第二节 动物细胞工程
一、动物细胞培养
1．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。
2．原理：细胞增殖3．地位：动物细胞工程基础4．关键操作：原代培养和传代培养。
（一）动物细胞培养的条件
1．营养
（1）成分
①已知成分：将细胞所需的营养物质（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。
②未知成分：使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。
（2）培养基的物理性质：培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液。
2．无菌、无毒的环境
①对培养液和培养用具灭菌处理；②无菌环境下操作；③定期更换培养液。
3．温度、pH和渗透压
（1）适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。
（2）适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2—7.4。
（3）适宜的渗透压：维持适宜渗透压目的是维持细胞正常的形态和功能。
4．气体环境
（1）组成：动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。
（2）气体作用：①O2：细胞代谢所必需；②CO2：维持培养液pH。
（二）动物细胞培养的过程
①原代培养：将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养。
②传代培养：将分瓶后的细胞培养称为传代培养；
③细胞贴壁：大多数体外培养的细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁；
④接触抑制：当贴壁细胞生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
1．取动物组织
（1）取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
（2）取材原因：细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。
2．制成细胞悬液
（1）制成细胞悬液的步骤：①将组织分散成单个细胞；②用培养液将细胞制成细胞悬液
（2）将组织分散成单个细胞的原因：
①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
（3）将组织分散成单个细胞的方法：①机械法；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理。
3．原代培养：将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内
4．分瓶、传代培养
（1）悬浮生长类：直接用离心法收集；
（2）贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集；将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。
5．植物组织培养与动物细胞培养的比较
（三）干细胞培养及其应用
1．分布：干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
2．分类：干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等
（1）胚胎干细胞（简称ES细胞）
①分布：存在于早期胚胎中
②特点：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。
（2）成体干细胞
①分布：存在于成体组织或器官内
②类别：包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞等。
③特点：一般认为，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。
3．干细胞的应用
（1）原理：干细胞有自我更新能力及分化潜能，与组织、器官发育、再生和修复等相关。
（2）应用：
①造血干细胞：治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。
②神经干细胞：治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病）。
③诱导多能干细胞（iPS细胞）：可治疗镰状细胞贫血症及阿尔兹海默病、心血管疾病等。
二、动物细胞融合与单克隆抗体技术
（一）动物细胞融合技术
1．概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2．结果：形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
3．原理：细胞膜具有一定的流动性。
4．意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
5．诱导融合的常用方法：电融合法、聚乙二醇（PEG）融合法和灭活病毒诱导法。
6．融合实质及完成的标志：细胞核的融合。
7．应用：
①细胞融合技术已经成为研究培育生物新品种、细胞遗传、细胞免疫和肿瘤等重要手段。
②利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
8．动物细胞融合和植物体细胞杂交比较
（二）单克隆抗体的制备
1．制备过程
2．突出优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
3．实际应用：
（1）作为诊断试剂：①多种疾病的诊断②病原体的鉴定③其他类型诊断。
（2）用于治疗疾病和运载药物：与药物结合，制成抗体—药物偶联物（ADC），杀伤癌细胞；ADC通常由抗体、接头和药物三部分组成。
（3）治疗疾病：单克隆抗体单独使用，也可直接用于治疗疾病。
三、动物细胞核移植技术和克隆动物
（一）动物细胞核移植技术
1．概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2．结果：形成重新组合的细胞并发育成新胚胎，继而发育成动物个体。
3．原理：动物细胞核的全能性。
4．生殖方式：无性生殖。
5．哺乳动物核移植分类
①胚胎细胞核移植：动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易。
②体细胞核移植：动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。
6．非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因
①供体细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前功能状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
7．体细胞核移植的过程
（二）体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
