动物细胞工程的应用及展望

动物细胞工程的应用及展望学院：生命科学学院班级：20110922姓名：学号：目录目录..................................................................................................................................................21.什么是动物细胞工程...............................................................................................................32.动物细胞工程技术...................................................................................................................32.1.细胞融合技术...............................................................................................................32.1.1.细胞融合的定义...............................................................................................32.1.2.细胞融合常用的技术.......................................................................................32.1.3.细胞融合技术的最新进展...............................................................................42.2.单克隆抗体技术...........................................................................................................52.2.1.单克隆抗体原理...............................................................................................52.2.2.单克隆抗体的应用...........................................................................................52.2.3.单克隆抗体的最新进展...................................................................................52.2.4.单克隆抗体技术的展望...................................................................................72.3.核移植技术...................................................................................................................72.3.1.核移植的原理...................................................................................................72.3.2.2核移植的最新进展........................................................................................72.4.2.4基因转移.................................................................................................................82.4.1.简介...................................................................................................................82.4.2.进展...................................................................................................................82.5.细胞培养.......................................................................................................................92.5.1.细胞培养的原理：...........................................................................................92.5.2.最新应用研究进展...........................................................................................93.对动物细胞工程的展望...........................................................................................................94.参考文献.................................................................................................................................101.什么是动物细胞工程单就“细胞工程”这个名词而言,日本有称为“细胞工学”的期刊。英文译名为CellTechnology,但CellTechnology这一名词的含意可以甚广,不一定能体现它是属于生物工程的范畴。如果套用遗传工程的说法,细胞工程似应译为cellularEngineering,这名词虽曾用过,但原意是指用细胞移植的方法来取代休内机能缺损的细胞,是否会引起误解,另一种译法可为CellBiotechnology,也许更能表达它的本意。那什么是动物细胞工程呢？动物细胞工程是指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。动物细胞工程所涉及的主要技术是细胞融合,细胞拆合、染色体导入和基因转移这四个方面,也就是说它是从细胞水平、核质水平、染色休水平以及基因水平这四个不同层次来改造细胞。那我们就以这四个方面来叙述动物细胞工程的应用与展望。2.动物细胞工程技术2.1.细胞融合技术2.1.1.细胞融合的定义细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合(cellfusion)或细胞杂交(cellhybridization)2.1.2.细胞融合常用的技术1.仙台病毒HVJ诱导法1962年日本的冈田善雄偶然发现了由日本血凝性病毒HVJ或称仙台病毒引起的艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞的现象+冈田善雄的研究为人工诱导体细胞杂交奠定了方法学基础,细胞融合现象的发现引起细胞学界的高度重视。2.聚乙二醇（PEG）法1974年华裔加拿大籍科学家高国楠（kao）发现peg可促进不同科属的植物原生质体之间的融合.后来人们又发现其他诱导方法的效果都不如peg，如磷酸盐。1975年以后，利用peg诱导细胞融合逐渐发展成为一种规范的重要化学融合方法。3.电融合法自1978年Zimmermann等及1979年senda等报道电脉冲诱导细胞融合成功以来Zimmermann及其同事们做了大量的工作,创立了物理的、实用的Zimmermann电融合法4.激光诱导法合激光诱导法1984年,Schierenberg首次报道利用微束激光成功地进行了细胞融合实验,为细胞融合找到了另一种有效的方法。2.1.3.细胞融合技术的最新进展1.基于微流控芯片的细胞融合技术随着微机电系统mems技术和微加工技术的发展，微电极阵列的设计加工制作也日趋成熟，加之微通道网络可以整合到生物芯片之上，这将使得微流控系统成为细胞融合的理想平台，利用微流控系统可以按照预定的要求大量融合异种细胞.目前，基于微流控芯片的细胞融合技术已成为细胞融合技术研究的重点领域。优点：基于芯片技术的微流控系统不仅可以实现对细胞甚至单个细胞的操控，比如转移、定位、变形等，也可以同时输送、合并、分离和分选大量细胞，细胞融合在芯片上可以通过并行或快速排队的方式实现.缺点：由于在微通道内的腔体容积很小，所以会大幅减少细胞融合中所需的细胞数量，同时细胞融合率和杂合细胞的成活率会大大提高.2.高通量细胞融合芯片高通量细胞融合芯片利用微电极阵列在微米范围内（0~40um）产生的高强度、高梯度辐射电场，使得细胞在特殊辐射电场的作用下产生介电质电泳力，精确处理和刺激预定的目标细胞，从而使目标细胞按照预先设计的方向（可以是任何预先设计好的方向）以预定的速度（可以是不同种的细胞以不同的速度定向）移动，从而按照设计要求准确地、大批量地得到目标细胞配型，集成微电极阵列的微流控系统，可以方便灵活地实现对细胞的操作、隔离和转移.由于在微通道内微电极间距可以做得很小，因此获得同样强度的辐射电场强度只需施加较低电压的交变电场和脉冲即可，不用加载昂贵的高电压发生装置例如,在20um的电极对间距施加14V的脉冲就相应地可以获得7kV/cm的高强度场强,这足以形成细胞融合所需要的电场强度。高通量细胞融合芯片可以与化学诱导融合、电诱导融合等方法相互结合，比如：在细胞融合缓冲液中加入少量的peg可大大提高细胞的融合率.此外，二价阳离子以及蛋白酶对细胞进行预处理，融合率也可大幅提高$然而，截至目前各国与此相关的细胞融合实验工作只有几篇文章见诸报端，许多构想也只是在理论层次上的探讨$3.空间细胞融合技术由于地球引力的存在，有液泡的原生质体与无液泡的原生质体的密度差加大，异源细胞间的融合得率十分有限.在利用动物细胞融合生产单克隆抗体过程中，由于无法排除地球引力的影响，要提高淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合得率相当困难世纪’9年代以来，人们在空间材料科学的启发下，试图利用空间微重力条件改进细胞融合技术.大量的飞行实验结果表明，在微重力条件下酵母细胞的融合得率有很大的增加，融合得率增加主要是由于降低了重力沉降影响，而杂种细胞的活力增加可能是由细胞排列时间缩短引起的.在取得这些成功实验的基础上，进一步研究融合后的细胞在空间培养的可能性已经具备.4.离子束细胞融合技术雷电、辐射等自然过程中产生的低能离子可作用于生物体，20世纪80年代中期，中国科学院等离子体物理研究所的余增亮等人发现并证实了离子注入生物效应和粒子沉积生物效应的存在，建立了质量、能量、电荷三因子作用机制体系.在离子束与生物体相互作用中，粒子的植入、动量的传递和电荷交换可导致细胞表面被刻蚀，引起细胞膜透性和跨膜电场的改