細(xì)胞與免疫學(xué)技術(shù)與原理

關(guān)于細(xì)胞與免疫學(xué)技術(shù)與原理

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法，通過(guò)類似于工程學(xué)的步驟，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞的遺傳特性和生物學(xué)特性，以獲得新型生物或特種細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。第2頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)

細(xì)胞融合技術(shù)第3頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物方面組裝鼠美國(guó)耶魯大學(xué)教授馬格特和彼德斯利用黑毛鼠，白毛鼠，黃毛鼠三種顏色的老鼠的受精卵組裝成披著黃百黑三種顏色的老鼠。綿山羊英國(guó)和美國(guó)還組裝成功了綿羊和山羊的嵌合體，培育出具有綿羊的卷曲濃密的長(zhǎng)毛，山羊式的仰角的綿山羊，毛肉兼用。第4頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物方面薯番茄和番茄薯

人們用馬鈴薯和番茄通過(guò)細(xì)胞融合獲得雜種薯番茄和番茄薯甘藍(lán)型歐洲油菜

用甘藍(lán)和白菜的細(xì)胞融合使兩個(gè)物種的染色體組相加，人工合成了甘藍(lán)型歐洲油菜。第5頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微生物方面蘇云金桿菌能殺玉米螟，滅蚊球孢菌有殺蚊子的效能，科學(xué)家們將這兩種菌的原生質(zhì)體融合獲得了既能滅蚊又能殺螟的新菌株。

第6頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

這些都是自然進(jìn)化所不能出現(xiàn)的新品種，他主要是通過(guò)細(xì)胞融合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞融合是細(xì)胞工程最基本的核心技術(shù)。

第7頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞融合（又稱體細(xì)胞雜交）：

是指用自然或人工方法使兩個(gè)或更多個(gè)不同的細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程。并使之分化再生、形成新物種或新品種的技術(shù)。

第8頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天融合材料植物或微生物原生質(zhì)體動(dòng)物單個(gè)細(xì)胞第9頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物法——仙臺(tái)病毒法

1958年日本岡田善雄紫外光滅活的仙臺(tái)病毒可以誘發(fā)艾氏腹水瘤細(xì)胞相互融合；也可使兩種不同的動(dòng)物細(xì)胞之間發(fā)生凝集，進(jìn)而融合成一體。動(dòng)物細(xì)胞融合中，仙臺(tái)病毒為產(chǎn)生細(xì)胞雜種的標(biāo)準(zhǔn)融合劑。第11頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞融合的過(guò)程首先是細(xì)胞表面吸附許多病毒粒子。接著是細(xì)胞發(fā)生凝集。幾分鐘至幾十分鐘后，病毒粒子從細(xì)胞表面消失。最后就在這個(gè)部位．鄰接細(xì)胞的細(xì)胞膜融合，胞漿得以相互交流，最后形成融合細(xì)胞。第12頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天病毒誘導(dǎo)的動(dòng)物細(xì)胞融合第13頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞融合的缺點(diǎn)制備困難；每批病毒融合效價(jià)差別比較大，實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性差；滅活不完全時(shí)，有病毒感染的危險(xiǎn)。

融合率較低第14頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天化學(xué)法——PEG

優(yōu)點(diǎn)：聚乙二醇（PEG）來(lái)源方便，使用簡(jiǎn)便活性穩(wěn)定誘導(dǎo)細(xì)胞融合的頻率較仙臺(tái)病毒高達(dá)數(shù)百倍誘導(dǎo)植物和動(dòng)物細(xì)胞融合第15頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天聚乙二醇的作用機(jī)理PEG的水溶性極強(qiáng)，在液相介質(zhì)中，它的許多醚鍵帶有微弱負(fù)電荷；在Ca2+參與下，PEG將帶正電荷的表面蛋白或帶負(fù)電荷的糖蛋白，通過(guò)Ca2+橋連在—起，使細(xì)胞發(fā)生聚集、融合。第16頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天PEG的作用與細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)間形成離子鍵有關(guān)。PEG可與水分子借氫鍵結(jié)合，在高濃度(50％)的PEG溶液中自由水消失，導(dǎo)致細(xì)胞脫水而發(fā)生質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的變化，由此引起細(xì)胞融合。第17頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天化學(xué)誘導(dǎo)法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有細(xì)胞融合的通用性；與病毒比較，容易制備和控制；活性穩(wěn)定；使用方便。缺點(diǎn)：對(duì)細(xì)胞毒性很大；誘導(dǎo)產(chǎn)生雜交細(xì)胞的頻率仍在很低水平；不能在顯微鏡下觀察細(xì)胞的融合過(guò)程。第18頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天物理法——電融合誘導(dǎo)法概述：

在直流電脈沖的誘導(dǎo)下，原生質(zhì)體質(zhì)膜表面的電荷和氧化還原電位發(fā)生改變，使異種原生質(zhì)體黏合并發(fā)生質(zhì)膜瞬間破裂，進(jìn)而質(zhì)膜開(kāi)始連接，直到閉合成完整的膜形成融合體。第19頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞細(xì)胞膜變薄細(xì)胞膜出現(xiàn)微孔細(xì)胞膜重新閉合細(xì)胞膜不能閉合電脈沖電勢(shì)不斷上升達(dá)到臨界膜電勢(shì)微孔不大微孔太大第20頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞電穿孔第21頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞電融合

第22頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天電場(chǎng)誘導(dǎo)的細(xì)胞融合主要優(yōu)點(diǎn)：①融合率高，融合率是PEG的l00倍，對(duì)細(xì)胞傷害小。②操作簡(jiǎn)便、快速，裝置精巧，方便簡(jiǎn)單，誘導(dǎo)過(guò)程可控制性強(qiáng)，重復(fù)性強(qiáng)。③因?yàn)槭俏锢泶碳?，無(wú)殘余毒性，可免去洗滌過(guò)程。④具有普遍性，可用于動(dòng)物、植物和微生物等各類細(xì)胞。⑤可用顯微鏡或錄像觀察融合過(guò)程，探討融合機(jī)理。第23頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天缺點(diǎn)：

