技术等最成功应用于畜牧业获得优良品种与胚胎保存
对人类来说主要用于不孕症获得试管婴儿
（5）细胞遗传工程
克隆：无性繁殖，动物克隆指经无性繁殖而产生遗传性状完全相同的后代个体。
转基因技术：将外源基因整合到生物体内，能够表达并稳定遗传给后代的实验技术。
3、细胞工程的优势
（1）避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞。
（2）不仅可以在植物与植物之间、动物与动物之间、微生物与微生物之间，甚至可以在三者之间形成前所未有的杂交物种。
4、细胞工程发展
（1）萌芽阶段---理论渊源和早期的尝试（20世纪初-30年代中期）德国植物生理学家Haberlandt在1902年提出植物细胞的全能性。认为植物细胞有再生出完整植株的潜在能力。
美国生物学家Harrison 是公认的动物组织培养的创始人，1907年，以淋巴液为培养基观察了蛙胚神经细胞突起的生长过程，
首创了体外组织培养法。
（2）奠基阶段---离体培养技术的建立（ 20世纪30年代中期-50年代中期）
1934年美国植物生理学家White通过培养番茄根，建立活跃生长的无形繁殖系，并且在28年间转接培养1600代仍能生长。并正式提出植物细胞全能性学说。
1940年，Earle建立无限传代的小鼠结缔组织L细胞系；
1954年，美国微生物学家索尔克利用原代培养的猴肾细胞制备脊髓灰质炎疫苗并进入工业化生产。
（3）蓬勃发展阶段---各种新物种的出现（20世纪50年代末-至今）1958年，利用胡萝卜髓细胞形成了体细胞胚，并发育成完整植株。
1960年，植物原生质体和体细胞杂交成功。在育种及次生代谢产物生产方面飞速发展，
1958年，冈田善雄灭活的仙台病毒诱导肿瘤细胞融合，开创了细胞融合的崭新领域。
三色鼠：
绵山羊：
5、细胞工程的应用
（1）粮食与蔬菜生产
利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今人类受益最多的一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平，培育出的水稻品种或
品系有近百个，小麦有30个左右。培育的新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。
（2）园林花卉
植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的变化。
如：世界兰花市场上有150多种产品，其中大部分都是用快速繁殖技术得到的试管苗。从此，市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制。至今，已报道的花卉试管苗有360余种。已投入商业化生产的有几十种。我国对康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫罗兰等品种的研究较为成熟，有的也已商品化，并有大量产品销往港澳及东南亚地区。
（3）临床医学与药物
单克隆抗体并已成功地应用于临床治疗，主要是针对一些还没有特效药的病毒性疾病，尤其适用于抵抗力差的儿童。
人类体外受精技术的日趋成熟，使人类对生育活动有了较大的选择余地，促进优生优育，提高人口素质，也为不孕症患者或不宜生育的人带来福音。
生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质，抗体等，是生物体内代谢的中间产物或分泌物。过去制备疫苗是从动物组织中提取，得到的产量低而且很费时。现在，通过培养、诱变等细胞工程或细胞融合途径，不仅大大提高了效率，还能制备出多价菌苗，可以同时抵御两种以上的病原菌的侵害。
（4）繁育优良品种
目前，人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产，使优良公畜、禽的交配数与交配范围大为扩展，并且突破了动物交配的季节限制。
另外，可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞与精子，在体外受精，然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内，繁殖优良新个体。
综合利用各项技术，如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等，在细胞水平改造卵细胞，有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。
6、细胞工程产业化发展前景
（1）新兴高技术产业（2）细胞工程产品的应用人生长激素、促红细胞生成素、溶血栓药物、MAb
（3）医学治疗基因治疗、人造器官、干细胞治疗、体细胞治疗、抗癌免疫细胞治疗
二、体外培养细胞的分型
1、悬浮型细胞（suspend cell）
不需要贴附在支持物上，而是呈悬浮状态生长。
细胞悬浮生长时胞体为圆形。细胞悬浮培养的优点是细胞生存空间大,生长时间长,能繁殖出大量细胞。观察细胞病变时不如贴壁细胞方便。
2、贴壁型细胞（anchorage-dependent cell）
细胞必须贴附在某一固相支持物上才能生长。
贴壁型细胞又分为4种
1）上皮型细胞（epithelium）：细胞呈扁平不规则多角形，中间有细胞核，彼此紧密连接。
2）成纤维型细胞（fibroblast）：细胞贴壁后呈梭形或不规则三角形。
3）游走型细胞（wandering）：细胞质常伸出伪足或突起，呈活跃的游走或变形运动，分散生长不连接成片。
4）多形型细胞（polymorphic）：呈多角形，并伸出很长的神经纤维，很难确定其形状。
三、动物细胞的特点
1、动物细胞比微生物细胞大，无细胞壁。
2、动物细胞倍增时间长，生长缓慢，易污染。
3、培养过程需氧少，对机械搅拌或剪切力敏感。
4、动物细胞间主要以聚集体形式存在。
5、原代细胞一般繁殖50代左右即退化死亡。
四、动物细胞培养的定义
动物细胞与组织培养是从动物体内取出细胞或者组织，模拟体内的生理环境，在无菌、适温和丰富的营养条件下，使离体细胞或者组织生存、生长并维持结构和功能的一门技术，是动物细胞工程的基础。
五、动物细胞培养的基本条件
1、培养工具
2、培养器皿
细胞培养板、培养瓶
3、培养条件
（1）温度：37℃
偏离这一温度，细胞的正常代谢就会受到影响，甚至造成细胞的死亡。总的来说，细胞对低温的耐受力比对高温的耐受力强。温度不超过39度是，代谢强度与温度成正比；39-40度历时1小时，会受到损伤，但仍可能恢复；41-42度，会受到严重损伤；43度以上时，细胞全部杀死。
（2）pH：7.2-7.4
不同细胞对pH的要求不一样。但总起来说，原代细胞对pH的耐受差，而传代细胞和肿瘤细胞对pH变动的耐受强。低于6.8或高于7.6都会对细胞产生不利的影响，严重时导致细胞蜕变或死亡。
（3）气体：氧，二氧化碳
氧气参与三酸酸循环，产生能量供给细胞生长、增殖、及合成所需的细胞成分。但是不能过高或过低，过低时影响生长代谢，过高时产生细胞毒性。
二氧化碳对于调节培养液的pH至关重要。
碳酸氢钠调节pH，NaHCO3+H2O=Na+ HCO3-+H2O=Na+ + CO2 + H2O + OH-（4）渗透压
4、细胞培养常用液体
1）水: 配制各种培养液必需用纯水或新蒸馏的三蒸水。
2）平衡盐溶液（balanced salt solution, BSS）: 平衡盐溶液主要是由无机盐、葡萄糖组成，它的作用是维持细胞渗透压平衡，保持pH稳定及提供简单的营养。
3）消化液：胰蛋白酶(胰酸)溶液是一种常用的细胞消化液，原代培养时用于处理组织块，使细胞分离下来。传代时用胰蛋白酶使培养细胞离开所贴附的培养瓶表面，并分散成单个细胞。
4）pH调整液：常用的有HEPES液和NaHCO3溶液。
5）常用的是青链霉素，俗称“双抗溶液”。青霉素主要是对革兰阳性菌有效，链霉素主要对革兰阴性菌有效。加入这两种抗生素可预防绝大多数细菌污染。通常使用青霉素终浓度0.007-0.008g/100ml,链霉素终浓度0.01g/100ml。一般配制成100倍浓缩液，可用PBS 或培养基配制。
5、天然培养基（natural medium)
血清成分
由血浆去除纤维蛋白而形成的一种很复杂的混合物，血清中含有各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生长因子、激素、无机物等，这些物质能促进细胞生长增殖。
血清种类
胎牛血清（fetal calf serum）, 新生犊牛血清（newborn calf serum）, 小牛血清（calf serum）, 马血清（horse serum）,兔血清（rabbit serum）,羊血清（sheep serum）,人血清（human serum）
血清的灭活
