動(dòng)物細(xì)胞工程第一章-概論課件

動(dòng)物細(xì)胞工程第一章概論動(dòng)物細(xì)胞工程第一章概論動(dòng)物細(xì)胞工程第一章概論動(dòng)物細(xì)胞工程學(xué)

Cellengineeringofanimal生物工程系細(xì)胞工程教研室2參考書(shū)目：1.劉玉堂主編.動(dòng)物細(xì)胞工程（第一版）.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社.2003.2．薛慶善主編.體外培養(yǎng)的原理及技術(shù)（第一版）.北京：科學(xué)出版社.2001.3．周珍輝主編.細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2007.4．程寶鸞主編.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（第一版）.廣州：華南理工大學(xué)出版社.2002.3第一章概論1.動(dòng)物細(xì)胞工程的概念和研究范疇2.動(dòng)物細(xì)胞工程的研究?jī)?nèi)容（發(fā)展歷史）3.動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用及前景41.動(dòng)物細(xì)胞工程學(xué)的概念概念：以動(dòng)物細(xì)胞或其組成成分為研究對(duì)象，以細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合工程學(xué)原理和技術(shù)，對(duì)細(xì)胞或其組分進(jìn)行操作、加工或改造，使其按照規(guī)定目的發(fā)生結(jié)構(gòu)或功能等生物學(xué)特性的改變，獲得人類所需生物產(chǎn)品或創(chuàng)造新品種的學(xué)科。5酶工程蛋白質(zhì)工程細(xì)胞工程基因工程發(fā)酵工程生物化學(xué)工程天然微生物動(dòng)植物細(xì)胞或組織，融合細(xì)胞或微生物轉(zhuǎn)基因基因工程菌基因融合與修飾新蛋白質(zhì)酶制劑或活細(xì)胞工業(yè)化生物產(chǎn)品或醫(yī)藥、環(huán)保、能源、材料等領(lǐng)域的應(yīng)用微生物工程生物工程六個(gè)組成技術(shù)之間的關(guān)系圖解范疇：生物工程的分支6細(xì)胞工程：是應(yīng)用細(xì)胞學(xué)技術(shù),在細(xì)胞水平上有計(jì)劃地改造細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu),培育人們所需要的動(dòng)、植物品種或具有某些新性狀的細(xì)胞群體的生物技術(shù)。植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程7分類：1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物細(xì)胞工程2.農(nóng)業(yè)動(dòng)物細(xì)胞工程3.野生動(dòng)物細(xì)胞工程4.水生動(dòng)物細(xì)胞工程5.人類細(xì)胞工程82.研究?jī)?nèi)容：動(dòng)物細(xì)胞、組織和器官培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合及雜交瘤技術(shù)（單抗）動(dòng)物染色體工程動(dòng)物干細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因動(dòng)物及生物反應(yīng)器動(dòng)物胚胎工程嵌合體技術(shù)動(dòng)物克隆技術(shù)9（1）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

指將從動(dòng)物活體取出的組織用機(jī)械或消化的方法分散成單細(xì)胞懸液，在體外模擬體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)行孵育培養(yǎng)，使其生存、生長(zhǎng)并維持其結(jié)構(gòu)和功能的方法。1011RossGranvilleHarrison1870–1959,Americanbiologistandanatomist,b.Germantown,Pa.,Ph.D.JohnsHopkins,1894.HewenttoYaleasprofessorofcomparativeanatomyin1907andheldvarioushonorarypositionsthereuntilhisdeath.Heisknownforhisworkonnervedevelopmentintheembryoandonnerveregenerationaswellasforhisdiscoveryofamethodoftissueculturethatpermitsstudyofisolatedlivingcellsinacontrolledenvironment.ElizabethR.Harrison,M.D.,oneofthefirstwomentograduatefromtheSchoolofMedicineandpediatriciantothreegenerationsofNewHavenchildren,celebratedher103rdbirthdayonNovember2.

ShewasthedaughterofYalezoologistRossGranvilleHarrison.Havingbeenexposedtoherfather’swork,Harrisonhadnoqualmsaboutperformingherfirsthumandissectioninmedicalschool.“Allyoudidwastakeascalpelandmovethemuscleandisolateitandreportitonthechart.Therewasn’tanythingtobesqueamishabout,”sherecalls.“Myfatherhadtakenustadpolehuntingandwe’dworkedwithliveanimals,soIdidn’tthinkanythingofit.”