目前電融合技術(shù)存在的主要問(wèn)題是融合細(xì)胞存活率低。第24頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、利用基因定位繪制人類基因圖細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用第25頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(1)小鼠×人雜交細(xì)胞，人染色體優(yōu)先丟失，而只留下一條或少數(shù)幾條人的染色體；

(2)染色體分帶技術(shù)可以把人與鼠的染色體區(qū)分開(kāi)，而且能區(qū)別每一根人的染色體；(3)電泳技術(shù)可以鑒別不同種動(dòng)物的蛋白和酶。第26頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、利用雜交細(xì)胞生產(chǎn)活性物質(zhì)

單克隆抗體工業(yè)的興起就是利用B淋巴細(xì)胞被特異的抗原刺激后能應(yīng)答而分泌特異的抗體的特點(diǎn)同骨髓瘤細(xì)胞的長(zhǎng)命不死的特點(diǎn)兩者融而為一。第27頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天推論：

可能利用胰臟細(xì)胞生產(chǎn)胰島素，利用甲狀腺細(xì)胞生產(chǎn)甲狀腺素，利用垂體細(xì)胞生產(chǎn)生長(zhǎng)激素、各種促性腺激素、催乳素以及各種神經(jīng)激素等。還可以利用麝香腺細(xì)胞生產(chǎn)麝香。第28頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、生產(chǎn)實(shí)踐方面的應(yīng)用（1）在生物醫(yī)藥上的應(yīng)用

如：?jiǎn)慰寺】贵w的生產(chǎn)（2）在微生物構(gòu)建新菌株方面的應(yīng)用

第29頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

原生質(zhì)體融合也成了微生物育種的重要手段。乳糖發(fā)酵短桿菌和黃色短桿菌是兩種重要的氨基酸生產(chǎn)菌，黃色短桿菌是賴氨酸高產(chǎn)菌株，但生長(zhǎng)緩慢，發(fā)酵周期長(zhǎng)，生產(chǎn)中易染菌，將它與生長(zhǎng)快的乳糖發(fā)酵短桿菌融合，得到了新的賴氨酸生產(chǎn)菌，提高了對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)化率，發(fā)酵周期縮短4%。第30頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

對(duì)醬油釀制來(lái)說(shuō)，曲霉的蛋白酶對(duì)谷氨酸（味鮮）的產(chǎn)量有很大的影響。過(guò)去在改良和培育醬油曲霉菌種時(shí)，其主要目的是增加產(chǎn)酶能力，但由于產(chǎn)蛋白酶高的菌株產(chǎn)谷酰胺酶的能力低，而產(chǎn)谷酰胺酶高的菌株產(chǎn)蛋白酶的能力低。人們把高產(chǎn)谷酰胺酶和蛋白酶的兩株菌原生質(zhì)體融合，獲得雙高產(chǎn)的優(yōu)良菌種。第31頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）在水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種上的應(yīng)用

科學(xué)家把大鱗副泥鰍同鰻尾泥鰍雜交培育了融合魚(yú)。將鯉魚(yú)囊胚細(xì)胞與紅鯽魚(yú)卵融合，培育了融合魚(yú)苗。這些融合魚(yú)各具兩對(duì)觸須，形態(tài)類似鯉魚(yú)。

第32頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）在植物新品種育種上的應(yīng)用蘿卜和甘藍(lán)、粉藍(lán)煙草和郎氏煙草、番茄和馬鈴薯、煙草和大豆、甘蔗和高粱、芥菜和紫蕓苦等，這些雜種植物采用有性雜交的方法是難以得到的。我國(guó)科學(xué)家已培育出普通煙草與黃花煙草、普通煙草與粉藍(lán)煙草、煙草與矮牽牛、煙草與天仙子等種間和屬間體細(xì)胞雜種植株。第33頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（5）在發(fā)酵工程中的應(yīng)用日本科學(xué)家把兩個(gè)不同種類的酵母強(qiáng)行融合起來(lái)，并使融合成的細(xì)胞繁殖，制成新的酵母。這一技術(shù)為今后改良酵母開(kāi)辟了新途徑，把最尖端的生物工程中的細(xì)胞融合辦法應(yīng)用到傳統(tǒng)的釀酒技術(shù)中，成為守舊的釀造技術(shù)體系革新的一個(gè)起點(diǎn)。第34頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天體細(xì)胞融合的技術(shù)，如今已在動(dòng)物間實(shí)現(xiàn)了小鼠和田鼠，小鼠和小雞，甚至于小鼠和人等許多遠(yuǎn)緣和超遠(yuǎn)緣的體細(xì)胞雜交。第35頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天利用細(xì)胞雜交技術(shù)來(lái)制備工程細(xì)胞生產(chǎn)活性物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）細(xì)胞融合率比較高；（2）操作也比基因工程簡(jiǎn)單；（3）所產(chǎn)生的蛋白都是已糖基化了的天然蛋白；（4）動(dòng)物細(xì)胞大批量生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)與細(xì)胞內(nèi)高效表達(dá)體系的建立，為動(dòng)物細(xì)胞工程的蛋白生產(chǎn)開(kāi)辟新途徑。第36頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)

第37頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

指人工培養(yǎng)條件下，在動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器中高密度大量地培養(yǎng)有用動(dòng)物細(xì)胞以生產(chǎn)珍貴生物制品的技術(shù)。

第38頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

體外大規(guī)模培養(yǎng)真核細(xì)胞要比原核細(xì)胞困難得多。無(wú)細(xì)胞壁，不耐受攪拌，易破碎，營(yíng)養(yǎng)要求高，生長(zhǎng)條件不易控制，增殖周期長(zhǎng)，產(chǎn)品的產(chǎn)量低。第39頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

原核細(xì)胞經(jīng)基因工程技術(shù)所合成的生物制品，不是分泌型的而是同細(xì)胞相結(jié)合的，需要破碎細(xì)胞，釋出產(chǎn)物，再經(jīng)濃縮、純化；因后加工過(guò)程復(fù)雜，而使產(chǎn)品的得率受到損失。第40頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

真核細(xì)胞能對(duì)其分泌產(chǎn)物進(jìn)行修飾，例如二硫鍵的形成、糖甲?；龋巩a(chǎn)物具有完整的生物學(xué)功能。第41頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

