动物细胞工程.ppt

资料分析资料分析 1.烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人？想如何来治疗该病人？取该患者的皮肤进取该患者的皮肤进行细胞培养行细胞培养,获得足获得足量的细胞后再移植量的细胞后再移植 人耳鼠 2.2.“人耳鼠人耳鼠”再出风头再出风头 20012001年，一只特别的年，一只特别的活老鼠活老鼠在在北京引起轰动北京引起轰动这是有着一对红这是有着一对红眼睛的、尾巴长长的、浑身没毛的眼睛的、尾巴长长的、浑身没毛的小白鼠。值得一提的是，这只小白小白鼠。值得一提的是，这只小白鼠的背上，竟长着一只几乎与身子鼠的背上，竟长着一只几乎与身子一般大小的一般大小的“人耳人耳”。这只老鼠背这只老鼠背上的上的“人耳人耳”是由上海市第九人民是由上海市第九人民医院副院长、整复外科主任曹谊林医院副院长、整复外科主任曹谊林教授利用教授利用组织工程技术组织工程技术复制出来的。复制出来的。在京展出的数天，尽管门票高达在京展出的数天，尽管门票高达2020元，但还是有将近元，但还是有将近2020万人，心甘情愿地掏钱一睹万人，心甘情愿地掏钱一睹“人耳鼠人耳鼠”的风采。的风采。人耳鼠的出现，透露了怎样的信息？随着人类生命奥秘的揭晓，有朝一日人体就会像随着人类生命奥秘的揭晓，有朝一日人体就会像一辆汽车一样，哪个零件坏了，可再买一个新的一辆汽车一样，哪个零件坏了，可再买一个新的换上。换上。2.2.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术 选修选修3 现代生物科技专题现代生物科技专题 专题专题2细胞工程细胞工程 2.2动物细胞工程动物细胞工程 检查预习检查预习 1 请总结出动物细胞培养的定义请总结出动物细胞培养的定义 2 动物细胞培养条件动物细胞培养条件 3 动物核移植定义：动物核移植定义：一一 动物细胞培养动物细胞培养 1.动物细胞培养条件动物细胞培养条件 2.动物细胞培养动物细胞培养过程过程 1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 （添加一定量的抗生素，定期更换培养液）（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）2、营养、营养（葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清、血浆等。葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清、血浆等。）3、温度和、温度和PH 36.5+0.5度；PH为7.2-7.4。4、气体环境：、气体环境：O2和和CO2（95%空气和空气和5%CO2）补充合成培养基补充合成培养基中缺乏的物质中缺乏的物质 动物细胞的培养过程动物细胞的培养过程 幼龄动物 取动物器官 和组织 剪碎组织 胰蛋白酶处理 细胞培养养 单个细胞 用胰蛋白酶分散成单个细胞，说明细胞间的物质是什么？用胃蛋白酶行吗？为何选幼龄动物组织或器官进行细胞培养？动动物物细细胞胞培培养养过过程程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官 细胞悬浮液细胞悬浮液 胰蛋白酶胰蛋白酶 10代细胞代细胞 原代培养原代培养 50代细胞代细胞 传代培养传代培养 细胞株细胞株 无限传代无限传代 细胞系细胞系 单个细胞单个细胞 加培养液加培养液 遗传物质遗传物质未改变未改变 遗传物质遗传物质已改变已改变 接触抑制接触抑制 细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。动物细胞培养的应用（一）生产蛋白质生物制品（一）生产蛋白质生物制品（二）检测有毒物质（二）检测有毒物质（三）为烧伤病人植皮（三）为烧伤病人植皮（四）生理、病理、药理研究（四）生理、病理、药理研究 二二 核移植技术：核移植技术：将动物的一个细胞的将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移入一个已，移入一个已经经去掉细胞核的卵母细胞去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物。用核移植的方法得到的动物。克隆动物：多莉多莉细胞工程的一个里程碑！细胞工程的一个里程碑！卵细胞 母羊母羊B B 母羊母羊A A 乳腺细胞 胚胎移植 细胞核移植 细胞质 融合后的卵细胞 细胞核 母羊母羊C子宫 早期胚胎 多莉羊 分娩 卵裂 妊娠 多莉羊的培育过程 问题问题 1 1、克隆羊多莉的成功证明了什么？、克隆羊多莉的成功证明了什么？2 2、多莉羊是雄还是雌？、多莉羊是雄还是雌？3 3、为什么要使用卵细胞？、为什么要使用卵细胞？卵原细胞 卵细胞 卵原细胞卵原细胞 卵细胞卵细胞和极体和极体 次级卵母细胞次级卵母细胞 第一极体第一极体 M期：期：减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期 卵母细胞作受体卵母细胞作受体细胞的细胞的原因原因：体积大，易操作；体积大，易操作；含有激发细胞核含有激发细胞核全能性的物质。全能性的物质。2.你认为用上述体细胞核移植方法生你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了进行了100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？提示：克隆动物绝大部分提示：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其来自于供体细胞核，但其核外还有少量的核外还有少量的DNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNA是来自于受体是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。供核动物完全相同的复制。此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。的复制。2.体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景 1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白 2.