血清经56℃水浴30min，以避免血清中的补体成分对细胞的毒性作用。
血清的主要作用
1）提供基本营养物质：氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等，是细胞生长必须的物质。
2）提供激素和各种生长因子：胰岛素、肾上腺皮质激素（氢化可的松、地塞米松）、类固醇激素（雌二醇、睾酮、孕酮）等。生长因子如成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。
3）提供结合蛋白：结合蛋白作用是携带重要地低分子量物质，如白蛋白携带维生素、脂肪、以及激素等，转铁蛋白携带铁。结合蛋白在细胞代谢过程中起重要作用。
4）提供促接触和伸展因子使细胞贴壁免受机械损伤。
5）对培养中的细胞起到某些保护作用：有一些细胞，如内皮细胞、骨髓样细胞可以释放蛋白酶，血清中含有抗蛋白酶成分，起到中和作用。
6、合成培养基组成
1. 氨基酸
组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异，但
有几种氨基酸细胞自身不能合成，必须依靠培养液提供，这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺时，细胞生长不良而死亡。
2．维生素
维持细胞生长的生物活性物质，在细胞代谢中起调节及控制作用。在细胞培养中，尽管血清是维生素重要来源，但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。
许多维生素参与构成各种酶的活性基团的成分，没有它们，酶便没有活性，代谢活动将无法进行。
VA是细胞合成糖蛋白时寡糖基的载体，对上皮细胞有重要的维护作用。VD参与调节钙的吸收。VE是抗氧剂，可防止组成生物膜的磷脂中不饱和脂肪酸被氧化。VK缺乏会引起低凝血酶原及凝血时间延长。叶酸是合成四氢叶酸的重要原料，四氢叶酸在核酸的生物合成和蛋白质的生物合成过程中起重要作用。
生物素是一些特异羧化酶的组成部分，参与糖代谢和脂肪酸的合成过程。
3．碳水化合物
碳水化合物是细胞生长主要能量来源，其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。 4．无机离子
钠、钾、镁、钙、磷等基本的无机离子，这些都是细胞组成所必须并参与细胞的代谢。
7、合成培养基的种类
天然培养基虽然营养丰富，能有效促进细胞在体外的生长增殖，但存在成分复杂、批次间差异大、易污染、制备过程繁琐等种种问题。合成培养基是根据细胞所需营养成分的基础上，用化学物质人工模拟合成的。
TC199 DMEM RPMI1640 McCoy5A F12
六、细胞培养的基本技术
1、原代培养(primary culture) ：
又叫初始培养，指由机体取得材料（细胞、组织或器官），培养到第一次传代前，即为原代培养。
特点:
一般持续1一4周
此期细胞呈活跃的移动，可见细胞分裂，但不旺盛。
初代培养细胞与体内原组织在形态结构和功能活动上相似性大。
细胞群是异质的（heterogeneous），也即各细胞的遗传性状互不相同，细胞相互依存性强。
2、原代培养步骤
取材剪碎解离释放细胞细胞培养
3、原代培养取材应注意的问题
?取材的部位
?所取材料是否保持活性
?材料处理是否得当
?无菌操作
?若路途较远取材后立即冷却
4、传代培养（subculture ）
将原代培养的细胞分离、稀释并接种到含有新鲜培养基的新培养容器内继续培养，该过程叫做传代培养。
5、细胞为什么要进行传代？
随着培养时间的延长和细胞不断分裂，一则细胞之间相互接触而发生接触性抑制，或者生长空间不足，生长速度减慢、停止甚至死亡；
另一方面也会因营养物不足和代谢物积累而不利于生长或发生中毒。
细胞系（cell line）：原代培养物经首次传代成功即成细胞系，由原先存在于原代培养物中的各种细胞类型所组成。
细胞株（cell strain）：通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物称为细胞株。细胞株的特殊性质或标志必须在整个培养期间始终存在。
有限细胞株（finitecell strain）：不能继续传代或传代数有限。连续细胞株（continuous cell strain）：可以连续传代。
对于人类肿瘤细胞，在体外培养半年以上，生长稳定，并连续传代的即可称为连续性株或系。
细胞克隆技术（cell cloning）
又称单细胞克隆（single cell cloning）或单细胞培养（single cell culture），把单个细胞从群体内分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。
动物体细胞核移植技术
动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
细胞拆合技术
将细胞核和细胞质用某种方法拆开，然后再把分离的细胞核和胞质体重新组合成一个新细胞。把从细胞中分离出来的染色体或基因转入另一个细胞中，赋予重建的细胞以某种新的功能，这属于染色体导入或基因转移的技术范畴。
体外受精--胚胎移植技术（In vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）
指精子与卵子在体外受精形成受精卵，发育至4-8个细胞期（如条件允许，可发育至囊胚）时移植入子宫腔，并在子宫内着床、生长至足月。
7、细胞的冻存和复苏
保存细胞的一种方法
原理：在不加任何条件下直接冻存细胞时，细胞内和外环境中的水都会形成冰晶，能导致细胞内发生机械损伤、电解质升高、渗透压改变、脱水、pH改变、蛋白变性等，能引起细胞死亡。
如向培养液加入保护剂，可使冰点降低。
在缓慢的冻结条件下，能使细胞内水份在冻结前透出细胞。
液氮中冻存1-2年后，细胞存活率80%-90%。
常用的保护剂为二甲亚砜（DMSO）和甘油。
基本原则：慢冻快融。
8、细胞的冻存步骤
1、消化细胞，将细胞悬液收集至离心管中。
2、1000rpm离心10分钟，弃上清液。
3、沉淀加含保护液的培养基，计数，调整至5×106/ml左右。
4、将悬液分至冻存管中，每管1 ml。
5、将冻存管口封严。
6、贴上标签，写明细胞种类，冻存日期。
7、按下列顺序降温：室温→4℃（20分钟〕→冰箱冷冻室（30分钟）→低温冰箱（－30℃ 1小时）→气态氮（30分钟）→液氮。
9、细胞的复苏步骤
1、准备一个茶缸或1000ml的烧坏，内装2/3杯37℃的温水。
2、从液氮中取出冻存管、迅速置于温水中并不断搅动。使冻存管中的冻存物在1分钟之内融化。
3、打开冻存管，将细胞悬液吸到离心管中。
4、1000rpm离心10分钟，弃去上清液。
5、沉淀加10ml培养液，吹打均匀，再离心10分钟，弃上清液。
6、加适当培养基后将细胞转移至培养瓶中，37℃培养，第二天观察生长情况
思考题
?动物细胞培养的培养基主要有哪几类？各有何特点？
?动物原代细胞培养取材时应注意哪些问题？
?动物细胞培养时为什么要进行传代？传代方法及适用范围是
什么？
动物细胞工程知识点
动物细胞工程12月20日 动物细胞工程常用技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。 一、动物细胞培养 1、定义：就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。 2、原理：细胞增殖 3、过程 分散成单个细胞， 制成细胞悬液 注意： ①10代以内细胞保持正常的二倍体核型，无突变发生，常用于实践或冷冻保存。 ②超过50代，极少数细胞突破自然寿命极限，突变成癌细胞，具有无限增殖能力；若超过50代，细胞不再增殖，全部死亡，则说明细胞没有发生癌变。 ③分瓶之前，称原代培养；出现接触抑制用胰蛋白酶处理，再分瓶培养为传代培养。 思考回答： ⑴、为什么选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养? 答：其细胞的分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。 ⑵、动物细胞培养需要脱分化吗?为什么? 答：不需要。因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以没有类似植物组织培养的脱分化过程，要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。 ⑶、进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分?用胃蛋白酶行吗? 答：主要是蛋白质，不行，因为胃蛋白酶作用的适宜PH约为2，当ＰＨ大于6时就会失去活性，多数动物细胞培养适宜PH为7.2－7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。（胰蛋白酶作用的适宜PH为7.2－8.4，胰蛋白酶活性较高） ⑷、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗?为什么?