真核細(xì)胞可以不斷合成和分泌，不斷收獲，后加工過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單，細(xì)胞可以重復(fù)利用。因此，利用培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)的生物制品，具有很高的市場(chǎng)價(jià)值。第42頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

目前利用動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)可以生產(chǎn)許多有價(jià)值的生物制品，包括重要的疫苗、高效的治療藥物和靈敏的診斷試劑等。第43頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、病毒疫苗：乙肝疫苗（HbsAg）、脊椎灰質(zhì)炎疫苗（Polio）、狂犬疫苗（Rabies）等。2、非抗體疫苗調(diào)節(jié)劑：干擾素（IFN）、白細(xì)胞介素（IL）、B細(xì)胞生長(zhǎng)因子（BCGF）、巨噬細(xì)胞激活因子（MAN）、T細(xì)胞替代因子（TRF）等。第44頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、多肽生長(zhǎng)因子：神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、血清生長(zhǎng)因子（SF）等。4、酶類：組織血纖維溶酶原激活劑（t-PA）等。第45頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、激素：紅細(xì)胞生成素（EPO）、促黃體生成素（LH）、促濾胞素（FSH）等。6、腫瘤特異性抗原：癌胚抗原（CEA）等。7、單克隆抗體（MCAB）。8、病毒殺蟲(chóng)劑：桿狀病毒等。第46頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天全球銷售額最高的6大類生物技術(shù)藥物：1、腫瘤治療藥物2、胰島素3、anti-TNF-α藥物4、促紅細(xì)胞生成素（EPO）5、β-干擾素6、凝血因子這6大類中有5類都是經(jīng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)生產(chǎn)的，只有β-干擾素是大腸桿菌和酵母表達(dá)的。第47頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)和表達(dá)，對(duì)于生產(chǎn)抗體類蛋白質(zhì)藥物具有明顯優(yōu)勢(shì)：

1、活性高、穩(wěn)定性好，占生物技術(shù)藥物生產(chǎn)方式的70%以上，能夠保證產(chǎn)品中二硫鍵多等復(fù)雜結(jié)構(gòu)蛋白的活性；

2、效率高、成本低，能夠提升生物技術(shù)藥物的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力。

動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)是當(dāng)今生物技術(shù)藥物生產(chǎn)的主流方式。第48頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

目前通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)獲得生物制品的研制，必須依賴3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展：（1）基因工程和細(xì)胞工程的發(fā)展；（2）大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和生物反應(yīng)器開(kāi)發(fā)；（3）產(chǎn)品的分離濃縮和提純技術(shù)的提高。第49頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器

第50頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、滾瓶系統(tǒng)

第51頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第52頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第53頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第54頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第55頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第56頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、技術(shù)成熟、重演性好，放大只是簡(jiǎn)單地增加滾瓶數(shù)。第57頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天缺點(diǎn)：

滾瓶系統(tǒng)勞動(dòng)強(qiáng)度大，單位體積提供細(xì)胞生長(zhǎng)的表面積小，占用空間大，按體積計(jì)算細(xì)胞產(chǎn)率低，監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境條件受到限制。第58頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、中空纖維管生物反應(yīng)器

第59頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天中空纖維管生物反應(yīng)器用途較廣，既可培養(yǎng)懸浮生長(zhǎng)的細(xì)胞，又可培養(yǎng)貼壁依賴性細(xì)胞，細(xì)胞密度最高可達(dá)10６/ml數(shù)量級(jí)。

中空纖維反應(yīng)器示意圖p-灌注液h-收獲液i-管內(nèi)e-管外

第60頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天中空纖維培養(yǎng)示意圖第61頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天中空纖維管生物反應(yīng)器已進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)，主要用于培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體。第62頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天中空纖維用聚砜或丙烯的聚合物制成。管壁的厚約50～75μm，海綿狀，富含毛細(xì)管。管徑200μm。管壁是極薄的半透膜。它能截留住分子量分別為1×104、5×104、10×104道爾頓三種。

第63頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天一個(gè)培養(yǎng)筒由數(shù)千根中空纖維所組成內(nèi)室：每根纖維的管內(nèi)成為“內(nèi)室”；外室：管與管之間的間隙，可灌流無(wú)血清培養(yǎng)液供細(xì)胞生長(zhǎng)，成為“外室”。第64頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天接種的細(xì)胞貼附“外室”的管壁上，并吸取從“內(nèi)室”滲透出來(lái)養(yǎng)分，迅速生長(zhǎng)繁殖。培養(yǎng)液中的血清輸入到“外室”，由于血清和細(xì)胞分泌產(chǎn)物（如單克隆抗體）的分子量大而無(wú)法穿透到“內(nèi)室”去，只能留在“外室”并且不斷被濃縮。第65頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中的代謝廢物都屬小分子物質(zhì)，可從管壁滲進(jìn)“內(nèi)室”。一般細(xì)胞在接種1～3周后，就可以完全充滿管壁的空隙。細(xì)胞停止增殖后，仍可以維持其高水平代謝和分泌功能，長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)星期甚至幾個(gè)月。第66頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：（1）培養(yǎng)器體積小，細(xì)胞高密度生長(zhǎng)；（2）濃縮產(chǎn)品的功能；（3）產(chǎn)物純度高；（4）自動(dòng)化程度高，細(xì)胞生長(zhǎng)周期長(zhǎng)。（5）如果控制系統(tǒng)不受污染，能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。

第67頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天缺點(diǎn)：

由于中空纖維每次生產(chǎn)的消耗器價(jià)格尚貴，如果使用不當(dāng)會(huì)增加生產(chǎn)成本。

第68頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、細(xì)胞培養(yǎng)專用微載體

第69頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微載體含義:微載體指直徑在60～250μm、能夠適用于貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)的微珠。一般是由天然葡聚糖或者各種合成的聚合物組成。第70頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第71頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微載體培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)：1.表面積/體積（S/V）大。2.

兼有懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)兩種方法優(yōu)點(diǎn)。3.

