细胞工程-动物细胞培养
选修3-2.2动物细胞工程
植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 细胞全能性 固体培养基 蔗糖 植物激素
已分化的组织→愈 伤组织→胚状体、 丛芽→完整植株
动物细胞培养 细胞增殖 液体培养基 葡萄糖 动物血清
动物组织→单个细 胞→细胞悬液→原 代培养→传代培养
原理
培养基状态 培养基特有成分 培养过程 生长特点 接种前处理 培养目的
动物细胞培养过程中需注意的问题 2、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？ 胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外， 长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损 伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。
二、动物细胞培养的条件
1、无菌、无毒的环境
添加一定量的抗生素，定期更换培养液
2、营养
可以补充培养 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等 基中缺乏的物 质如生长因子， 通常需加入动物血清等一些天然成分 保证细胞顺利 的生长增殖
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、 习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克 隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可 能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供 体动物100%的复制。
一、动物细胞核移植技术和克隆动物
3、体细胞核移植技术的应用前景
受精卵发育成新个体的生殖方式。
无性生殖：不经过两性生殖细胞结合，直接由母体
的一部分发育成新个体的生殖方式。如细胞有丝分裂、 植物组织培养、动物体细胞核移植等。
克隆：群细胞或者生物个体。现在指个体水平的 核移植技术、细胞水平的动物细胞培养、基因水平的 DNA复制等。
⑷为什么用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以 内的细胞？ 培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，
细胞工程名词解释
细胞工程名词解释名词解释动物细胞培养（animal cell culture）：是将来自动物体的某些器官或组织的细胞，在模拟体内生理条件下在体外进行培养，使之存活并生长。
原代培养(primary culture)：以直接取自生物体细胞、组织、或器官的培养。
传代培养（passage culture）：将原代培养的细胞继续转接培养的过程。
细胞的体外大量增殖是通过传代培养实现的。
细胞系(cell line)由原代培养经传代培养纯化，获得的以一种细胞为主，能在体外生存的不均一细胞群体,。
第一次传代培养后的细胞即为细胞系。
细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系由单细胞分离培养或通过筛选的方法由单细胞增殖形成的细胞群叫细胞株(cell strain).接触抑制：动物细胞体外培养的方式之一，指由于细胞相互接触而抑制细胞运动性现象。
密度抑制：细胞接触汇合成片后，只要营养充分，细胞仍能进行增殖分裂，但当细胞密度达到一定程度后，营养相对缺乏，代谢产物增多，发生抑制现象。
动物细胞大规模培养：指人工条件下高密度大量培养有用动物细胞生产珍贵药品的技术,是生物工业中大量增殖基因工程、融合或转化细胞所所不可缺少的培养技术。
传代细胞：二倍体细胞，具二倍染色体，具有贴壁和接触依赖性，有限增殖能力，无致瘤性转化细胞：是通过正常细胞转化而来到的分化不成熟、具有无限增殖能力的细胞株。
微载体：依赖贴壁生长的细胞可以附着在微珠的表面繁殖，载体携带细胞在容器中呈悬浮状进行大量培养。
半连续式培养（Semi-continuous culture）：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液或者细胞剩余的细胞作为种子，再用新的培养液补足到原有体积。
灌流式培养（Perfusion culture）：是把细胞和培养基一起加入生物反应器后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地将部分培养液取出，同时又连续不断地补充新的培养液。
