細胞工程簡介

1、WOR格式細胞工程 主講人王文星學前導引本課程為必修考試課，理論授課32學時，期末考試閉卷總成績?yōu)?00分：出勤+課堂提問占10%,平時測驗占20%期末試卷占70%.平時測驗1次,隨堂考試，閉卷.選用教材：安利國，楊桂文.?細胞工程？第3版，科學出版社，2016 主要參考教材：李志勇.?細胞工程？第2版，科學出版社， 殷紅.?細胞工程？第2版，化學工業(yè)出版社， 羅立新等.?細胞工程?,華南理工大學出版社，201020132003學時分配表內(nèi)容學 時第1章細胞工程簡介1第2章3第一篇動物細胞工程第3章/ L/ 1 1 17 丿 7/y k I-M 2 1>- 1動物細胞培養(yǎng),4>*丨

2、 J1第4章1細H胞同和與單克隆抗斤體d3> 1 '第5章與 單克隆7抗'體R不胎臺工程172第 5章'第6章胚胎口工程干細胞與組織工程4第7章：丨細丿胞與組織丄丿程術(shù)壬鄉(xiāng)口 L 宀土士 2第 7 章LArt 厶m 仃& 十工口 lPt4動刃細刀胞工程內(nèi)容檢測1第一篇植物細胞丄程,第8章/rnq IJ=L 1/7 刁丄lAiLJi1 一L-,生古厶口f /zhrt 口 A-r:,4.第8章第9章植物組織與細胞培養(yǎng)植物胚不胎厶培養(yǎng)42第9早.第10章.植物胚胎培養(yǎng)汕丄上右 冷r壬口2第 10 早十古片£第 11早總復習植物勿原生質(zhì)體融合技術(shù):亠Ay

3、r匕"二 It ,答疑3M第1章細胞工程簡介內(nèi)容提要一、定義五、主要研究內(nèi)容二、與其它生物工程的關(guān)系六、重要應用三、發(fā)展歷史七、本章小結(jié)四、研究對象八、思考題、細胞工程定義細胞工程：應用細胞生物學和分子生物學的方法，通過類似于工程學的步驟，在細胞整體 水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲取新型生物或特種細 胞產(chǎn)品的一門科學技術(shù)。廣義的細胞工程：包括所有的生物組織、器官及細胞離體操作和培養(yǎng)技術(shù)，狹義的細胞工 程則是指細胞融合和細胞培養(yǎng)技術(shù)。二、細胞工程與其它生物工程的關(guān)系生物化學工程為基因工程、細胞工程、微生物工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、代謝 工程提供產(chǎn)業(yè)化技術(shù)支

4、持?；蚬こ碳夹g(shù)為細胞工程提供轉(zhuǎn)基因細胞。細胞工程技術(shù)為微生物工程、酶工程及工程產(chǎn)業(yè)化提供充足的經(jīng)過遺傳改良和性狀 穩(wěn)定的微生物、動植物細胞原料?？偨Y(jié)：細胞工程技術(shù)是現(xiàn)代生物工程技術(shù)各領(lǐng)域連接的橋梁和紐帶；與其它生物工程技 術(shù)是密切聯(lián)系，不可分割的有機整體。三、細胞工程發(fā)展歷史細胞工程的理論基礎(chǔ)是細胞學說和細胞全能性學說。在植物學界，100年前，德國學者 Haberlandt(1902)發(fā)表了著名的論文植物細胞離 體培養(yǎng)實驗，提出了細胞全能性的觀點。20AD中葉，植物細胞組織培養(yǎng)與細胞的遺傳操作相結(jié)合，發(fā)展成為植物細胞工程。 20AD60S末興起的植物單倍體技術(shù)是一項在植物育種上用途廣泛的細胞