簡(jiǎn)便的顯微鏡觀察。能監(jiān)測(cè)出細(xì)胞在微珠生長(zhǎng)情況。4.培養(yǎng)基利用率高。

第72頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.收獲細(xì)胞過(guò)程不復(fù)雜。

6.放大容易。7.勞動(dòng)強(qiáng)度小。8.培養(yǎng)系統(tǒng)占有空間小。微載體培養(yǎng)細(xì)胞是目前公認(rèn)的最有發(fā)展前途的一種培養(yǎng)模式。第73頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、動(dòng)物細(xì)胞在微載體上

貼壁生長(zhǎng)機(jī)理

貼壁依賴動(dòng)物細(xì)胞在微載體表面上增殖，可分為貼壁、生長(zhǎng)和擴(kuò)展成單層三個(gè)階段。

第74頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞能否在微載體表面貼附，取決于：

1、細(xì)胞與微載體接觸的機(jī)率

2、細(xì)胞與微載體的相融性

第75頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天一般操作方式

貼壁期采用低攪拌轉(zhuǎn)速，時(shí)攪時(shí)停，經(jīng)數(shù)小數(shù)后，一旦細(xì)胞附著于微載體表面，則維持設(shè)定的低轉(zhuǎn)速，進(jìn)入培養(yǎng)階段。第76頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微載體表面的理化性質(zhì)

動(dòng)物細(xì)胞帶負(fù)電荷。微載體表面帶的是正電荷，由于靜電相吸作用，使細(xì)胞容易貼在微載體表面上。表面光滑的微載體，細(xì)胞擴(kuò)展成單層的速度快。第77頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)良微載體具備特性：1.不含有能毒害細(xì)胞的成分。2.與細(xì)胞有良好的相容性，使細(xì)胞容易貼壁。3.密度應(yīng)略大于培養(yǎng)基，一般要求在1.03～1.05之間，最大不宜超過(guò)1.1。為什么？第78頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.粒徑在40～120μm（干態(tài)）范圍，經(jīng)生理鹽水溶脹后增大到60～250μm，粒度分布要均勻，表面光滑以利于細(xì)胞鋪展。5.具有良好的光學(xué)透明性，便于顯微鏡觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況。6.能在PBS中耐120～125℃、20～30min熱壓滅菌。第79頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.基質(zhì)應(yīng)是非剛性材料，避免在培養(yǎng)過(guò)程中相互碰撞而損傷細(xì)胞。8.不吸收培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，特別是血清。9.收獲細(xì)胞或細(xì)胞制品容易，不影響蛋白制品分離純化。10.價(jià)廉，能重復(fù)使用。第80頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、動(dòng)物細(xì)胞的微囊化

培養(yǎng)技術(shù)第81頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物細(xì)胞的微囊化

微囊化是固定化技術(shù)中的一種，它是用一層親水性的半透膜將酶、輔酶、蛋白質(zhì)等生物大分子或動(dòng)植物細(xì)胞包圍在珠狀的微囊里，從而使得酶等生物大分子和細(xì)胞不能從微囊里逸出，而小分子的物質(zhì)、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可自由出入半透膜，達(dá)到催化或培養(yǎng)的目的。第82頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

微囊化細(xì)胞的模式圖第83頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：

降低剪切力，形成小環(huán)境。動(dòng)物細(xì)胞微囊化后，與游離細(xì)胞比較，降低了培養(yǎng)時(shí)對(duì)細(xì)胞的剪切力，微囊里實(shí)際上是一種微小的培養(yǎng)環(huán)境，與液體培養(yǎng)差不多，能使細(xì)胞生長(zhǎng)良好。第84頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

提高細(xì)胞密度、增加產(chǎn)物濃度和純度。培養(yǎng)過(guò)程中，微囊化能提供很高的細(xì)胞密度，使得產(chǎn)物濃度增加，純度提高。動(dòng)物細(xì)胞微囊化克服了大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的一些缺點(diǎn)。第85頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天包埋生物大分子及細(xì)胞必備條件：1.不傷細(xì)胞。微囊化的過(guò)程溫和，快速，不損傷細(xì)胞，盡可能在液體狀態(tài)和生理?xiàng)l件下制備；2.無(wú)毒。微囊化所用的試劑和膜材料必須對(duì)細(xì)胞無(wú)毒害作用；

第86頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.保證物質(zhì)交流。微囊化所形成的膜必須能使?fàn)I養(yǎng)物和代謝產(chǎn)物自由通過(guò)，膜的孔徑可以控制；4.足夠強(qiáng)度。膜應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以抵抗培養(yǎng)過(guò)程中的攪拌，不至使微囊破裂。目前的方法用得最多的是聚賴氨酸/海藻酸（PLL/ALG）法。第87頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天聚賴氨酸/海藻酸（PLL/ALG）微囊化

原理：

海藻酸是以1，4鍵連接的聚醛酸，其主要成份是甘露糖醛酸和古羅糖醛酸。當(dāng)它的水溶液以鈣鹽的形式存在時(shí)，則成凝膠狀態(tài)；而用螯合劑將鈣離子去除后，則海藻酸又回復(fù)到溶液狀態(tài)；當(dāng)海藻酸鈣凝膠用聚賴氨酸處理后，其接觸部分不再被螯合劑去鈣而溶解。第88頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微囊化裝置及步驟：

微囊發(fā)生器

為得到一定大小、非常均一的微囊，制備微囊需要微囊發(fā)生器來(lái)完成。第89頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天制備微囊化動(dòng)物的步驟：無(wú)菌收集動(dòng)物細(xì)胞，離心后用生理鹽水洗滌離心收集細(xì)胞，加海藻酸鈉溶液混合均勻，成懸浮液；將懸浮液裝入微囊發(fā)生器，制成微滴第90頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天凝膠珠懸浮于聚賴氨酸溶液中，使之形成膜；微滴加到CaCl2溶液中形成凝膠珠凝膠珠用生理鹽水洗去殘留的CaCl2生理鹽水洗滌第91頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天得到動(dòng)物細(xì)胞微囊凝膠珠加0.05mol/L檸檬酸溶液處理使半透膜的ALG成液態(tài)生理鹽水洗滌懸浮于培養(yǎng)基中培養(yǎng)第92頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微囊半透膜的孔徑?jīng)Q定因素：主要由聚賴氨酸的分子量決定，一般來(lái)說(shuō)用高分子量的聚賴氨酸（PLL）覆膜孔徑大，PLL分子量低則孔徑小，通常使用40000～80000分子量的PLL。PLL溶液的濃度及處理時(shí)間、溶液的pH值及使用溫度也會(huì)影響膜的孔徑。第93頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微囊機(jī)械性能影響因素：海藻酸的純度高、粘度高容易成囊；甘露糖醛酸和古羅糖醛酸的比例會(huì)影響微囊的形成及機(jī)械性能。含古羅糖醛酸多的海藻酸容易成囊，機(jī)械性能好，不易破碎。第94頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天微囊化動(dòng)物細(xì)胞的應(yīng)用

