細(xì)胞工程應(yīng)用與人類生活

1、細(xì)胞工程應(yīng)用與人類生活摘要：細(xì)胞工程是一個新興的科學(xué)領(lǐng)域，同時也是屬于近幾年來人們?nèi)諠u關(guān)注的生物技術(shù)的一部分，細(xì)胞工程相對于其他科學(xué)技術(shù)會相對比較不成熟，但無可否認(rèn)的是其對人類來說是意義非凡的。隨著時間的推移，細(xì)胞工程取得了質(zhì)的飛躍，滲透進人類生活的方方面面。本文結(jié)合比較常見的細(xì)胞工程技術(shù)與人類生活的關(guān)系，探索細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用于人類生活之間的關(guān)系，在探索過程中預(yù)測細(xì)胞工程技術(shù)對人類生活的作用。關(guān)鍵詞：細(xì)胞工程、生活、健康、飲食、影響1、 引言2010年的10月一條震動娛樂圈的大新聞俞灝明和Selina在拍攝電視劇我和春天有個約會的一場爆破戲中意外燒傷。治療燒傷植皮手術(shù)無疑是最常見的方法。傳統(tǒng)

2、的方法是在患者自身健康的皮膚處取下一部分皮膚，用來覆蓋切除傷疤的區(qū)域。但是對于大面積燒傷的患者來說這個辦法似乎不太可行，在這個時候，動物細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)就給每一個燒傷患者帶來了福音。利用動物細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)利用患者的細(xì)胞可以培養(yǎng)出大量的細(xì)胞。并讓這些細(xì)胞分化成皮膚組織（如圖1），讓燒傷患者的治療更加的有效。不僅僅是針對燒傷動物細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)起到如此重要的作用，在其他方面動物細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)也是扮演著重要的角色。【1】而動物細(xì)胞組織培養(yǎng)是細(xì)胞工程應(yīng)用的一個方面。 （圖1）細(xì)胞工程是生物工程的一個重要方面，總的來說，它是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的設(shè)計藍(lán)圖，進行在細(xì)胞水平上

3、的遺傳操作及進行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。當(dāng)前細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及基因轉(zhuǎn)移等方面。通過細(xì)胞工程可以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系。細(xì)胞工程作為一個新興的科學(xué)領(lǐng)域不免不被大家熟識，甚至覺得十分陌生。實際上，細(xì)胞工程已經(jīng)走進我們的生活，成為生活中密不可分的一部分，比如糧食與蔬菜生產(chǎn)、水果與園林花卉、臨床醫(yī)學(xué)與藥物、人工授精、胚胎移植、試管嬰兒、克隆技術(shù)等。因此我們不難發(fā)現(xiàn)，在人類生活中細(xì)胞工程扮演著越來越重要的角色。 （圖2） 二、糧食、蔬菜生產(chǎn)與園林花卉利用細(xì)胞工程技術(shù)進行作物育種，是迄今人類受益最多的一個方面。中

4、國在這一領(lǐng)域已達到世界先進水平，以花藥單倍體育種途徑，培育出的水稻品種或品系有近百個，小麥有30個左右。其中河南省農(nóng)科院培育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗銹病、抗白粉病等優(yōu)良性狀。在常規(guī)的雜交育種中，育成一個新品種一般需要810年，而用細(xì)胞工程技術(shù)對雜種的花藥進行離體培養(yǎng)，可大大縮短育種周期，一般提前23年，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有廣泛的用途，其技術(shù)比較成熟，并已取得較大的經(jīng)濟效益。通過植物體細(xì)胞的遺傳變異，篩選各種有經(jīng)濟意義的突變體，為創(chuàng)造種質(zhì)資源和新品種的選育發(fā)（圖3）揮了作用。現(xiàn)已選育出優(yōu)質(zhì)的番茄、抗寒的亞麻、以及水稻、小麥、玉米等新品系。有希望通過這一技術(shù)改良作物的品質(zhì)，使它更適合人類的營養(yǎng)需求