Harrison：動(dòng)物組織培養(yǎng)之父12

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1912"inrecognitionofhisworkonvascularsutureandthetransplantationofbloodvesselsandorgans"AlexisCarrel

FranceRockefellerInstituteforMedicalResearch

NewYork,NY,USAb.1873

d.194413TheJournalofExperimentalMedicine,Vol13,416-421,Copyright,1911CULTIVATIONINVITROOFTHETHYROIDGLAND

AlexisCarrel1andM.T.Burrows11FromtheLaboratoriesoftheRockefellerInstituteforMedicalResearch,NewYorkTumorsandcancercellsweregrowninflasksforthefirsttimeearlyinthe20thcentury.PioneersAlexisCarrel(photo)andMontroseBurrowsdevelopedthefirstlong-termtissueculturesin1911.Burrowscoinedthephrase"tissueculture"todescribetheirprocedure.NationalLibraryofMedicineMontroseThomasBurrows14（2）細(xì)胞融合和單克隆抗體技術(shù)

20世紀(jì)60年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞融合現(xiàn)象細(xì)胞融合技術(shù)的最大發(fā)展和應(yīng)用就是雜交瘤技術(shù)。15TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1984"forthediscoveryoftheprincipleforproductionofmonoclonalantibodies"GeorgesJ.F.Koehler

FederalRepublicofGermanyBaselInstituteforImmunology

Basel,Switzerlandb.1946d.1995

CarMilstein

ArgentinaandUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1927(inBahiaBlanca,Argentina)

d.20021617（3）動(dòng)物染色體工程18

動(dòng)物染色體工程是指采用物理、化學(xué)或生物的方法，按照人們的意愿，有目標(biāo)地改變動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)或成分的一種技術(shù)。染色體工程可用于動(dòng)物新品種或品系的培育，在家畜遺傳育種研究領(lǐng)域有重要價(jià)值。目前，染色體工程技術(shù)在動(dòng)物上的研究還不夠深入，要走的路還很長(zhǎng)；在植物上已經(jīng)獲得了一些多倍體高性能的新品種。19如果將人的染色體或染色體片段轉(zhuǎn)移到其他生物細(xì)胞內(nèi)，形成的“人源化生物”就能表達(dá)人的某些生理活動(dòng)和表型。由此，生物學(xué)家們?cè)O(shè)想，如果將人的一群相關(guān)基因轉(zhuǎn)移到其他生物體內(nèi)，該生物應(yīng)該能產(chǎn)生具有人體特征的生物分子、細(xì)胞、組織和器官，從人源化生物的身上就可獲得人可接受移植(不被排斥)的血細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞，甚至心臟、肝臟等器官，當(dāng)然也能獲得用于藥物生產(chǎn)的人的抗體、血清白蛋白和胰島素等。20（4）動(dòng)物干細(xì)胞工程動(dòng)物干細(xì)胞工程是指動(dòng)物干細(xì)胞的分離、純化、培養(yǎng)、增殖、冷凍、建系和分化，產(chǎn)生機(jī)體各種功能細(xì)胞或組織的生物工程技術(shù)。干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞細(xì)胞分化誘導(dǎo)技術(shù)21動(dòng)物胚胎干細(xì)胞的分離、培養(yǎng)和誘導(dǎo)分化2223（5）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和生物反應(yīng)器將特定的目的基因從某一動(dòng)物或其他生物中分離出來(lái)，進(jìn)行擴(kuò)增和加工，再導(dǎo)入另一動(dòng)物的早期胚胎細(xì)胞中，使其整合到宿主動(dòng)物的染色體上，在動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程中表達(dá)，并通過(guò)生殖細(xì)胞傳給后代。這種在基因組中穩(wěn)定地整合有人工導(dǎo)入的外源基因的動(dòng)物稱轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（transgeneticanimal）。24transgenicanimals

1982年:“超級(jí)鼠”:把大鼠生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入小鼠,得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。