5、工程技術(shù)。 20AD90S以來，雖然基因工程成為生物技術(shù)的主流，但是細胞工程并為失去獨立存在價 值，它繼續(xù)在優(yōu)良苗木繁育、農(nóng)作物育種和植物天然藥物的開發(fā)中起著舉足輕重的作用。在動物學界，1907年美國學者哈里森等人采用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織，存 活數(shù)周，而且觀察到生長現(xiàn)象，從而開創(chuàng)了動物細胞培養(yǎng)的先河。1965年，哈利斯和沃特金斯證明了滅活的病毒在控制的條件下可以用來誘導動物細胞 的融合。至此細胞融合作為一個重要的研究領(lǐng)域已經(jīng)引起人們的濃厚興趣。20AD70S初，誕生了細胞拆合工程。1972年，Prescott等人首先應用離心技術(shù)結(jié)合細胞質(zhì)相互關(guān)系、細胞質(zhì)基松弛素B分離哺乳類細胞的胞質(zhì)體獲

6、得成功，為研究哺乳類細胞核、因的轉(zhuǎn)移開創(chuàng)了新的途徑。近年來，細胞工程取得了迅速發(fā)展。如試管植物、試管動物、克隆動物、轉(zhuǎn)基因生物反應 器、干細胞等等。其中最具代表性的成就有：1977年，英國采用胚胎工程技術(shù)成功培育出。2001年英2008年：美國科學家利用人胚胎干細胞可以在實這個成果將可能解決個別血型血源緊缺的問題，也將普通細胞 實現(xiàn)不同種世界首例試管嬰兒。1997年英國利用成年動物體細胞首次克隆出綿羊“多莉 國又宣布成功培育出世界首批轉(zhuǎn)基因豬。 驗室培育出有攜帶氧功能的成熟紅細胞，可幫助避免輸血相關(guān)疾病的發(fā)生；美國研究人員在患糖尿病的老鼠身上做實驗，轉(zhuǎn)化成可分泌胰島素的胰島P細胞，減輕了病情。

7、這一研究利用基因重組技術(shù)，類成體細胞間直接轉(zhuǎn)化，代表再生醫(yī)學的重大進步。 細胞工程發(fā)展歷史2009年，馬薩諸塞州總醫(yī)院(MGH的研究人員找到一種成功地體外培養(yǎng)肝細胞的方法，培養(yǎng)的肝細胞具有藥物毒性篩選功能。研究報告詳細介紹了肝細胞如何在高氧條件和無動 物血清的條件下生長，并如何快速發(fā)揮正常肝臟所具有的功能。2010年，科學家首次實現(xiàn)將多功能干細胞變成功能性人體腸道組織。2011年，腫瘤的細胞免疫治療研究進展：細胞免疫療法能夠靶向腫瘤細胞而不傷 及正常組織細胞，并可產(chǎn)生免疫記憶來預防腫瘤復發(fā)，有可能成為腫瘤治療的第四種 方法。四、細胞工程的研究對象細胞或其組成部分和構(gòu)成的組織、器官等如染色體、細

8、胞 核、原生質(zhì)體、整個細胞、受精卵、胚胎、組織或器官。五、細胞工程的主要研究內(nèi)容根據(jù)研究生物類型不同，細胞工程可分為：動物細胞工程、植物細胞工程、微生物細胞工程。（一）動物細胞工程包括： 細胞培養(yǎng)技術(shù)（包括組織培養(yǎng)、器官培養(yǎng)）；細胞融合技術(shù)； 胚胎工程技術(shù)（核移植、胚胎分割等）；克隆技術(shù)（單細胞系克隆、器官克隆、個體克?。ǘ┲参锛毎こ贪ǎ?植物組織、器官培養(yǎng)技術(shù)； 細胞培養(yǎng)技術(shù)； 原生質(zhì)體融合與培養(yǎng)技術(shù)； 亞細胞水平的操作技術(shù)等。（三）根據(jù)實驗操作對象可分為： 細胞、組織、器官培養(yǎng) 細胞融合 細胞核移植 染色體操作 體細胞誘變 轉(zhuǎn)基因生物等（四）以細胞工程為基礎(chǔ)，發(fā)展派生了不少以工程冠