改良动物品种改良动物品种 3.治疗人类疾病，作为供体治疗人类疾病，作为供体 4.保护濒危动物保护濒危动物 三、动物细胞融合和单克隆抗体 1 1、如果让动物细胞进行融合、如果让动物细胞进行融合/杂交，应注意杂交，应注意动、植物之间的哪些区别？动、植物之间的哪些区别？无细胞壁无细胞壁 全能性受限制，不能发育成杂种动物全能性受限制，不能发育成杂种动物 2 2、请设计动物细胞融合的流程。、请设计动物细胞融合的流程。动物细胞融合与植物细胞杂交的不同：动物细胞融合与植物细胞杂交的不同：无需去除细胞壁无需去除细胞壁 不能培养成新的动物个体不能培养成新的动物个体 动物细胞融合过程动物细胞融合过程 不同不同DNADNA的的两个细胞两个细胞 灭活的病毒灭活的病毒 有丝分裂有丝分裂 两个完整的两个完整的杂交细胞杂交细胞 1、为什么可以、为什么可以用灭活的病毒？用灭活的病毒？2、病毒不灭活、病毒不灭活可以吗？可以吗？不灭活的话会感不灭活的话会感染细胞，而不能诱染细胞，而不能诱导细胞融合。导细胞融合。病毒表面含有的糖病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够使蛋白和一些酶能够使细胞膜上的蛋白质分细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细布，细胞膜打开，细胞发生融合。胞发生融合。一、动物细胞融合（细胞杂交）一、动物细胞融合（细胞杂交）1.1.概念概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。的过程。2.2.结果结果：形成含有形成含有2或多个细胞遗传物质的单核杂交细胞或多个细胞遗传物质的单核杂交细胞 3.3.融合原理融合原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性 4.4.诱导方式诱导方式 物理法：离心、振动、电激物理法：离心、振动、电激 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEG)PEG)生物法：灭活的病毒生物法：灭活的病毒 5.5.意义：意义：突突破破有性杂交局限有性杂交局限，使远缘杂交成为可能，使远缘杂交成为可能 重要用途：重要用途：制备单克隆抗体制备单克隆抗体 1.1.抗体是由何种细胞产生的？抗体是由何种细胞产生的？B淋巴细胞淋巴细胞浆细胞（效应浆细胞（效应B细胞）细胞）2.2.一个一个B B淋巴细胞能产生多种抗体吗？淋巴细胞能产生多种抗体吗？每一个淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。每一个淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。3.3.动物免疫反应产生的抗体只有一种吗？动物免疫反应产生的抗体只有一种吗？针对不同抗原，针对不同抗原，B淋巴细胞可以产生百万淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。特异性免疫作用。传统血清抗体的制备传统血清抗体的制备方法：向动物体内反复注方法：向动物体内反复注射某种抗原，使之产生抗体，然后从动物血清中射某种抗原，使之产生抗体，然后从动物血清中分离所需要的抗体。分离所需要的抗体。缺陷：缺陷：产量低、纯度低、特异性差产量低、纯度低、特异性差 4.4.简述获得抗体的传统途径？简述获得抗体的传统途径？这种方法获得的抗体有什么缺陷？这种方法获得的抗体有什么缺陷？科学家的设想：克隆（无性繁殖）单一的科学家的设想：克隆（无性繁殖）单一的B B淋巴细淋巴细胞，形成细胞群，产生大量高纯度抗体。胞，形成细胞群，产生大量高纯度抗体。存在的困难：存在的困难：体外培养的体外培养的B B淋巴细胞不可无限增殖淋巴细胞不可无限增殖 问题问题1 1：哪种细胞可以无限增殖呢？：哪种细胞可以无限增殖呢？肿瘤细胞肿瘤细胞 问题问题2 2：怎样让细胞：怎样让细胞既能大量繁殖，又能产生既能大量繁殖，又能产生专一抗体专一抗体呢？呢？B B淋巴细胞与肿瘤细胞进行细胞融合淋巴细胞与肿瘤细胞进行细胞融合,制备单克隆抗体制备单克隆抗体 怎样获得大量高纯度抗体呢？怎样获得大量高纯度抗体呢？B淋巴细胞淋巴细胞 骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 细胞融合细胞融合 筛选（选择性培养基）筛选（选择性培养基）杂交瘤细胞杂交瘤细胞 细胞培养细胞培养 克隆培养、抗体检测、克隆培养、抗体检测、多次筛选多次筛选 足够数量、能分泌单一抗体足够数量、能分泌单一抗体的的杂交瘤细胞杂交瘤细胞 二二 单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程 注射抗原注射抗原 体内培养体内培养 体外培养体外培养 单克隆抗体单克隆抗体 杂交瘤细胞杂交瘤细胞特点：特点：既能迅速大既能迅速大量增殖，量增殖，又能产生专又能产生专一抗体。一抗体。诱导融合 筛选培养 杂交瘤细胞（B-瘤细胞）克隆化培养 抗体检测 多次筛选 足量单一类型 杂交瘤细胞 体外培养 小鼠腹腔 体内培养 单克隆抗体 单克隆抗体制备流程图单克隆抗体制备流程图 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 小鼠免疫小鼠免疫 B-B细胞 B-瘤细胞 瘤-瘤细胞 未融合细胞 单克隆抗体单克隆抗体的优点：的优点：纯度高纯度高,特异性强特异性强,灵敏度高灵敏度高,产量大产量大 选择性培养基选择性培养基 三、单克隆抗体的应用三、单克隆抗体的应用 （1）作为诊断试剂）作为诊断试剂最广泛的用途最广泛的用途 准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速 如：同位素标记单克隆抗体，可诊断肿如：同位素标记单克隆抗体，可诊断肿瘤、心血管畸形等瘤、心血管畸形等 由于单克隆抗体纯度高，特异性强，所以能准由于单克隆抗体纯度高，特异性强，所以能准确识别抗原物质，并与一定的抗原发生特异性确识别抗原物质，并与一定的抗原发生特异性结合。因此利用相应抗原的单克隆抗体，如结合。因此利用相应抗原的单克隆抗体，如抗抗人绒毛膜促性腺激素单