5、。【2】蔬菜是人類膳食中不可缺少的成分，它為人體提供必需的維生素、礦物質(zhì)等。蔬菜通常以種子、塊根、塊莖、插扦或分根等傳統(tǒng)方式進行繁殖，化費成本低。但是，在引種與繁育、品種的種性提純與復(fù)壯、育種過程的某些中間環(huán)節(jié)，植物細(xì)胞工程技術(shù)仍大有作為。例如，從國外引進蔬菜新品種，最初往往只有幾粒種子或很少量的塊根、塊莖等。要進行大規(guī)模的種植，必須先大量增殖，這就可應(yīng)用微繁殖技術(shù)，在較短時間內(nèi)迅速擴大群體。在常規(guī)育種過程中，也可應(yīng)用原生質(zhì)體或單倍體培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖后代，簡化制種程序。另外，還可結(jié)合植物基因工程技術(shù)，改良蔬菜品種。幾乎所有的果樹都患有病毒病，而且多是通過營養(yǎng)體繁殖代代相傳的。用去病毒試管苗技

6、術(shù)，可以有效地防止病毒病的侵害，恢復(fù)種性并加速繁殖速度。近年來，對經(jīng)濟林木組織培養(yǎng)技術(shù)的研究也受到很大的重視。采用這一技術(shù)可比常規(guī)方法提前數(shù)年進行大面積種植。特別是有些林木的種子休眠期很長，常規(guī)育種十分費時。據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)已研究成功的林木植物試管苗已達百余種，如松屬、桉樹屬、楊屬中的許多種，還有泡桐、槐樹、銀杏、茶、棕櫚、咖啡、椰子樹等。1960年，科學(xué)家首次利用微繁殖技術(shù)將蘭花的愈傷組織培養(yǎng)成植株后，很快形成了以組織培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)化生產(chǎn)體系蘭花工業(yè)。現(xiàn)在，世界蘭花市場上有150多種產(chǎn)品，其中大部分都是用快速微繁殖技術(shù)得到的試管苗。從此，市場供應(yīng)擺脫了氣候、地理和自然災(zāi)害等因素的限制。

7、【3】（圖3：細(xì)胞融合抗鹽堿耐干旱葡萄）3、 體外受精與胚胎移植（IVF-ET)“體外受精和胚胎移植”（IVF-ET）,在中國更多人稱之為“試管嬰兒”。而事實上，體外受精是一種特殊的技術(shù)，“試管嬰兒”并不是真正在試管里長大的嬰兒，而是從卵巢內(nèi)取出幾個卵子，在實驗室里讓它們與男方的精子結(jié)合，形成胚胎，然后轉(zhuǎn)移胚胎到子宮內(nèi)，使之在媽媽的子宮內(nèi)著床，妊娠。正常的受孕需要精子和卵子在輸卵管相遇，二者結(jié)合，形成受精卵，然后受精卵再回到子宮腔，繼續(xù)妊娠。所以“試管嬰兒”可以簡單地理解成由實驗室的試管代替了輸卵管的功能而稱為“試管嬰兒”。把卵子和精子都拿到體外來，讓它們在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程，然

8、后把早期胚胎移植到女性 （圖4）的子宮中，在子宮中孕育成為孩子。利用體外受精技術(shù)產(chǎn)生的嬰兒稱為試管嬰兒，這些孩子也是在媽媽的子宮內(nèi)長成的。盡管體外受精原用于治療由輸卵管阻塞引起的不孕癥，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)體外受精對由于宮內(nèi)膜異位癥，精子異常(數(shù)目異常或形態(tài)異常)引起的不孕癥，甚至原因不明性不孕癥都有所幫助。研究顯示一個周期治療后的妊娠率在40%左右，出生率稍微低一點。1978年世界上第一個試管嬰兒路易絲布朗在英國誕生，英國產(chǎn)科醫(yī)生帕特里克斯特普托和生理學(xué)家羅伯特愛德華茲共同研究的成果，引起了世界科學(xué)界的轟動，甚至被稱為人類生殖技術(shù)的一大創(chuàng)舉，也為治療不孕不育癥開辟了新的途徑。被稱為人類醫(yī)學(xué)史上的奇跡，羅