1、生產(chǎn)藥物（1）單克隆抗體的生產(chǎn)

微囊化哺乳動(dòng)物細(xì)胞的主要應(yīng)用是單克隆抗體的生產(chǎn)。微囊工藝已生產(chǎn)以克計(jì)的單克隆抗體。微囊膜的孔徑可以控制在能截留10萬(wàn)以上分子量的蛋白質(zhì)的水平上，能截留單克隆抗體在微囊中。

第95頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天懸浮培養(yǎng)與微囊培養(yǎng)比較

第96頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：微囊系統(tǒng)更有利于單克隆抗體的生產(chǎn)，而且單克隆抗體截留在微囊中，培養(yǎng)獲得的產(chǎn)物濃度和純度均更高。培養(yǎng)基中血清尤其是那些γ-蛋白能被半透膜排阻在微囊外，使純化更簡(jiǎn)單。

第97頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）高值生化藥物的生產(chǎn)高表達(dá)有工業(yè)價(jià)值的蛋白質(zhì)的重組細(xì)胞更多的用微囊化培養(yǎng)。例：一種在黑色素瘤細(xì)胞中表達(dá)的分子量為65000的重組蛋白用微囊化培養(yǎng)，純化更簡(jiǎn)便。第98頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）干擾素的生產(chǎn)

通過(guò)試劑和病毒方法誘導(dǎo)微囊化FS-1和Namalwa細(xì)胞生產(chǎn)干擾素。這兩種細(xì)胞在微囊中生產(chǎn)比懸浮單層培養(yǎng)或單層培養(yǎng)旺盛

第99頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、在治療及藥物篩選上的應(yīng)用（1）人工器官

微囊化動(dòng)物細(xì)胞在排除免疫反應(yīng)上可能有普遍的意義。人們已將某些器官的細(xì)胞微囊化并植入體內(nèi)以期望能代替這些器官的功能。第100頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

人工胰是研究得最多的一種，微囊化肝細(xì)胞也被用來(lái)研究人工肝。

例：微囊化大鼠蘭氏胰島細(xì)胞注入大鼠腹腔內(nèi)，可用于治療糖尿病。當(dāng)4×108～4.5×108個(gè)細(xì)胞/ml微囊注入體內(nèi)后，當(dāng)天就使血糖由400-500mg/dL降至100mg/dL左右，并能長(zhǎng)期維持正常血糖水平，在360天內(nèi)不出現(xiàn)糖尿病癥狀。第101頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）抗癌藥的的篩選

微囊化的腫瘤細(xì)胞用于估價(jià)抗癌藥物對(duì)活體的作用。

人的腫瘤細(xì)胞經(jīng)微囊化后注入小鼠腹腔中，服用受檢的抗癌藥，檢測(cè)微囊化的腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗癌藥能穿透微囊的膜作用于微囊中的腫瘤細(xì)胞，抑制和殺滅的水平與其它體外和體內(nèi)測(cè)定的藥效一致。第102頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)體外受精技術(shù)第103頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

體外受精是指通過(guò)人為操作成熟的卵子與精子在合適的體外環(huán)境中完成受精過(guò)程。它的基本原理是在人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、濕度、氣體、滲透壓、pH等，使卵丘卵母細(xì)胞復(fù)合體中的初級(jí)卵母細(xì)胞成熟，同時(shí)使精子獲能并完成受精。第104頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天人工受精與體外受精的主要區(qū)別？第105頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天人工受精與體外受精的區(qū)別與聯(lián)系第106頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

20世紀(jì)60年代初至20世紀(jì)80年代中期，人們以家兔、小鼠和大鼠等為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究，在精子獲能機(jī)理和獲能方法方面取得很大進(jìn)展。

試管小鼠（1968）、大鼠（1974）、嬰兒（1978）、牛（1982）、山羊（1985）、綿羊（1985）和豬（1986）等相繼出生。

第107頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天體外受精技術(shù)的基本操作程序哺乳動(dòng)物體外受精的基本操作程序，主要環(huán)節(jié)包括以下幾個(gè)方面：1、卵母細(xì)胞的采集和成熟培養(yǎng)（1）卵母細(xì)胞的采集

活體卵巢上采集：這種方法是借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。

一頭健康母牛每周可獲得5—10枚卵子。

第108頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）母細(xì)胞的選擇

常把未成熟卵母細(xì)胞分為A、B、C和D四個(gè)等級(jí)。A級(jí)卵母細(xì)胞要求有三層以上卵丘細(xì)胞緊密包圍，細(xì)胞質(zhì)均勻；B級(jí)要求卵母細(xì)胞質(zhì)均勻，卵丘細(xì)胞層低于三層或部分包圍卵母細(xì)胞；C級(jí)為沒(méi)有卵丘細(xì)胞包圍的裸露卵母細(xì)胞；D級(jí)是死亡或退化的卵母細(xì)胞。

一般只培養(yǎng)A級(jí)和B級(jí)卵母細(xì)胞。

第109頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）卵母細(xì)胞的成熟培養(yǎng)由超數(shù)排卵采集的卵母細(xì)胞已在體內(nèi)發(fā)育成熟，不需培養(yǎng)可直接與精子受精，對(duì)未成熟卵母細(xì)胞需要在體外培養(yǎng)成熟。第110頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、精子的采集與體外獲能