答：胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质，长时间作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤，因此必须控制好消化时间。 ⑸、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？ 不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体 4、重要概念 ①细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 产生原因：培养贴附性细胞时，细胞要能够贴附于底物上才能生长增殖。 培养要求：培养瓶或培养皿内表面光滑、无毒，易于贴附。 ②细胞的接触抑制：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。 ③原代培养：动物组织消化后的初次培养 ④传代培养：原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。 5、培养条件： ⑴无菌无毒环境：无菌——对培养液和所有培养用具进行无菌处理；在细胞培养液中添加一定量的抗生素。；无毒——定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累对自身造成危害。 ⑵营养： 成分：所需营养物质与体内基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分。 培养基类型：合成培养基（将细胞所需的营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基） ⑶温度和pH值：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜，多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。 ⑷气体环境：通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95％空气加5％CO2的混合气体的培养箱中进行培养。O2：是细胞代谢所必需的CO2主要作用是维持培养液的pH。 6、应用：生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。基因工程中受体细胞的培养。用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。科学家培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。
动物细胞工程1
动物细胞工程 1 一、单选题 1．下列关于细胞工程的叙述，正确的是（） A．骨髓瘤细胞经免疫处理，可以直接获得单克隆抗体 B．灭活的病毒为促细胞融合剂，可诱导原生质体的融合 C．用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂 D．核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体 2．下列关于动物的细胞融合技术及其应用的叙述，错误的是 A．细胞杂交时因染色体容易丢失，可用于基因定位 B．杂交瘤技术制备的单抗，可解决抗血清的异质性问题 C．细胞杂交时可采用电融合技术，合适的电场中质膜的脂双层被击穿 D．制备单抗时，经细胞融合、克隆可获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞3．用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是 A．都需用培养箱B．都须用液体培养基 C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性4．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术或方法与原理不相符的是A．植物组织培养和单克隆抗体——细胞的全能性 B．纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁——酶的专一性 C．原生质体融合和动物细胞融合——细胞膜的流动性 D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞增殖 5．图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是（）
A．e的性状表现不受于b中的基因控制 B．图中涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植等 C．d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件 D．e诞生实验体现了a细胞的全能性 二、多选题 6．下列有关细胞工程技术在生产实践中应用的叙述，正确的是 A．愈伤组织细胞分裂能力强，可作为体细胞诱变育种的材料 B．植物花粉粒细胞容易获取，可作为培养单倍体植株的理想材料 C．动物胚胎细胞分化程度低、易恢复全能性，可优先作为核移植的受体细胞 D．自体皮肤生发层细胞分裂能力强且不会排斥，可作为烧伤患者皮肤移植母细胞 7．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如右图所示，a、b、c 表示现代工程技术，①②③表示通过相应技术经胚胎移植得到的个体，请据图回答，下列说法错误的是 A．若a 是核移植技术，①中个体的获得反映了动物细胞具有全能性
动物细胞工程
细胞工程第一讲 一、概述 1、细胞工程（cell engineering ）定义 应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的原理方法与技术，按照人们的需要，在细胞水平上进行遗传操作，包括细胞融合、核质移植等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。 2、细胞工程的研究内容 （1）动植物细胞和组织培养 植物细胞培养主要用于育种和代谢产物制备，日本等国家用生物反应器培养人参细胞生产有效药用成分。 动物细胞培养用于制备单克隆抗体、疫苗、生长因子等。 （2）细胞融合 改良性状，培育新品种 （3）染色体工程 细胞工程 动植物细胞和组织培养 细胞融合 染色体工程 胚胎工程 细胞遗传工程 器官培养 组织培养 细胞培养 （快速繁育和产物大量制备） （改良性状，培育新品种） （培育新品种，单倍体和多倍体） （获得人们需要的成体） （无性繁殖，改变性状） 克隆 转基因技术
主要用于培育单倍体或多倍体新品种，如四倍体小麦，八倍体小黑麦 （4）胚胎工程 主要是获得人们需要的成体 如：胚胎分割技术、胚胎融合技术、卵核移植技术、体外授精技术等最成功应用于畜牧业获得优良品种与胚胎保存 对人类来说主要用于不孕症获得试管婴儿 （5）细胞遗传工程 克隆：无性繁殖，动物克隆指经无性繁殖而产生遗传性状完全相同的后代个体。 转基因技术：将外源基因整合到生物体内，能够表达并稳定遗传给后代的实验技术。 3、细胞工程的优势 （1）避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞。 （2）不仅可以在植物与植物之间、动物与动物之间、微生物与微生物之间，甚至可以在三者之间形成前所未有的杂交物种。 4、细胞工程发展 （1）萌芽阶段---理论渊源和早期的尝试（20世纪初-30年代中期）德国植物生理学家Haberlandt在1902年提出植物细胞的全能性。认为植物细胞有再生出完整植株的潜在能力。 美国生物学家Harrison 是公认的动物组织培养的创始人，1907年，以淋巴液为培养基观察了蛙胚神经细胞突起的生长过程，
动物细胞工程试题及详解