25動(dòng)物生物反應(yīng)器是指利用動(dòng)物的某種細(xì)胞、組織或器官作為反應(yīng)生成的載體，生產(chǎn)人類需要的生物制品。如：乳腺生物反應(yīng)器血液生物反應(yīng)器26（6）動(dòng)物胚胎工程動(dòng)物胚胎工程技術(shù)是指對(duì)配子和胚胎進(jìn)行人為的干預(yù)，改變其自然狀態(tài)下的生活環(huán)境條件、生長(zhǎng)發(fā)育模式、組織行為的一系列綜合操作技術(shù)?？煞譃椋荷嫌闻咛スこ碳夹g(shù)下游胚胎工程技術(shù)試管嬰兒27北京時(shí)間2010年10月4日下午5點(diǎn)30分，2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉，英國(guó)科學(xué)家羅伯特·愛(ài)德華茲（Robert.Edwards）因發(fā)展體外授精療法獲獎(jiǎng)。2829配種后3天的波爾山羊卵巢306天收集的胚胎（未揀）31二細(xì)胞至四細(xì)胞胚胎

3233（7）嵌合體技術(shù)嵌合體是指在同一個(gè)體中由基因型不同的細(xì)胞或組織相互接觸，并各自獨(dú)立并存。即不同細(xì)胞系的組織共存于同一個(gè)個(gè)體或器官。研究意義：

1.發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域：如不同基因嵌合體將來(lái)在組織中的分布、卵裂球的分化傾向等

2.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：建立人類疾病模型等

3.動(dòng)物生產(chǎn)上：培育雜種個(gè)體，甚至中間個(gè)體。如制作新型皮毛花色的嵌合動(dòng)物；及ES嵌合還能生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。如：綿山羊、嵌合小鼠等34英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道說(shuō)，美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)教授伊斯梅爾·贊賈尼歷經(jīng)7年研究，最終利用向綿羊胚胎注射人體干細(xì)胞的技術(shù)，成功培育出一只含有15%人體細(xì)胞的綿羊。報(bào)道說(shuō)，科研人員首先從人體骨髓中提取干細(xì)胞，然后將干細(xì)胞注入胎羊的腹膜中，這樣人體細(xì)胞就會(huì)通過(guò)新陳代謝和循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入胎羊體內(nèi)各個(gè)器官。羊羔降世兩個(gè)月后，就會(huì)長(zhǎng)出含有人體細(xì)胞的肝、心臟、肺等器官。35（8）動(dòng)物克隆技術(shù)動(dòng)物克隆技術(shù)是指不經(jīng)過(guò)雌雄兩性的結(jié)合，通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)和顯微操作等技術(shù)，使動(dòng)物個(gè)體產(chǎn)生及其自身表現(xiàn)型相同和性能一致的后代，并具正常的生殖能力和穩(wěn)定的遺傳性能，也稱為核移植技術(shù)。分為：體細(xì)胞克隆技術(shù)胚胎細(xì)胞克隆技術(shù)多莉36芬蘭多賽特白羊蘇格蘭黑面母綿羊核供體卵供體乳腺細(xì)胞饑餓培養(yǎng)去核電融合新的卵細(xì)胞桑椹胚或囊胚假孕母羊多莉37多莉克隆猴383.動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用及前景（1）臨床醫(yī)學(xué)和制藥（2）動(dòng)物遺傳育種及繁殖（3）瀕危動(dòng)物保護(hù)（4）蛋白質(zhì)生產(chǎn)（5）生命科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域39干細(xì)胞技術(shù)人工輔助生殖技術(shù)（ART）組織工程技術(shù)及器官移植生物制藥及細(xì)胞培養(yǎng)次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)克隆動(dòng)物技術(shù)40干細(xì)胞技術(shù)41來(lái)源于干細(xì)胞的組織可能用于治療的疾病

細(xì)胞類型 治療的疾病神經(jīng)細(xì)胞

中風(fēng)、帕金森氏病、老年癡呆癥、脊髓損傷、多發(fā)性硬化病 心肌細(xì)胞

心臟病發(fā)作、充血性心臟病產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞糖尿病軟骨細(xì)胞 骨性關(guān)節(jié)炎血細(xì)胞 癌癥、免疫缺乏癥、遺傳學(xué)血液病、白血病肝細(xì)胞 肝炎、肝硬化皮膚細(xì)胞 燒傷骨