哺乳動(dòng)物精子的獲能方法有培養(yǎng)和化學(xué)誘導(dǎo)兩種方法。牛、羊的精子常用化學(xué)藥物誘導(dǎo)獲能，誘導(dǎo)獲能的藥物常用肝素和鈣離子載體。第111頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3、體外受精將獲能的精子和成熟的卵子置于受精液中共同培養(yǎng)，除鈣離子載體誘導(dǎo)獲能外，精子和卵子一般在獲能液中完成受精過(guò)程。受精培養(yǎng)時(shí)間與獲能方法有關(guān)。第112頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4、受精卵的體外培養(yǎng)體外受精的早期胚胎在體外發(fā)育過(guò)程中，往往會(huì)停滯在某一階段不再發(fā)育，此種現(xiàn)象稱之發(fā)育阻斷。用體細(xì)胞與胚胎在微滴同培養(yǎng)，利用體細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中分泌的有益因子，促進(jìn)胚胎發(fā)育，克服發(fā)育阻斷。

第113頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第114頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天受精卵的發(fā)育過(guò)程第115頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第116頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物體外受精程序

精子采集超數(shù)排卵假孕動(dòng)物準(zhǔn)備

精子獲能卵子采集胚胎移植

體外受精

胚胎培養(yǎng)產(chǎn)仔第117頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2010年10月4日公布的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)?wù)邽樗赜小霸嚬軏雰褐浮敝Q的英國(guó)生理學(xué)家羅伯特·愛(ài)德華茲。由他開(kāi)創(chuàng)的體外受精技術(shù)使400多萬(wàn)人得以降生。第118頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天英國(guó)科學(xué)家羅伯特·愛(ài)德華茲

試管嬰兒之父2010年諾貝爾生理學(xué)、醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

第119頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1978年7月25日11時(shí)47分，世界第一位“試管嬰兒”誕生了，名為路易絲·布朗。路易斯的出生再次引起了社會(huì)對(duì)“試管嬰兒”的關(guān)注，很多人對(duì)“試管嬰兒”的健康提出質(zhì)疑，“他們的發(fā)育正常么？”“智力會(huì)不會(huì)有問(wèn)題？”“這項(xiàng)技術(shù)是否值得推廣？”而更多的壓力來(lái)自倫理和社會(huì)方面，為了提高成功率，會(huì)培育多個(gè)胚胎，那么其他未被采用的胚胎又該如何對(duì)待？這種工廠化的生產(chǎn)方式是否會(huì)加速人口過(guò)剩？人類的后代是否可以改造？人類基因組是否也能被設(shè)計(jì)？第120頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2004年，26歲的路易斯與34歲的韋斯利·姆林德喜結(jié)連理。愛(ài)德華茲受邀參加他們的婚禮。2006年年初，路易絲以自然受孕方式懷孕，當(dāng)年12月20日自然分娩產(chǎn)下男嬰卡梅倫。不過(guò)，路易絲不是世界首名“試管嬰兒媽媽”。她的妹妹納塔莉1999年自然分娩產(chǎn)下一個(gè)孩子，如今育有兩個(gè)孩子。第121頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

我國(guó)第一個(gè)試管嬰兒于1988年在北京誕生，距世界上第一個(gè)試管嬰兒誕生只有10年。

第122頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四節(jié)細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)第123頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)

是指人類按照自己的意愿有目的,有計(jì)劃,有根據(jù),有預(yù)見(jiàn)地將外源基因?qū)肷锛?xì)胞內(nèi),通過(guò)與染色體基因組進(jìn)行穩(wěn)定的整合,將生物性狀遺傳給后代的技術(shù)。第124頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

植物轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因是把目的基因與適當(dāng)?shù)妮d體相連接形成重組體DNA分子,并將它導(dǎo)入到寄主細(xì)胞中進(jìn)行增殖與表達(dá)。第125頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物轉(zhuǎn)基因的主要步驟1、目的基因的獲得2、目的基因與載體連接3、重組體DNA分子導(dǎo)入宿主細(xì)胞4、目的基因在宿主細(xì)胞中的復(fù)制與表達(dá)第126頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用1、抗病蟲(chóng)害轉(zhuǎn)基因植物2、抗逆轉(zhuǎn)基因植物

(耐鹽,抗凍,抗旱等)3、抗雜草轉(zhuǎn)基因植物4、轉(zhuǎn)基因花卉植物5、轉(zhuǎn)基因植物食品6、藥用轉(zhuǎn)基因植物(已用于生產(chǎn)各種疫苗,生長(zhǎng)因子,生長(zhǎng)激素等)第127頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

轉(zhuǎn)基因技術(shù)目前在植物品種改良方面應(yīng)用的主要領(lǐng)域有：（1）抗蟲(chóng)基因工程（2）抗除草劑基因工程（3）抗病基因工程（4）抗逆基因工程（5）延熟保鮮基因工程（6）品質(zhì)改良基因工程（7）雜種優(yōu)勢(shì)利用基因工程。

第128頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到60種以上轉(zhuǎn)基因植物，其中玉米、大豆、油菜、馬鈴薯、番茄和棉花等，已經(jīng)大面積種植。

但國(guó)際上爆發(fā)了關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物對(duì)人體和環(huán)境是否安全的爭(zhēng)論。食用轉(zhuǎn)基因植物是否會(huì)長(zhǎng)腫瘤？你是支持轉(zhuǎn)基因還是反對(duì)轉(zhuǎn)基因？理由是什么？第129頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

我國(guó)農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因植物共有六種，包括兩種抗棉鈴蟲(chóng)的棉花，一種耐儲(chǔ)存的番茄，一種抗黃瓜花葉病毒的番茄，一種甜椒，和一種轉(zhuǎn)花色的矮牽牛。

第130頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因動(dòng)物指用人工方法將外源基因?qū)雱?dòng)物受精卵或早期胚胎細(xì)胞,使外源基因與動(dòng)物本身的基因組整合,并隨細(xì)胞的分裂而增殖,從而將外源基因穩(wěn)定的遺傳給下一代的工程化動(dòng)物。第131頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)在生物學(xué)基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)及生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用，已取得相當(dāng)?shù)某晒?．研究基因的結(jié)構(gòu)和功能及其表達(dá)與調(diào)控