动物细胞工程试题 1用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（C）A都须用液体培养基 B都需用培养箱 C都要在无菌条件下进行 D都可体现细胞的全能性 解析：动物细胞离体培养主要是获得细胞的代谢产物，植物体细胞离体培养体现的是全能性。植物体细胞是固体培养基。动物体细胞培养需要二氧化碳培养箱。 动物细胞培养： 1、动物细胞的培养：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。 2、动物细胞培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。 3、动物细胞培养液的特点：液体培养基含动物血清。 4、动物细胞培养需要满足以下条件 (1)充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。 (2)适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。 (3)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。 (4)气体环境：95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 5、动物细胞培养的过程： 取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。 2下列关于细胞工程的叙述，错误的是（D） 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交与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同 解析：A正确诱导原生质体融合的方法有物理法（离心振动电刺激）化学法（聚乙二醇PEG）生物方法（灭活的病毒）. B正确去除植物细胞壁需要纤维素酶和果胶酶，将动物组织分散成单个细胞需要胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间。C正确小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合既可以无限增殖，又可产生特异性抗体。D错误，假设甲植物体细胞是2N,乙植物体细胞是2M，甲乙体细胞杂交染色体数目为2N+2M；而甲乙品种杂交染色体数目是N+M。 3制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括（A） ①细胞培养②细胞融合③胚胎移植④细胞核移植 A．①②B．①③C．②③D．③④ 解析：单克隆抗体的制备过程是人工诱导经过免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，再经筛选获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，经过培养获得的杂交瘤细胞获得单克隆抗体。 4利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是（D） A. 用纯化的核衣蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体 B. 体外培养单个浆细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体
动物细胞工程制药的研究进展
动物细胞工程制药的研究进展 程庆佳 （云南大学，生命科学学院，生物技术，20091070004） 摘要：动物细胞工程制药是动物细胞在制药产业中的应用，本文主要介绍动物细胞工程最新的制药研究进展，包括动物细胞融合技术，细胞核移植技术，转基因动物技术，细胞大规模培养技术等，同时讨论动物细胞制药的发展方向和发展前景。 英文摘要：Animal Cell Engineering is animal cells in the pharmaceutical industry in the application. This paper describes the latest pharmaceutical animal cell engineering research, including animal cell fusion techniques, monoclonal antibodies, transgenic animal technology, large-scale cell culture technology, Also discussed animal cell engineering pharmaceutical development prospects. 关键词：动物细胞融合技术，单克隆抗体的制备，转基因动物技术，细胞大规模培养技术，发展前景 英文关键词：Animal cell fusion techniques, monoclonal antibodies, transgenic animal technology, large-scale cell culture technology, development prospects 所谓动物细胞工程就是以动物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖和人为操作，使细胞产生某些人们所需要的生物学特性，从而改良品质，加速繁殖动物个体或获得有用品系的技术。这种技术在制药业中起到关键的作用，目前全世界生物技术药物中使用动物细胞工程生产的已超过8 0％，例如蛋白质、单克隆抗体、疫苗等。当前动物细胞工程制药所涉及的主要技术领域包括细胞融合技术、细胞核移植技术、转基因动物技术和细胞大规模培养技术等方面。本文就是以细胞工程为基础阐述动物细胞工程制药的技术与发展前景。 1、用于制药业的动物细胞系 目前用于生物制药的动物细胞有4类，即原代细胞、传代细胞系，转化细胞系和融合的或重组的工程细胞系。 1.1 原代细胞 原代细胞是直接取自动物组织器官，经过粉碎消化而获得的细胞悬液。动物细胞生产生物药品的早期，一般用原代培养的细胞来生产疫苗，如鸡胚细胞、原代兔肾细胞、鼠肾细胞、淋巴细胞等，Ender最先用原代培养的猴肾组织细胞来生产脊髓灰质炎灭活疫苗。原代细胞增殖能力有限，需要大量动物才能增加产量，费钱费力，限制了它的应用。 1.2 传代细胞系 传代细胞系是二倍体细胞在传代繁殖过程中，有些细胞发生改变，不仅形态发生变化，且生长更快，能以少量的细胞起始培养。由一个这样的细胞得到的细胞克隆，与它起源的细胞株大不相同，它能无限期地生存，这样的细胞克隆称为传代。许多传代细胞系建立于50年代，用它们来生产疫苗不仅可以降低实验动物的量，并且因为所用的细胞性质均一，通过体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量，避免了动物个体差异产生的疫苗质量不稳定问题。但传代细胞系在生物学特性上与肿瘤细胞有许多相似之处，有时是从肿瘤细胞衍生而来，由于缺乏有效的科学手段来排除其潜在的致瘤性，因而数十年间未允许传代细胞系用于生产。7 O年代以后，大量研究工作证实了二倍体细胞的安全性，wI一38是第一个生产脊髓灰质炎灭活疫苗的二倍体细胞系。二倍体细胞系一般从动物胚胎组织中获取，有明显的贴
动物细胞工程(1)
第三节动物细胞工程 动物细胞与组织培养、细胞核移植与动物体细胞克隆 学习目标： 1.简述动物细胞培养的过程、条件及其应用； 2.简述克隆动物的概念含义和基本原理； 3.简述体细胞核移植技术和动物克隆技术，以及应用前景； 课前导学： 一、动物细胞工程包括的主要技术 动物细胞工程的主要技术包括____ 、_____ 、___ ___、_______________、________________等技术。其中_________________________是其他动物细胞工程技术的基础。 二、动物细胞与组织培养 1．概念：动物细胞与组织培养是指在体模拟____ _ __，将动物细胞或组织在无菌、温度适宜和营养充足的条件下培养，使其、并维持原有和的技术。 2. 材料：动物或出生不久的的器官或组织。 3. 过程： （1）动物细胞培养： （2）动物组织培养： （3）动物细胞培养和动物组织培养的区别：动物细胞培养过程中需要用 __________________等使________________________________________________。 4.培养条件： （1）温度：最适温度是°C左右。 （2）PH：最适PH范围是_______。 （3）气体：主要是和，气体的含量不仅影响培养环境的，还直接影响。 （4）营养物质：如、无机盐、氨基酸、维生素、核酸、嘌呤、嘧啶、和生长因子等。 5.培养基的种类： 天然培养基：主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等，具有营养价值高、成分复杂的特点。 合成培养基：人工配制的，具有成分明确、便于控制实验条件的特点。缺点是缺乏天然培养
动物细胞培养总结!!!!