干细胞：具有自我更新，高度增值，多向分化潜能的细胞群体胚胎干细胞：一种全能干细胞，是从着床前胚胎内细胞团经过体外分化抑制培养的一种全能干细胞系，可以分化为任何一种组织类型的细胞成体干细胞：成体组织内能够自我更新分化为一种或几种组织细胞的未成熟细胞可塑性：一种组织的成体干细胞向另一种组织的特化细胞分化的能力组织工程：利用生命科学，医学，工程学原理与技术，单独会是组合的利用生物材料，细胞因子实现组织修复再生的一门技术种子细胞：用于组织修复或是再生的细胞材料支架材料：替代细胞外基质使用的生物医学材料生长因子：细胞对外界环境产生的应答通过感知某种化学信号或刺激，并将之传递到细胞核中，调控基因的表达过程单抗：由一个只识别一种抗原决定簇的B细胞克隆产生的同源抗体胚胎工程：是指所有对胚胎进行认为的干预，使其环境因素，发育模式或局部组织功能，发生变化的综合技术胚胎移植：将一头良种母畜配种后形成的早期胚胎取出，移植到另一头同种的，生理状态相同的母畜生殖器官的相应部位，使之发育成为新的个体体外受精：将哺乳动物卵母细胞取出，在体外与精子结合受精的过程胚胎分割：将一个胚胎分割成1/2或1/4胚，移植后获得同卵双生或多生的后代胚胎融合：将两个或几个胚胎的部分或整体融合在一起，使之发育成一个胚胎，然后移植到受体母畜体内让其继续发育成一种嵌合体的技术试管婴儿：从母体中取出卵母细胞在体外进行体外受精，培养形成在其胚胎以后移植到子宫内，使之在子宫内着床，妊娠克隆动物：指不经过生殖细胞而直接采用体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中的方法，获得遗传性状与供核动物完全相同的后代胚胎核移植：将动物早期的胚胎细胞核或卵裂球通过人工操作，移植到去核卵细胞中，重组成新的胚胎并发育成与供体胚胎基因相同的后代的过程体细胞核移植：将动物体细胞经过抑制培养使其处于休眠状态，利用细胞融合技术将体细胞与去核的卵细胞融合重组成新胚胎。
高中生物新人教版选择性必修3动物细胞培养(38张)课件
26
2．应用 干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有 着广泛的应用。
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第2章 细胞工程
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类型
应用
优点
造血 治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起
来源于病人自
干细胞 的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病
身的体细胞，
神经 治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕
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第2章 细胞工程
14
③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4, 而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞 分散开。
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第2章 细胞工程
15
(3)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的 对象。 ①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细 胞后进行培养，为原代培养。 ②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制现象，用胰蛋白酶使其从瓶壁 上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
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第2章 细胞工程
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核心知识小结
4.胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一 步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。 5.类似胚胎干细胞的一种细胞为诱导多能干细胞(iPS细胞)。
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第2章 细胞工程
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将它移植回病
干细胞 金森病、阿尔茨海默病等)
人体内后，理
可治疗小鼠的镰状细胞贫血，在治疗阿尔茨海
细胞工程第六章动物细胞培养生物制药
BHK 21细胞（Baby hamster kidney cell）：是1961 年英国从幼地鼠的肾脏分离的细胞。成纤维样，异 倍体。常用于增殖病毒制备疫苗和重组蛋白。
Vero细胞（Vero cell）:是1962年日本从非洲绿猴肾 中分离的细胞。成上皮型，异倍体，贴壁型，是最 常用的大规模培养的动物细胞。