第132頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．建立人類疾病動(dòng)物模型，研究人類疾病基因治療傳統(tǒng)的藥物篩選方法是進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，而傳統(tǒng)的動(dòng)物模型一般選取與人類某種疾病有類似癥狀的動(dòng)物，其致病機(jī)理常與人體不完全一致，導(dǎo)致篩選結(jié)果與臨床結(jié)果不一致。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可建立敏感動(dòng)物品系和產(chǎn)生與人類相同疾病的動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行藥物篩選，大大提高了準(zhǔn)確性，縮短了試驗(yàn)時(shí)間，降低成本。第133頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．改良動(dòng)物品種

轉(zhuǎn)基因乳?？僧a(chǎn)出營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富合理，生理生化特性更優(yōu)良的牛奶。轉(zhuǎn)基因綿羊長(zhǎng)出的羊毛光澤亮麗，羊毛脂含量明顯提高。第134頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4.提高動(dòng)物繁育速度導(dǎo)入生長(zhǎng)激素的動(dòng)物表現(xiàn)出生長(zhǎng)周期縮短，體形增大等特點(diǎn)?，F(xiàn)已有成功的轉(zhuǎn)基因小鼠，轉(zhuǎn)基因魚(yú)及經(jīng)濟(jì)動(dòng)物如牛，兔，馬等。第135頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天5．研制生物反應(yīng)器，生產(chǎn)天然活性藥物蛋白利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)人類蛋白質(zhì)藥物，其質(zhì)量大大優(yōu)于通過(guò)微生物發(fā)酵獲得的產(chǎn)品，并且生產(chǎn)成本可大大降低。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器主要包括動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器(生物活性蛋白)和動(dòng)物血液生物反應(yīng)器(非生物活性的融合蛋白)等。第136頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天問(wèn)題和展望轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平低難以控制轉(zhuǎn)基因在宿主基因組中的行為對(duì)基因作用缺乏深入了解制作轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的效率低對(duì)傳統(tǒng)倫理的挑戰(zhàn)對(duì)于人類的生存存在一定的負(fù)面影響第137頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因動(dòng)物第138頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因鼠1999年，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家曾經(jīng)培育出一種轉(zhuǎn)基因“聰明鼠”，它們腦部的NMDA受體較多，該受體能夠激活神經(jīng)，幫助記憶。實(shí)驗(yàn)表明，這種轉(zhuǎn)基因鼠學(xué)習(xí)躲避輕度電擊的能力比普通鼠要強(qiáng)。第139頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因猴

這只名為“安迪”的轉(zhuǎn)基因猴于2000年10月2日誕生。添加在“安迪”體內(nèi)的是一種綠色熒光蛋白（GFP）標(biāo)志基因。如果動(dòng)物體內(nèi)含有這種蛋白，在受到特定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)特定的熒光。第140頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因魚(yú)

2001年5月，新加坡國(guó)大生物系宮知遠(yuǎn)博士把來(lái)自水母的綠熒光蛋白基因和?？募t熒光蛋白基因，注射入斑馬魚(yú)的早期胚胎。根據(jù)注射的不同基因，斑馬魚(yú)會(huì)在特別的光照下發(fā)出不同的光芒。第141頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因蝴蝶

為了能夠更有效地研究蝴蝶翅膀的顏色之迷，美國(guó)巴法羅大學(xué)的生物學(xué)家們近日成功地制造出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶。有意思的是，這只蝴蝶的一些基因是來(lái)自水母的。

第142頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因獼猴和普通獼猴外觀上沒(méi)有什么區(qū)別，在特殊光源下，轉(zhuǎn)基因獼猴通體呈現(xiàn)綠色，因?yàn)樗w內(nèi)的綠色熒光蛋白所致。第143頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天十大神奇轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

2007年末，哈佛大學(xué)的杰夫-里奇曼為首的科研小組在實(shí)驗(yàn)鼠的基因組中導(dǎo)入水母的綠色熒光蛋白基因，熒光鼠腦細(xì)胞的圖片傳遍世界各地，這些五彩斑斕的腦細(xì)胞是單個(gè)的神經(jīng)元，鮮艷的色彩幫助科學(xué)家將它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。這種綠色熒光基因?qū)π∈鬅o(wú)害，只起到標(biāo)記作用。

1、熒光鼠

第144頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、蜘蛛羊

這種轉(zhuǎn)基因山羊是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)生普通的蜘蛛絲。這種構(gòu)成蜘蛛網(wǎng)的同樣物質(zhì)由它們的乳腺產(chǎn)生。如果把很多蜘蛛絲擰成一股繩的話，它足夠強(qiáng)韌，可制成防彈背心、降落傘繩，或者從飛機(jī)到航母等設(shè)備。蜘蛛絲還可被制成人造韌帶和人造腱，支撐組織、骨骼和神經(jīng)細(xì)胞，讓它們?cè)谏L(zhǎng)期間保持穩(wěn)定。

第145頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、抗癌老鼠

這些老鼠內(nèi)轉(zhuǎn)入Par-4基因，產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)能消滅腫瘤細(xì)胞，卻不會(huì)傷害體內(nèi)的健康組織。這種蛋白質(zhì)還能抵抗乳腺癌、胰腺癌和頭頸癌等。至關(guān)緊要的一點(diǎn)是這些老鼠沒(méi)有出現(xiàn)任何明顯的副作用。

第146頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、翡翠海參

翡翠海參看起來(lái)更像一片樹(shù)葉，而不是黏滑的腹足軟體動(dòng)物，但它卻是已知第一種在自然演化過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象的物種。這種生物令很多科學(xué)家大惑不解。研究發(fā)現(xiàn)海參中的一種基因與水藻中具有光合作用的基因類似，這表明在過(guò)去的漫長(zhǎng)歲月中，該基因或許通過(guò)自然進(jìn)化的方式從水藻轉(zhuǎn)移到海參的DNA中。第147頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、熒光魚(yú)

2003年，美國(guó)得克薩斯的一家公司宣布，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)他們已經(jīng)研制出能發(fā)熒光的小型熱帶魚(yú)——“熒光魚(yú)”。這種“光芒四射”的紅色熒光魚(yú)，是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到商標(biāo)注冊(cè)的第一種商業(yè)性熒光寵物魚(yú)。改基因后的斑馬魚(yú)散發(fā)出粉紅色熒光，遠(yuǎn)看像金魚(yú)一樣。目前，公司以GloFish的商標(biāo)對(duì)紅色熒光魚(yú)進(jìn)行了注冊(cè)，這標(biāo)志著轉(zhuǎn)基因熒光魚(yú)可以被當(dāng)作家庭寵物出售。