动物细胞培养总结 一．实验准备 1.实验器械、器皿的清洗和消毒 （1）清洗和包装 离心管，2ml,15ml)若干，冻存管若干放进铝饭盒，用牛皮纸包裹，系紧棉绳，用笔在饭盒上和牛皮纸上标记盒内所装物品名称、数量、日期和所属人名称。 蓝枪头两盒，黄枪头白枪头各一盒用牛皮纸包裹，用棉绳扎紧。 取适量蒸馏水于4L玻璃瓶，瓶盖拧松半圈。 过滤器，250ml玻璃瓶，500ml玻璃瓶用自来水毛刷洗涤剂刷洗，蒸馏水润洗，烘干。 过滤器两部分分别包裹，先将瓶口部位用锡纸包裹后，再罩以牛皮纸，再用棉布密包起来，用棉绳扎紧。 玻璃瓶拧下瓶盖，瓶身浸酸。浸酸时应注意安全，须穿戴耐酸手套和白大褂，注意保护好面部和身体裸露部分，提前备好一盆水在旁以便浸酸结束后清洗耐酸手套，防止走动时酸液滴到地板上不好清洗。瓶口慢慢沉入液面下，注意缓慢降低瓶身，使液体慢慢浸入瓶内，以免产生气泡溅出酸液，发生危险。浸酸时器皿要充满酸液，勿留气泡，浸泡过夜。取出瓶身时，须穿戴耐酸手套和白大褂，注意保护好面部和身体裸露部分，提前备好一盆水在旁，取出后将瓶身放入盆内水中在转移至水池边清洗，以免酸液滴落地板不好清洗。换水洗几次，待水澄清后开始冲洗，每瓶都用自来水灌满，倒掉，重复15次，再用
蒸馏水漂洗5次，去离子水漂洗3次，烘干备用。 （2）消毒灭菌 1>全自动高压灭菌锅：插电源，打开开关，检查水位，若水位不足加蒸馏水补足，放入物品，瓶类物体须拧松盖子后放最上面一筐，盖上灭菌锅盖，拧紧盖子至温度显示栏的左上角有一红点亮灯，按start开始升温。若灭有无菌水或玻璃瓶待降温至常温再打开，打开后立即拧紧，无菌水瓶口封上封口膜。若没灭瓶类物品，降温至80度左右即可打开灭菌锅，须戴上线手套取出。 2>手提式高压灭菌锅：插电源，打开开关，检查水位，若水位不足加蒸馏水补足，检查设定是否为121度20分钟，放入物品，盖上灭菌锅盖，注意导气管一定插到锅底并不能堵塞，用手对称地拧紧锅盖螺栓，再用扳手继续拧紧。加温升压之前，先打开排气阀门，加温约半小时后见排气阀处开始排残留在锅内的冷空气，排气五分钟，关闭排气阀，继而开始升压。灭菌后不要立即打开气阀放气以免水汽喷出。待自然降温至常压才能打开气阀。 玻璃瓶须拧紧，饭盒，枪头灭菌后放入烘箱烘干备用。 2.无菌间消毒及设备检查 用84消毒液拖地，用原液按照1：29的比例兑水，抹布、拖把擦洗。配400ml 75%酒精于盆中，用酒精棉仔细擦拭CO2培养箱，超净台，超净台内物品，显微镜，桌面，若培养箱内未培养细胞可以再打开高温灭菌模式将培养箱灭菌一次。 用蒸馏水擦拭清洗水浴锅内壁，注意底座不要沾水。
动物细胞工程教案
动物细胞工程教案 【教学目标】 1．知识目标： 1.1简述动物细胞的培养过程、条件及其应用； 1.2简述克隆动物的概念含义和基本原理 1.3简述体细胞核移植技术和动物克隆技术，以及应用前景 1.4简述细胞融合的方法过程和单克隆抗体的制备过程应用 1.5关注克隆技术的伦理问题。 2．能力目标： 2.1通过阅读、自学、质疑、讨论、总结等环节，提高获取知识、分析问题和解决问题的能力 2.2由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力和思维能力 2.3通过设计单克隆抗体的制备过程，使学生了解生物科学认识模式发展学生的创造性能力。 3．情感态度与价值目标： 3.1 初步培养学生探索、创新和合作精神 3.2 明确知识不断更新并向前发展，认识到学无止境，形成终生学习的意识。 【教学重点】简述动物细胞的培养过程；举例说出细胞融合和单克隆抗体；关注克隆技术的伦理问题。 【教学难点】动物细胞培养过程；细胞融合技术和单克隆抗体的制备。
【教学设计思路】采用自学、指导模式对动物细胞培养技术进行较深刻、透彻地学习，这部分内容主要是解决三个问题：（1）为什么要进行动物细胞的培养？（2）什么是动物细胞的培养？（3）怎样进行动物细胞的培养？第三个问题是本节课的重点。关于动物细胞的培养过程，教师可参照教材中的动物细胞培养过程示意图进行讲解，讲解中要注意区分原代培养和传代培养这两个概念。对于动物细胞培养的条件，则要从学生已有的内环境的知识出发，启发学生自己动脑思考这个问题，以加深对培养条件的理解。为学习其他动物细胞工程打好基础。在动物体细胞核移植技术及克隆动物的教学中，可首先让学生列举所知道的克隆动物，调动学生已有的知识。随后可向学生提问：克隆动物的方法与植物组织培养一样吗？然后向学生说明目前动物体细胞克隆是通过核移植技术来实现的，以引入本节的主题。关于核移植技术发展简史，可让学生在课堂上阅读，本节的重点和难点是在动物体细胞核移植技术过程，教材中选用了“多利羊”为例，来说明体细胞核移植的过程。教师应充分利用和挖掘教材内容，带领学生一步步弄清动物体细胞核移植技术的过程。对于体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题这部分内容，可结合本节教材“积极思维”中的有关问题，让学生讨论。在细胞融合和单克隆抗体的教学中，教师启发学生回忆植物体细胞杂交过程；通过新旧知识对比，引导学生大胆推测动物细胞融合过程，培养学生知识迁移能力，并通过课件演示细胞融合的全过程，加强教学的直观性，培养学生的观察、思维能力。教师要讲明动物细胞融合技术的意义和应用，以便自然过渡到单
吉林大学《生物制药学》第三章 动物细胞工程制药 期末考试备考资料