和将产终物体形积成1/积3～累1到/2的适培当养的液时装间入，反一应次器性中收，获适细宜胞
（二）大规、条模产件培物下养、接技培种术养细基胞的。，操培作养方过式程中流加浓缩的营养物 12、 、分流批加式 式培培或细和养养将密在时培胞产细度细间养和物原胞之胞取液培 形有接前增出，养成体种，长部使基过积于以和分细一程，一一产培胞品起中维定定物养持达加，持体速形物续到入不反积度成，生较反断应的连过再长高应将器培续程用至水器部内养添中新较平后 分总基加，培高，培体，新每养密在养积细鲜间液度细基不胞培隔补、胞取变达养一足目增出最基段到标长，大，产
供新鲜培养液流入小室和旧培养液
◆旋转管培养的排方出法，从而使细胞生活在不断更新
的培养液中
◆灌注小室培养法
3． 、培养液的发展 天然培养基(胎汁、血浆和血清)
人工合成培养基（需添加血清）
无血清细胞培养基（用激素、生长因子替代血清）
第三节 动物细胞培养的应用
一、在生物学领域基础研究中的应用 1、在细胞生物学上的应用
始分裂。随着细胞数量增多，细胞间开始接触并 连接成片，出现接触性抑制。 3、停滞期：细胞长满载体表面，随着营养物消耗和 代谢物积累，密度抑制现象出现，细胞开始退化。 如不及时传代培养，细胞脱落死亡。
微载体培养的操作过程：
微载体培养动物细胞也经过以上四步。大致可 以分为五个阶段，即培养初期阶段、黏附贴壁阶段、 维持培养阶段、细胞收获阶段、微载体培养的放大 阶段。
动物细胞工程动物细胞与组织培养课件
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。
细胞工程原理-第一章 动物细胞的培养
（二）合成培养基
主要是指通过人工设计、配制而成的，使用时需 添加一定量血清的一类培养基，可在体外较好用 于动物细胞培养。目前已经设计出适合不同类型 细胞的培养基，如DMEM、TC199等。 优点：创制出与体内相似的生存环境，又便于控 制，实现标准化。
主要成分：氨基酸、糖、无机盐、维生素及其他 辅助物质。
定 1.鉴定指标 ① 纯度： 何种细胞为主 ② 细胞学特征： 细胞形态、结构、染色体组型、生长曲线、分 裂指数、倍增时间等
③ 稳定性：传代过程中，细胞学特征是否发生变化 ④ 污染情况： 是否有微生物和其他细胞系污染
2.鉴定方法
① 细胞形态学观察： 光镜和电镜观察形态特征 ② 绘制生长曲线，计算分裂指数 ③ 进行染色体组型和带型分析 ④ 检测同工酶酶谱
人心肌成纤维细胞 成纤维细胞
人乳腺
（3）游走细胞型
特点：细胞质常伸出伪足或突起，呈活跃的游 走或变形运动，一般不连接成片。 举例：人单核细胞、巨噬细胞以及某些肿 瘤细胞。
人单核细胞
（4）多行型细胞
特点：呈多角形，是一些形态上不规则的细胞 ，不规则形态是由宽扁的胞质突起所致，细胞 一举般 例分 ：胞 神体 经和 元胞细突胞两、部神分经。胶质细胞。
（一）细胞的冷冻保存
细胞超低温保存的基本原理：细胞在-70℃以下时 ，细胞内的酶活性降低，代谢处于完全停止状态 ，故可长期保存。
细胞低温保存的关键：通过-20-0℃阶段的处理过 程。因为在此温度范围内，易造成细胞的严重损 伤，因此，常常在培养液中加入保护剂来减少对 细胞的伤害。
细胞冷冻过程：将对数期细胞用冻存液（DMSO+血 清或者+培养基+血清）、甘油+血清等）重悬，分
（二）建立细胞系、株
动物细胞工程动物细胞培养和核移植技术
核移植操作
显微操作
在显微镜下，将供体细胞核移植到受体细胞中。
融合与激活
通过电刺激或化学方法诱导受体细胞与供体细胞 融合，并激活新形成的细胞。
筛选与鉴定
对新形成的细胞进行筛选和鉴定，确保核移植成 功。
重组胚胎的培养与移植
胚胎培养 在适宜的培养条件下，对重组胚胎进行培养，促进其发育。
胚胎移植 将培养成熟的胚胎移植到代孕动物体内，以产生后代。
融合后的细胞开始分裂和发育，最终 形成与供体具有相同遗传物质的克隆 个体。
核移植技术流程
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供体细胞的选择与准备
选择适当的供体细胞
01
根据实验需求选择具有所需特性的供体细胞，如特定组织或器
官来源的细胞。
细胞培养准备
02
确保供体细胞处于适宜的培养环境中，包括适当的培养基、温
度、气体条件等。
细胞传代与扩增
03
对供体细胞进行传代和扩增，以获得足够的细胞数量用于核移
植。
受体细胞的选择与准备
选择适当的受体细胞
根据实验需求选择具有良好接受性的受体细胞，如去核的卵母细 胞。
去核处理
使用显微操作技术去除受体细胞的细胞核，为核移植做好准备。
受体细胞激活
通过化学或电刺激方法激活受体细胞，使其恢复分裂活性。
细胞分离
通过离心、过滤等方法将细胞从酶液
3
中分离出来。
培养环境控制
提供适宜的温度、湿度、气体环境，
5
保持培养基的营养成分和pH值。
组织消化
2
使用适当的酶液将组织分解成单个细
胞。
细胞接种
4
将分离出的细胞接种到培养容器中。
传代细胞培养
高中生物第章细胞工程.1动物细胞培养学案选择性3
动物细胞培养必备知识·素养奠基一、动物细胞培养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。
