资源简介

(共21张PPT)
首例胚胎移植成功
首创动物组织体外培养法
发现哺乳动物精子获能现象
体细胞核移植成功
试管家兔诞生
创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
分离和培养小鼠胚胎干细胞
克隆羊多莉诞生
获得诱导多能干细胞
单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生
我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
1890年
1907年
1951年
1958年
1959年
1975年
1978年
1981年
1996年
2006年
2014年
2017年
动物细胞工程的发展历程
第二节 动物细胞工程
01 动物细胞培养
02 动物细胞融合技术与单克隆抗体
03 动物体细胞核移植技术和克隆动物
基础
从社会中来
小面积烧伤：患者通过切除 + 植皮(自身)后恢复。
在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。
那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？
可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；
目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤。
01 动 物 细 胞 培 养
概念
指动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖的技术。
原理
细胞增殖（细胞分裂）
培养对象
胚胎或幼龄动物的细胞
胚胎或幼龄动物的细胞较成体的细胞更易培养，因为这些组织或细胞的生命力旺盛，分化程度低，分裂能力强，容易培养。
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
为什么将组织分散成单个细胞培养？
因为将组织块分散成单个细胞后，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；
而且，细胞相互接触，限制了细胞的生长和增殖。
同时，分散成单个细胞培养，也可使在细胞水平上操作的其他技术得以实现。
一、动物细胞培养的条件
动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件。你还记得有哪些条件吗？
充足的营养
稳定的内环境
糖类、
氨基酸、
无机盐、
维生素等
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH
和渗透压
适宜的气体环境
1. 营养
合成培养基＋血清等一些天然成分
合成培养基：一般使用液体培养基，也称为培养液。
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基称为合成培养基。
血清等一些天然成分：
由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚。血清可以补充合成培养基中缺乏的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。
2. 无菌、无毒的环境
无菌
对培养液和所有培养用具进行灭菌处理
在无菌环境下进行操作
可根据实际情况适量添加抗生素
无毒
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
动物和人体的免疫系统可抵御各种微生物对机体的入侵，因此体内细胞生活的内环境几乎是无菌、无毒的。离体培养的细胞对微生物和有毒物质的防御能力极低，所以其培养环境中一旦有细菌、真菌或病毒等微生物的污染，培养的细胞就会死亡。
3. 温度、pH和渗透压
适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜；
适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4
适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能
4. 气体环境
95%空气
5%CO2
细胞代谢所必需
维持培养液的pH
通常采用培养皿或松盖培养瓶。
置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。
二、动物细胞培养的过程
体外培养的动物细胞分类
细胞能够悬浮在培养液中生长增殖
细胞需要贴附于某些基质表面才能生长增殖
悬浮培养瓶
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。
接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。
取动物组织
制成细胞悬液
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞
放入CO2培养箱中培养
转入培养液中进行原代培养
放入CO2培养箱中培养
机械方法
胰蛋白酶处理
胶原蛋白酶处理
动物
组织块
分散成
单个细胞
加培养液
细胞悬液
原代培养
放入培养瓶 在适宜条件
在适宜条件 分瓶培养
传代培养
进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？
悬浮细胞
贴壁细胞
离心法收集
胰蛋白酶处理
制成细胞悬液
分瓶培养
机械方法
胰蛋白酶处理
胶原蛋白酶处理
动物
组织块
分散成
单个细胞
加培养液
细胞悬液
原代培养
放入培养瓶 在适宜条件
在适宜条件 分瓶培养
传代培养
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
细胞密度过大
有害代谢物积累
培养中营养物质缺乏
接触抑制
细胞分裂受阻
需要
思考：正常细胞能否一直传代培养下去？
不可以；
一般传至10代后就不易传下去，细胞保持细胞正常的二倍体核型；
传至10-50代左右时，增殖缓慢，甚至停止，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这一阶段的细胞称为细胞株；
继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，朝着等同于癌细胞的方向发展，这一阶段的细胞称为细胞系，细胞系的遗传物质一定改变了。
三、干细胞培养及其应用
干细胞
动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞
种类：
胚胎干细胞
成体干细胞
胚胎干细胞（ES细胞）
分布：
早期胚胎中
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
应用实例
在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等
局限性
必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。
成体干细胞
分布：
成体组织或器官内
举例：
造血干细胞
神经干细胞
精原干细胞
特点：
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
应用
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
应用实例
治疗细胞损伤造成的疾病
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。
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、阿尔茨海默病等）。
成体干细胞
诱导多能干细胞（iPS细胞）
概念：
通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞
制备方法：
将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分化的T细胞、B细胞均可）
用小分子化合物诱导形成
优点：
诱导过程无须破坏胚胎
iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应
移植
取成纤维细胞等
iPS细胞
转入相关因子
细胞发生转化
分化
胰岛细胞
神经元
血细胞
肠上皮细胞
心肌细胞
肝细胞
病人
iPS细胞用于治疗人类疾病示意图
无菌、无毒
营养
温度、pH和渗透压
气体环境
制备细胞悬液
原代培养
传代培养
动物细胞培养
动物细胞培养的条件
动物细胞培养的过程
干细胞的培养和应用
干细胞的种类、特点及应用
iPS细胞的培养和应用
课堂小结

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