第三章动物细胞工程制药 一?生产用动物细胞目前用于生物制药的动物细胞有4类,即原代细胞?二倍体细胞系,融合的或重组的工程细胞系和转化细胞系? 1原代细胞 原代细胞是直接取自动物组织器官,经过粉碎消化而获得的细胞悬液?动物细胞生产生物药品的早期,一般用原代培养的细胞来生产疫苗,如鸡胚细胞?原代兔肾细胞?鼠肾细胞,淋巴细胞等,Ender最先用原代培养的猴肾组织细胞来生产脊髓灰质炎灭活疫苗?原代细胞增殖能力有限,需要大量动物才能增加产量,费钱费力,限制了它的应用? 2传代细胞系 原代细胞经过传代筛选克隆,从多种细胞成分中挑选并纯化出某种具有一定征的细胞株称为CCL?许多CCL建立于50年代,用它们来生产疫苗不仅可以降低实验动物的量,并且因为所用的细胞性质均一,通过体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量,避免了动物个体差异产生的疫苗质量不稳定问题?但C CL在生物学特性上与肿瘤细胞有许多相似之处,有时是从肿瘤细胞衍生而来,由于缺乏有效的科学手段来排除其潜在的致瘤性,因而数十年间未允许C CL用于生产?7 O 年代以后,大量研究工作证实了二倍体细胞的安全性,wI一38是第一个生产脊髓灰质炎灭活疫苗的二倍体细胞系?二倍体细胞系一般从动物胚胎组织中获取,有明显的贴壁和接触抑制特性,有正常细胞的核型,一般可传代培养5 0代?且无致瘤性,现在C C L已被广泛用于人用治疗性药物的生产,但仍不是理想的生产细胞系? 3工程细胞系 工程细胞系是指采用基因工程技术或细胞融合技术对宿主细胞的遗传物质进行修饰改造或重组,获得具有稳定遗传的独特性状的细胞系?用于构建工程细胞的动物细胞有BHK一2l,CHO—dhfr?Namalwa?Vero?SP2/O,Sf一9等细胞系?sP2/0一Ag l4工程细胞系是通过融合的方法,从抗羊红细胞活性的BALB/c的小鼠脾细胞和骨髓瘤细胞P3x63A98融合杂交瘤sP2/NL—Ag 亚克隆中分离获得,可用于生产单克隆抗体幢l?目前用重组DNA技术改造的C H O细胞生产干扰素,白介素,E P O?单克隆抗体?诊断试剂以及其它各种蛋白质类药品已成为国际医药市场上的热销产品,但这些产品的生产规模普遍较小(大多为5~50升的小型培养罐)? 4转化细胞系 通过某个转化过程形成的,常由于染色体断裂变成异倍体,失去正常细胞特点,而获得无限增殖能力?转化细胞系具有长期培养,倍增时间短,对培养条件和生长因子等要求较低的特点,适于大规模工业化生产?在生物制药中,可通过改造宿主细胞特性,如延长细胞周期.提高工程细胞原始表达水平等来提高药物的产量?李红艳等研究空间环境对CH0(dhfr)细胞生长特性的影响,结果表明空间诱变致生长减慢的细胞株有利于提高目的蛋白的产量,为筛选优化的生物工程制药细胞提供可能?目前cHo(dhfr)作为重要的基因表达受体细咆,已成功应用于表达促红细胞生成素(EPO)?重组乙型肝炎疫苗等生物制药领域? 二、动物细胞工程制药技术 1细胞融合
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
常用的五种动物细胞培养方式
?一、半连续式培养 1.半连续式培养又称为重复分批式培养或换液培养。采用机械搅拌式生物反应器系 统，悬浮培养形式。在细胞增长和产物形成过程中，每间隔一段时间，从中取出部分培养物，再用新的培养液补足到原有体积，使反应器内的总体积不变。这种类型的操作是将细胞接种一定体积的培养基，让其生长至一定的密度，在细胞生长至最大密度之前，用新鲜的培养基稀释培养物，每次稀释反应器培养体积的1/2~3/4，以维持细胞的指数生长状态，随着稀释率的增加培养体积逐步增加。或者在细胞增长和产物形成过程中，每隔一定时间，定期取出部分培养物，或是条件培养基，或是连同细胞、载体一起取出，然后补加细胞或载体，或是新鲜的培养基继续进行培养的一种操作模式。剩余的培养物可作为种子，继续培养，从而可维持反复培养，而无需反应器的清洗、消毒等一系列复杂的操作。在半连续式操作中由于细胞适应了生物反应器的培养环境和相当高的接种量，经过几次的稀释、换液培养过程，细胞密度常常会提高。 2.半连续式特点： ·培养物的体积逐步增加； ·可进行多次收获； ·细胞可持续指数生长，并可保持产物和细胞在一较高的浓度水平，培养过程可延续到很长时间。该操作方式的优点是操作简便，生产效率高，可长时期进行生产，反复收获产品，可使细胞密度和产品产量一直保持在较高的水平。在动物细胞培养和药品生产中被广泛应用。 二、连续式培养 1.连续式培养是一种常见的悬浮培养模式，采用机械搅拌式生物反应器系统。该模 式是将细胞接种与一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。理论上讲，该过程可无限延续下去。
动物细胞工程 知识点汇总
专题2 细胞工程 2.3 动物细胞工程知识点汇总 1. 动物细胞培养 （1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。 （2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。 （3）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抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 （4）动物细胞培养需要满足以下条件 ①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。 ②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。 ③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃+0.5℃；pH：7.2～7.4。 ④气体环境：95%空气+5%CO 2。O 2 是细胞代谢所必需的，CO 2 的主要作用是 维持培养液的pH。 （5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物 （1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。 （2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。 （3）体细胞核移植的大致过程是：高产奶牛（提供体细胞）进行细胞培养；同时采集卵母细胞，在体外培养到减二分裂中期的卵母细胞，去核（显微操作）（注：为什么要用卵细胞？它可以提供充足的营养；操作简便；细胞质不会抑制细胞核全能性的表达）；将供体细胞注入去核卵母细胞；通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎；将胚胎移入受体（代孕）母牛体内；生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛。 （4）体细胞核移植技术的应用：①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；②保护濒危物种，增大存活数量； ③生产珍贵的医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植等。 （5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