二、动物细胞培养的条件1。
营养条件:(1)合成培养基：将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成。
（2)天然成分：血清等.（3）一般使用液体培养基,即培养液。
2。
无菌、无毒的环境：(1）培养液和培养用具灭菌处理。
(2）无菌环境下操作.（3）培养液定期更换的目的：清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
3。
温度、pH和渗透压:(1)适宜的温度：哺乳动物多以36。
5±0。
5℃为宜。
(2）适宜的pH:多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
(3)适宜的渗透压。
动物细胞培养能否体现动物体细胞的全能性？说明你的理由。
提示:不能。
动物细胞培养只是细胞的增殖，没有体现细胞的全能性。
4.气体环境：95％空气和5%CO2。
（1)O2作用：细胞代谢所必需的。
(2）CO2的主要作用：维持培养液的pH。
三、动物细胞培养的过程填一填：基于动物细胞培养的过程，完成下面的问题:（1)过程①处理方法有:机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法.(2）过程②为原代培养,培养的动物细胞有两类:①悬浮在培养液中生长增殖;②贴附于某些基质表面生长增殖。
(3）进行过程③时,悬浮培养的细胞直接用离心法收集;贴壁细胞需要使用胰蛋白酶等处理，然后用离心法收集.（4)过程③为传代培养，进行过程③的原因主要有:细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏和接触抑制等。
四、干细胞培养及其应用1。
干细胞分布：早期胚胎、骨髓和脐带等。
2.种类：胚胎干细胞和成体干细胞。
3.判一判：基于干细胞的类型和应用,判断下列说法的正误。
(1)胚胎干细胞和成体干细胞都具有形成机体的所有组织和器官,甚至个体的潜能. (×)提示:成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
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胞群体形成肉眼可见的克隆。克隆形成率用来表示细 胞的增殖能力
克隆形成率比＝克隆形成数／接种细胞数 缺点：操作繁琐 优点：精确、可靠
细胞工程-动物细胞培养
2. 台盼蓝法
活细胞不被染色，死细胞染成蓝色， 用活细胞占细胞中的百分比表示细 胞活力
(1) 吸出培养瓶内旧培养液。 (2) 加入胰蛋白酶和EDTA混合液盖满瓶底。 (3) 2～5分钟后检查，如有细胞间隙变大，细
胞质回缩现象，终止消化。 (4) 吸出消化液，加入PBS液，轻轻转动以
免细胞流失，洗去残留的消化液。如果单 用胰蛋白酶，可直接加入培养液。 (5) 用吸管轻轻吹打瓶壁，使细胞脱落制成悬 液，计数后记录其浓度。 （6）重新接种培养。
（2）加入2mg／ml的MTT液（50ul／孔）； 继续培养3小时。
（3）吸出孔内培养液后，加入DMSO液 （150ul／孔），将培养板置于微孔板扳荡器上 振荡10分钟，使结晶物溶解。
（4）酶标仪检测各孔OD值（检测波长 570nm），记录结果，绘制生长曲线。
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（四）细胞冻存和复苏
慢冻程序
标准程序：
当温度在-25 ℃以上时， 1～2 ℃/min 当温度达-25 ℃以下时， 5～10 ℃/min 当温 度达-100℃时，可迅速放入液氮中细胞冻存器
细胞工程-动物细胞培养
3 四唑盐（MTT）比色法
四唑盐（MTT）商品名为噻唑蓝， 原理：活细胞中脱氢酶能将四唑盐还原成不溶干
水的蓝紫色产物（formazan)，并沉淀在细胞 中，而死细胞没有这种功能。二甲亚砜 （DMSO）能溶解沉积在细胞中蓝紫色结晶物， 溶液颜色深浅与所含的formazan量成正比。 再用酶标仪测定OD值
细胞工程-动物细胞培养
建立细胞系的要求
国际上对Certified cell的确定尚无统一 标准 1 组织来源 2 细胞生物学检测：形态，特异结构， 细胞生长曲线，分裂指数，接种率，特 异性如腺细胞，肿瘤细胞 3 培养条件和方法
细胞工程-动物细胞培养
（三）细胞系和细胞株鉴定
鉴定指标：纯度，细胞学特性，稳定性， 污染情况 鉴定方法：细胞形态学观察，绘制生长 曲线，计算分裂指数，染色体组型和带 型分析，同工酶酶谱检测 档案资料及管理使用：美国标准细胞库 ATCC,人遗传突变细胞库HGMR,细胞衰 老细胞库CAR
细胞低温冷冻贮存是细胞室的常规 工作。细胞冻存与细胞传代保存相 比可以减少人力、经费，减少污染， 减少细胞生物学特性变化。
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液氮罐
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Cryopreservation
How does freezing induce damage?
