资源简介

(共21张PPT)
第2节 动物细胞工程
动物细胞工程常用的技术：
动物细胞培养
动物细胞融合
动物细胞核移植等
动物细胞工程的基础
皮肤的自体移植
小面积烧伤：植皮(自身)后恢复
1）使用他人皮肤？
患者自身的不够用，如何解决？
大面积烧伤？
2）培养自身细胞？
从社会中来
1、概念：
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适当的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。
2、目的：
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体。
3、原理：
细胞增殖（有丝分裂）
那么，动物细胞的培养需要哪些条件呢？
动物细胞培养
动物体
组织
单个细胞
细胞生长和增殖
取出
分散
适宜条件
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
含人类未知、细胞生长增殖所必需的物质，满足细胞对未知营养成分的需求。
（1）培养基的构成：合成培养基 + 血清等天然成分
一般使用液体培养基，也称为培养液
动物细胞培养的条件
2.培养条件：
（2）培养基的物理性质
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
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适宜的温度：哺乳动物细胞多以___________为宜；
②适宜的pH：多数动物细胞的适宜pH为________ ；
③适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能。
①培养液、培养用具：灭菌处理；
②无菌操作；
定期更换培养液，以便清除代谢物。
动物细胞培养的条件
36.5±0.5℃
7.2-7.4
思考？
如何防止培养过程中的微生物污染？
③适量添加抗生素
糖类、氨基酸、无机盐、维生素 …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
01动物细胞培养的条件糖类、氨基酸、无机盐、维生素…无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压适宜的气体环境维持培养液的pH95%空气+5%CO2的CO2培养箱O2：细胞代谢所必需CO2培养箱松盖培养瓶培养皿动物细胞培养的过程
在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。因此，在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。然后，用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中培养。
取动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
单个细胞
加培养液
细胞悬液
体外细胞培养
在培养皿或培养瓶中
细胞分类
悬浮性细胞
贴附性细胞
悬浮在培养液中可生长和增殖（少部分）
贴附于某些基质表面才能生长和增殖
悬浮性细胞的培养过程
取幼龄动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
单个细胞
加培养液
细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
：指动物组织经处理后的初次培养,分瓶前的细胞培养。
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏、增殖受阻
分瓶
离心
方法
传代培养
传代培养：分瓶后的细胞培养。
贴附性细胞的培养
取幼龄动物组织
用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理
单个细胞
加培养液
细胞悬液
原代培养
在培养皿或培养瓶中
接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，通常停止分裂增殖
分瓶
胶原蛋白酶处理、离心法
方法
传代培养
特点：细胞贴壁、接触抑制
癌细胞；癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少
取幼龄动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理单个细胞加培养液细胞悬液原代培养在培养皿或培养瓶中传代培养分瓶取动物组织（动物胚胎或幼龄动物）用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理单个细胞加培养液细胞悬液原代培养在培养皿或培养瓶中传代培养分瓶1）选幼龄动物（或胚胎）的组织这些个体的细胞分化程度低、增殖能力强，易培养。3）分散细胞时为何不选用胃蛋白酶？2）培养前为什么分散成单个细胞？①分散不会限制彼此的生长与增殖；②分散有利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2，在此环境中会失活。植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基
培养基特有成分
过程
结果
相同点 固体培养基
葡萄糖、动物血清
液体培养基
细胞增殖
植物细胞的全能性
大量动物细胞
蔗糖、植物激素
①都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
新的植株体
外植体
↓脱分化
愈伤组织
　 ↓再分化
芽、根或胚状体
↓生长发育
植物体
动物的组织
　　　　　 ↓ 机械法或胰蛋白酶、
↓ 胶原蛋白酶处理
细胞悬液
↓
原代培养
↓
细胞悬液
↓
传代培养
干细胞培养及其应用1.干细胞的概念：2.干细胞的类型：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。在一定的条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。（1）胚胎干细胞存在于早期胚胎中，也叫ES细胞。具有分化成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：ES细胞心肌细胞、神经元、造血干细胞体外分化成（2）成体干细胞
成体组织或器官内的干细胞，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。
类型：
骨髓、外周血、脐带血中：
造血干细胞
分化
血细胞
神经系统：
神经干细胞
分化
神经细胞
睾丸中：
精原干细胞
分化
精原细胞
那研究干细胞具有什么作用呢？
干细胞的作用：
干细胞与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
正常干细胞
移植
患者体内
修复或替换
受损的器官或组织
治愈疾病
正常的造血干细胞
移植
患者体内
修复或替换
受损的血细胞
正常的神经干细胞
移植
患者体内
修复或替换
受损神经组织
神经组织损伤和神经退行性疾病
治疗
白血病
造血系统、免疫系统功能障碍疾病
治疗
胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，那该如何获得够多的干细胞呢？
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①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）诱导多能干细胞概念制备方法应用优点②用小分子化合物诱导形成。①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS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。可治疗镰状细胞贫血症；在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展iPS细胞03干细胞培养及其应用2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，成为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。诱导多能干细胞（iPS细胞）诱导多能干细胞（iPS细胞）多种体细胞定向诱导分化体外诱导小鼠成纤维细胞（T细胞、B细胞）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临床治疗人类疾病如：白血病、帕金森病、阿而茨海默病等导入特定基因、导入特定蛋白或小分子化合物诱导优点：诱导过程无需破坏胚胎；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；三种干细胞的比较
比较 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 诱导高度分化的组织细胞形成
特点 具有分化成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 具有 ，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 类似胚胎干细胞；诱导无须破坏胚胎，应用前景更广泛
早期胚胎
成体组织或器官中
组织特异性
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
1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。
（1）培养环境中需要O2，不需要CO2 。（ ）
（2）细胞要经过脱分化形成愈伤组织。（ ）
（3）培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清（ ）
（4）培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理,分瓶后才能继续增殖（ ）
一、概念检测
×
√
×
×
练习与应用（P47）
2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是( )
A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞
B.造血干细胞可以分化为各种血细胞
C.不同类型的干细胞,它们的分化潜能是有差别的
D.由iPS细胞产生的特定细胞,可以在新药的测试中发挥重要作用
A
现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。（1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施
像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。
二、拓展应用
（2）如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？
该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。

展开更多......

收起↑