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
动物细胞培养常用方法
一.细胞增殖周期（cell proliferatinal cycle）概念 细胞周期是描述细胞增殖和分化交替发生变化的概念。而细胞增殖周期主要是从细胞增殖角度赋予细胞活动的概念，两者不应混为一谈。细胞增殖周期是指细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程。根据细胞增殖周期不同时期的生化特点，划分为四个连续的时期，即G1期（DNA合成前期），S期（DNA合成期），G2期（DNA合成后期），M期（有丝分裂期）。如以G1期为起点，那么细胞增殖周期的各时期应循着G1-S-G2-M的顺序进行，G1、S、G2三期合称为细胞间期，此期完成细胞生长过程。M期完成遗传物质的分配。 因此，细胞增殖周期=间期（G1期+S期+G2期）+分裂期（M期）。 二.培养细胞生命期（life span of culture cells） 很多细胞特别是正常细胞，在体外的生存不是无限的，而是具有一个生命期。索维培养细胞生命期，是指细胞在培养中持续增殖和生长的时间。培养细胞的生命期与细胞的种类、性状和原供体的年龄、健康等情况有关。人胚二倍体成纤维细胞，在不冻存和反复传代条件下，科传30~50代，相当于150~300个细胞
增殖周期，能维持1年左右的生存时间，最后衰老凋亡。如供体为成体或衰老个体，则生存时间较短；其他细胞如肝细胞或肾细胞，生存时间更短，仅能传几代或十几代。只有当细胞发生遗传性改变，如获永生性或恶性转化时，细胞的生存期才可能发生改变。正常细胞培养时，不论细胞的种类和供体的年龄如何，在细胞生命的全过程中，大致都经历以下三个阶段：原代培养期、传代期、衰退期。 三.培养细胞一代生存期 培养细胞的生存空间和营养是有限的，当细胞增殖达到一定密度后，则需要分离出一部分细胞和更新营养液，否则将影响细胞的继续生存，这一过程叫传代（Passage或Subculture）。每次传代以后，细胞的生长和增殖过程都会受一定的影响。传代的频率或间隔与培养液的性质、接种细胞的数量和细胞增殖的速度等有关。接种细胞数量大，细胞基数大。相同增殖速度条件下，细胞数量增加与饱和速度相对要快（实际上细胞接种数量大时细胞增殖速度比稀少时要快）；连续细胞系和肿瘤细胞系比初代培养细胞增值快；；培养液中血清含量多时细胞增殖比少时快。以上情况都会缩短传代时间。 所谓细胞“一代”一词，仅指从细胞接种到分离培养时的一段时间，这已成
细胞工程在生物制药的应用与展望
细胞工程在生物制药的应用与展望 【摘要】细胞工程近年来以其独特的优势在生物制药方面扮演着越来越重要的角色，其中包括动物细胞工程和植物细胞工程的应用，分别生产不同的药用产物。 【关键词】动物细胞工程植物细胞工程生物制药应用前景 细胞工程 细胞工程是指以细胞为单位，按人们的意志，应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术，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得新型生物或特种细胞产品的一门综合性科学技术。[1]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真核细胞的基因重组、导入、扩增和表达的理论和技术，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、细胞大量培养技术、将有关产物提取纯化的技术等方面。 动物细胞工程制药 一、细胞融合 细胞融合指在诱导剂或促融剂作用下，两个或两个以上的异源细胞或原生质体相互接触，进而发融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术作为细胞工程的核心基础技术之一，不仅在农业、工业的应用领域不断扩大，而且在医药领域也取得了开创性的研究成果，如单克隆抗体、疫苗等生物制品的生产。 二、转基因动物 利用转基因动物乳腺反应器生产药用或食品蛋白是生物制药领域近年来研究的热点之一。因为乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响到转基因动物本身的生理反应，从转基因动物的乳汁中获取的目的基因产物，不但产量高、易提纯，而且表达的蛋白经过了充分的修饰加工，具有稳定的生物活性，因此又被称为动物乳腺生物反应器，所以用乳腺表达人类所需蛋白基因的羊、牛等产量高的动物就相当于一座药物工厂。 三、细胞核移植技术 细胞核移植技术，是指将一个动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产生与供细胞核动物的遗传成份一样的动物的技术。科学家们已经先后在绵羊、小鼠、牛、猪、山羊等动物上获得胚胎细胞核移植后代，目前，体细胞克隆也在牛、山羊、小鼠等物种上均获得了成功。若将转基因与细胞核移植技术获得的克隆动物工厂相结合，在生物制药方面具有巨大的潜在应用价值。 四、动物细胞大规模培养 动物细胞的大规模高效培养技术是生物制药的关键技术，通过动物细胞培养生产生物产品已成为全球生物工业的主要支柱。目前动物细胞培养生产较多的生物制剂是蛋白和抗体，通常采用中国仓鼠的卵巢细胞，事先将能产生某种蛋白质药品的基因片段与仓鼠卵巢细胞的D N A 融合．再在培养液中大量培养它们、最后得到所需药品。与微生物发酵法比，虽然 产量相对较低。但设备费用节省得多，如属于小品种、小产品类生物工程产品，可采用此法。 [2] 植物细胞工程制药 植物细胞含有人类所需的成分，以前靠采用传统的方法提取分离这些物质，但由于如今资源短缺，和需求量的不断加大，且受提取技术限制，靠提取分离途径已经很难满足人类的需要，而人们发现，离体的高等植物细胞也具有合成并积累人类所需要的这些成分，因此利
动物细胞工程 教学设计