cool too fast formation of ice crystals inside the cell cool too slow hypertonic extracellular solution dehydration
（1）原代培养与传代培养
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1 取材
取材部位是否准确 组织是否保持活性 材料处理是否恰当
Trypsin－EDTA collagenase
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2 原代培养——组织块培养
组织块的培养
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3 传代培养——消化法
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一般传代培养的步骤
2） 然后将组织剪切成1-2mm3的小块。用含 青霉素和链霉素的RPMI 1640培养液洗 涤后，接种于预先涂有鼠尾胶原的玻璃培 养瓶中。
3） 于37℃、CO2培养箱内培养2小时后，再 补加含20%的小牛血清的RPMI 1640培 养液，继续培养。
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（3）建系过程
组织块在接种1周后，上皮细胞从组织块周围向 外迅速迁移和生长，相互连接成片。2周后，可 以见到成纤维细胞生长。8周后，上皮细胞生长 开始明显加快，并向周围延伸。 用胰蛋白酶消化法和刮脱法等手段除掉成纤维 细胞。这样处理后的细胞在传代三次后，贴壁 生长的细胞呈现上皮状，核清晰可见核仁。2周 后细胞形成群落。第4代后细胞开始呈单层生长， 命名为ECA109。 ECA109 经生物学特性分析 后确定细胞系建立成功
transport of water across membrane thermo dynamics of ice formation kinetics of ice growth
Thawing rate is also important (thaw rapidly)
最适度以下的
最适度以上的
细胞工程-动物细胞培养
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细胞计数
四角大方格内细胞数平均，若压中线者，只计算压左 线和上线边的细胞。 细胞密度个/ml＝平均细胞数x10^3x稀释倍数
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培养细胞活力测定
细胞活力测定是肿瘤体外研究中应用最广的技术手段 之一。 任何培养瓶内生长的细胞都由死细胞和活细胞组成， 从形态上区别死、活细胞是困难的。
MTT法简单快速准确，广泛应用于新药筛选、 细胞毒性试验、肿瘤放射敏感性实验等。
细胞工程-动物细胞培养
操作步骤:
（1）单细胞悬液接种于96孔培养板；103104 细胞/孔，每孔培养基总量200ul（96孔培养 板每孔容积370ul），37℃、5％CO2培养箱中培 养一段时间（根据实验目的决定培养时间）
动物细胞培养技术－2
细胞工程-动物细胞培养
（一）常用的培养方法
悬滴培养Hanging－drop cultivation 培养瓶培养 旋转管培养Rotate tube cultivation 克隆培养法Cloning culture technique 细胞同步化培养 动物细胞大规模培养
细胞工程-动物细胞培养
细胞工程-动物细胞培养
（二）建立细胞养与建系过程
以人上皮型食管癌109细胞系的建立为 例介绍一下具体的建系过程：
细胞工程-动物细胞培养
（1）取材
食管癌患者的手术标本
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（2）原代培养
1）食管肿物组织放入含青霉素和链霉素的 RPMI 1640培养液内，于4℃下静置2小 时。