9、名的新領(lǐng)域: 組織工程胚胎工程 染色體工程（五）細胞與組織培養(yǎng)細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)都屬于體外培養(yǎng)，是指生物細胞和組織在離 體條件下的生長和增殖。細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)是細胞工程的最基本技術(shù)，細胞融合、細胞 核移植、染色體工程、轉(zhuǎn)基因生物、胚胎工程等細胞工程技術(shù)都 離不開細胞和組織培養(yǎng)。蕨蛋白酶處理細胞塔莽k'*F近年來新興的組織工程和生物反應器就是在細胞和組織培 養(yǎng)技術(shù)上直接發(fā)展起來的。專業(yè)資料整理植輸律知*塔菲產(chǎn)生丸It植株示當田（六）細胞融合），是指兩個或兩個以上細胞融合（cellfusion ）又稱細胞雜交（cellhybridization 的細胞融合形成一個細胞的過程。細胞融合的范

10、圍很廣，在不同種類之間，甚至不同物種之間都能發(fā)生融合，為研究細胞、 遺傳、免疫、藥物和新品種培育的重要手段。已成功地應用到基礎(chǔ)生命科學研究和醫(yī)利用細胞融合技術(shù)發(fā)展起來的單克隆抗體技術(shù)，藥生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，極大地促進了生命科學的發(fā)展，創(chuàng)造了極為可觀的經(jīng)濟效益，是應用最為 成功的生物技術(shù)之一。（七）染色體工程染色體工程（chromosomeengineering） 把單個的染色體或染色體組轉(zhuǎn)入或移出受體細 胞，從而形成新的染色體組合和遺傳構(gòu)成。如多倍體育種已經(jīng)成為很常規(guī)的育種技術(shù)。近基因轉(zhuǎn)導和基因治療提供了重要手段和途徑。該技術(shù)可以廣泛應用于優(yōu)良品種的培育， 年來發(fā)展起來的人工染色體技術(shù)為基因組研究

11、、（八）胚胎工程胚胎工程（embryonicengineering）以生殖細胞和胚胎細胞為對象進行的操作，主要技術(shù)包括體外受精、胚胎切割、胚胎移植等。（九）干細胞與組織工程干細胞（stemcell ）是動物體內(nèi)具有分化潛能，并能自我更新的細胞，分為胚胎干 細胞和組織干細胞。胚胎干細胞來自囊胚期的細胞團，屬于全能干細胞，每個細胞可以發(fā)育成為完整的個體。組織干細胞存在于成體組織中， 屬單能或多能干細胞，能定向分化為一種或幾種不同的組織。 *有些成人干細胞是多能的，分化成各種細胞的潛力稱為可塑性。*可塑性是如何調(diào)節(jié)的？將自體或異體組織工程是在干細胞的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將干細胞與材料科學相結(jié)合，的干細

12、胞經(jīng)體外擴增后種植在預先構(gòu)建好的聚合物骨架上，在適宜的生長條件下干細胞沿聚 合物骨架遷移、鋪展、生長和分化，最終發(fā)育具有特定形態(tài)及功能的工程組織。*曹誼林教授在小鼠身上培育的人耳如果能夠消除體細胞的“記憶”，它們就有可能恢復到胚胎細胞的狀態(tài)一一科學家 稱之為把細胞“重編程”。把通過“重編程”得到的干細胞在不同的環(huán)境條件下進行培 養(yǎng)，就能得到各種分化細胞。人們通常把這種利用體細胞制造胚胎干細胞，分化后再移植回人體的技 術(shù)稱作“治療性克隆”。六、細胞工程的重要應用優(yōu)質(zhì)植物快速培育與繁殖動物胚胎工程快速繁殖優(yōu)良、瀕危品種利用動植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)活性產(chǎn)物、藥1、2、3、品4、新型動植物品種的培育5、工藝學器官修復或移植的組織工程 轉(zhuǎn)基因動植物的生物反應器工程 珍稀動植物資源的保存與保護 在遺傳學、發(fā)育學等領(lǐng)域