动物细胞工程教学设计 天津市津华中学安晓云 教学目标 1．知识方面 （1）动物细胞培养（知道）。 （2）动物细胞融合（知道）。 （3）单克隆抗体的制备及应用（知道）。 2．态度观念方面 （1）初步培养学生勇于探索，不断创新的精神和合作精神。 （2）通过向学生介绍几大动物细胞工程技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展。认识到学无止境，形成终生学习的意识。 3．能力方面 （1）在学习动物细胞培养过程中，学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练、总结等环节，逐步提高独立获取知识的能力、逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。 （2）由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。 （3）让学生尝试设计革克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。 重点、难点分析 单克隆抗体既是本小节的重点，也是难点内容。 分析：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中前三大技术为本节教材的主体内容，而胚胎移植、核移植技术以小字科普读物的形式出现，意在使学生在有所侧重的前提下对动物细胞工程发展概况有一个较全面的了解。在教材重点介绍的三大动物细胞工程技术中，动物细胞培养是其他技术（如单克隆抗体、胚胎移植、核移植等）的基础，其价值更多的是通过其他技术成果来体现的。而动物细胞融合技术目前较为成熟的最重要的用途便是制备单克隆抗体。由此可见，单抗技术应属较高层次的动物细胞工程技术。对它的学习有助于学生较深刻地领悟动物细胞工程的真谛，并从两位诺贝尔奖获得者对单抗独具匠心的实验设计中，深刻体会科学态度、科学方法，
细胞工程动物细胞培养
第3章动物细胞培养 内容回顾 重点：细胞分化和细胞全能性 重点：消毒与灭菌方法、细胞培养的基本方法、支原体污染的检测与控制 3.1 动物细胞的特点 动物细胞属于真核细胞，与细菌等原核细胞比进化程度高，结构、成分更复杂，功能更全面。 3.1.1动物细胞与微生物细胞的比较 （1）细胞大，无细胞壁； （2）倍增时间长，生长缓慢，易受污染； （3）需氧量少，对机械搅拌或剪切力敏感； （4）以聚集体形式存在； （5）原代细胞一般繁殖50代左右就退化死亡。 3.1.2动物细胞与植物细胞比较 共同点：动植物细胞中都有细胞膜、细胞质和细胞核。 区别：动物细胞中无细胞壁、叶绿体和液泡，但是有的植物细胞中无叶绿体。 3.1.3动物细胞连接的5种形式： （1）紧密连接（常见） （2）间隙连接（常见） （3）隔壁连接（无脊椎动物细胞） （4）中间连接（脊椎动物细胞） （5）桥粒连接（常见） ***细胞连接（cell junction）： 细胞间的联系结构，是细胞质膜局部区域特化形成的，在结构上包括膜特化部分、质膜下的胞质部分及质膜外细胞间的部分。细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系, 协同作用的重要基础。 ***各类连接的比较
3.2 动物细胞与组织培养的定义与分类 3.2.1定义：动物细胞与组织培养（animal cell and tissue culture) 是从动物体内取出细胞或组织，模拟体内的生理环境，在无菌、适温和丰富的营养条件下，使离体细胞或组织生存、生长并维持结构和功能的一门技术。 3.2.2分类 动物细胞与组织培养可以分为：细胞培养、组织培养和器官培养。 1. 细胞培养(cell culture):细胞培养是指细胞的体外培养,这是在无菌条件下,将机体内的组 织取出,分散(机械或酶消化)成单个细胞,在模拟体内的环境中,给以营养物质,使细胞不断生长、繁殖或传代,借以观察细胞的生长、分裂、接触抑制以及衰老、死亡等生命现象。细胞培养也包括单个细胞的培养。 2. 器官培养(organ culture):器官培养是指器官的原基(芽胚基)、整个器官或器官的一部分, 在体外条件下保存(维持)或生长,并能分化和保持结构和/或功能。 3. 组织培养(tissue culture):组织培养是指组织在体外条件下的维持或生长。此种方法可有 组织分化及保特组织的结构和/或功能的特点。这里需要说明的是,当我们做组织培养时,不论用什么方法和条件,组织培养中的主要成分仍然是细胞;细胞在生长过程中总有移动(运动)和其他变化,这样就使得被培养的组织难以长期维持其原有的结构和功能。培养时间越长,发生变动的可能性越大。结果常使单一类型的细胞易保存下来,最终也成了细胞培养。 ***细胞培养,并不意味着细胞彼此之间是独立的。细胞在培养中的生命活动和体内细胞一样,仍然是相互依存的,呈现一定组织的特征。所以组织培养和细胞培养并无严格区别,两者在一定程度上可看作是同义语。 3.2.3细胞体外培养可分为原代培养与传代培养 原代培养(primary culture):是指将机体取出的细胞或组织进行实效培养的过程。实效培养的细胞大约增殖10代左右，这样的细胞称为原代细胞。 传代培养(subculture)：从原代培养的细胞继续转接培养的过程。体外动物细胞在形态结构上均程度不同的与原来的细胞有所差异。 3.3 发展简史 1907（美）Harrison，用蛙淋巴液来培养蛙胚神经管,并观察到神经纤维是由细胞质进行阿米巴运动所形成。动物细胞组织培养的奠基人） 1912（德）Carrel，用更换培养基和传代的方法解决了组织块长期存活的问题；设计了卡氏瓶培养法，扩大了组织生存空间。 1943Earle，培养C3H小鼠结缔组织并用致癌物20-甲基胆蒽处理，获得了能回种于小鼠体内并生长肉瘤的长期培养的细胞系，定名为L细胞系。 1548Sanfold，用预先处理的条件培养基成功地使L细胞系的一个单细胞在体外发展成“克隆”并繁殖成克隆株。 1951Gey，用人的宫颈癌组织建立在体外连续培养的人的肿瘤细胞系（HeLa细胞系）。L 与HeLa细胞系是最早建成的细胞系。 1955Eagle研制成人工合成的培养基。 20AD70sSato等人发展了无血清培养。