9、伯特愛德華茲教授也因此在2010年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。IVF通常情況下是將精卵放在同一個培養(yǎng)基中，讓它們自然結(jié)合，即所謂的“常規(guī)受精”。但有時由于各種原因，會出現(xiàn)受精失敗。1992年比利時的Palermo醫(yī)師在人類成功應(yīng)用了卵漿內(nèi)單精子注射（ICSI），這項技術(shù)可以解決常規(guī)受精失敗的問題，因此提高了IVF的成功率。ICSI對重度少弱精以及需睪丸取精的男性不孕癥患者的治療，具有里程碑的意義。近年來，許多IVF中心開展了胚胎著床前遺傳病診斷（PGD），對于有某些特殊染色體異常或遺傳性疾病的夫婦，可以通過PGD技術(shù)選擇正常的胚胎，從而獲得健康的自代。【4】4、 單克隆抗體 由單一B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的高度均

10、一、僅針對某一特定抗原表位的抗體，稱為單克隆抗體。單克隆抗體是由淋巴細(xì)胞雜交瘤產(chǎn)生的、只針對復(fù)合抗原分子上某一單個抗原決定簇的特異性抗體。淋巴細(xì)胞雜交瘤是用人工方法使骨髓瘤細(xì)胞（純系小鼠的腹水瘤型漿細(xì)胞）與已用抗原致敏并能分泌某種抗體的淋巴細(xì)胞（常用致敏動物的脾細(xì)胞，起作用的是其中的B細(xì)胞）融合而成的。用適當(dāng)方法把雜交瘤細(xì)胞分離出來，進行單個細(xì)胞培養(yǎng)，使之大量繁殖，則在該培養(yǎng)液中增殖而形成的細(xì)胞克隆，只產(chǎn)生完全均一的、單一特異性的抗體，即單克隆抗體。單克隆抗體通常采用雜交瘤技術(shù)來制備，雜交瘤抗體技術(shù)是在細(xì)胞融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，將具有分泌特異性抗體能力的致敏B細(xì)胞和具有無限繁殖能力的骨髓瘤細(xì)胞融合

11、為B細(xì)胞雜交瘤。用具備這種特性的單個雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)成細(xì)胞群，可制備針對一種抗原表位的特異性抗體即單克隆抗體。【5】（圖5） 單克隆抗體的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，分別為：鼠源性單克隆抗體、嵌合性單克隆抗體、人源化單克隆抗體和全人源單克隆抗體。（全人源單克隆抗體：其抗體的可變區(qū)和恒定區(qū)都是人源的，去除免疫原性和毒副作用。）由人源化和全人源抗體制備的人源化和全人源抗體藥物因其具有高親和力、高特異性、毒副作用小的特點，克服了動物源抗體及嵌合抗體的各種缺點，已經(jīng)成為了治療性抗體藥物發(fā)展的必然趨勢。單克隆抗體問世以來，由于其獨有的特征已迅速應(yīng)用于醫(yī)學(xué)很多領(lǐng)域，比如檢測醫(yī)學(xué)診斷試劑、蛋白質(zhì)的提純、腫瘤的導(dǎo)向治療和放射免疫顯像技術(shù)等。雜交瘤可以在體外“永久”地存活并傳代，只要不發(fā)生細(xì)胞株的基因突變，就可以不斷地生產(chǎn)高特異性、高均一性的抗體，但是單克隆抗體固有的親和性和局限的生物活性限制了它的應(yīng)用范圍。【6】 人類的細(xì)胞工程還在不斷的發(fā)展和進步，為了人類生活的各方各面起到了許多無法低估的作用。細(xì)胞工程作為科學(xué)研究的一種手段，已經(jīng)滲入到生物工程的各個方面，成為必不可少的配套技術(shù)。在農(nóng)林、園藝和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中，細(xì)胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。因此我們有足夠的理由相信生物技術(shù)是影響人類進化的重要因素。每一次細(xì)胞工程的改革與進步都會給人類帶來極大的影響