第148頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.轉(zhuǎn)基因蚊子

倫敦帝國(guó)學(xué)院的科研小組培育了一種轉(zhuǎn)基因蚊子，其中的雄性具有熒光睪丸，很容易被識(shí)別，然后令其不育。研究者稱，可以將大量這樣的轉(zhuǎn)基因蚊子放到野外與普通的雌蚊交配，減少瘧蚊的產(chǎn)卵量，從而慢慢減少瘧蚊的數(shù)目。這種轉(zhuǎn)基因蚊子沒(méi)有生育能力，所以不會(huì)將基因遺傳給野生蚊子。

第149頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天7、超級(jí)老鼠

一種超級(jí)老鼠可以不知疲倦地奔跑數(shù)小時(shí)、壽命更長(zhǎng)、擁有更強(qiáng)繁殖能力、吃得更多而不增加體重……美國(guó)科學(xué)家培育出的這種轉(zhuǎn)基因老鼠震撼了世界，引起人們的遐想：培育超級(jí)老鼠的技術(shù)手段能否應(yīng)用于人類，改善人類的能力？

研究者將高度活躍的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK-C)基因注入老鼠胚胎?；蜣D(zhuǎn)化的老鼠在運(yùn)動(dòng)時(shí)有效利用身體脂肪產(chǎn)生能量，同時(shí)避免產(chǎn)生大量乳酸。乳酸可導(dǎo)致肌肉痙攣，即使耐力最強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)員也會(huì)發(fā)生肌肉痙攣。第150頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天8、產(chǎn)藥的小雞

曾培育出世界上第一只克隆羊“多利”的英國(guó)羅斯林研究所，又取得了一項(xiàng)重大的科學(xué)突破：該研究所的科學(xué)家成功培育出世界上第一批能下“神奇雞蛋”的小雞。這種經(jīng)過(guò)基因改造的小雞所下的蛋能用來(lái)制造治療癌癥和其他疾病的藥物。這一重大科學(xué)突破無(wú)疑為大規(guī)模生產(chǎn)藥物提供了非常廣闊的前景。法國(guó)品種雞名為“依沙褐殼蛋雞”，每年可下約300顆雞蛋。經(jīng)過(guò)基因改造后的“依沙褐殼蛋雞”，其DNA中含有人為加入的人類基因，當(dāng)母雞生下蛋后，科學(xué)家就能從雞蛋的蛋白中提取用來(lái)制造藥物的蛋白質(zhì)。

第151頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天9、無(wú)所畏懼的老鼠

日本科學(xué)家最近通過(guò)改變老鼠的基因，培育出了一只不怕貓的老鼠。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為，動(dòng)物的恐懼可能是由它們靈敏的嗅覺(jué)喚起的。老鼠擁有大約1000個(gè)嗅覺(jué)感受器基因，而人類只有400個(gè)起作用的和大約800個(gè)不活躍的嗅覺(jué)感受器基因。在用老鼠所做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員確認(rèn)并移除了老鼠大腦嗅球上的某些感受器，結(jié)果這些老鼠變成了一群無(wú)所畏懼的嚙齒動(dòng)物，在天敵貓面前轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，顯示出極強(qiáng)的好奇心，永遠(yuǎn)不知道危險(xiǎn)的存在。

第152頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天10、有利于改善環(huán)境的基因豬

攜帶細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)基因豬可產(chǎn)生更清潔，污染更少的綠肥。這些基因，可幫助豬除去食物中的磷酸鹽，從而有助減少豬畜牧業(yè)中產(chǎn)生的對(duì)農(nóng)業(yè)有害的廢物。

轉(zhuǎn)基因豬經(jīng)過(guò)遺傳修飾，在唾液中產(chǎn)生肌醇六磷酸酶，從而可以吸收植物中的磷，而普通豬是不能消化磷的。對(duì)轉(zhuǎn)基因豬產(chǎn)生的肥料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，他們比普通豬的排磷量減少了75%。第153頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天第五節(jié)克隆技術(shù)第154頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天生殖克隆技術(shù)先將含有遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞的核移植到去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，利用微電流刺激等使兩者融合為一體，然后促使這一新細(xì)胞分裂繁殖發(fā)育成胚胎，當(dāng)胚胎發(fā)育到一定程度后，再被植入動(dòng)物子宮中使動(dòng)物懷孕，便可產(chǎn)下與提供細(xì)胞者基因相同的動(dòng)物。第155頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天治療克隆技術(shù)當(dāng)細(xì)胞發(fā)展到囊胚階段時(shí)，不把細(xì)胞放入子宮，而是把其中胚胎干細(xì)胞在體外誘導(dǎo)、分化，胚胎干細(xì)胞是能在體外分化生成各種組織和器官的原始細(xì)胞，因此可以定向發(fā)育成各種組織和器官所需的細(xì)胞。第156頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天兩者區(qū)別生殖性克隆是“培養(yǎng)個(gè)體”

治療性克隆是“定向分化”第157頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天應(yīng)用前景：1、利用克隆技術(shù)的細(xì)胞水平治療2、用于建立人類疾病動(dòng)物模型3、復(fù)制瀕危的動(dòng)物物種，保存和傳播動(dòng)物物種資源第158頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天十二生肖已經(jīng)克隆過(guò)半第159頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天子第一只體細(xì)胞克隆鼠卡繆麗娜，1997年10月3日出生。與克隆羊多利不同的是，來(lái)自日本、英國(guó)、美國(guó)和意大利等國(guó)的科學(xué)家采用了提高克隆成功率的新技術(shù)，一下子培育出了多只克隆鼠，而且還獲得了“克隆的克隆”的第二及第三代克隆鼠。體細(xì)胞克隆鼠的誕生同時(shí)也宣告此前對(duì)多利羊身份和克隆技術(shù)的質(zhì)疑結(jié)束。第160頁(yè),共187頁(yè)，2024年2月25日，星期天丑能都和加賀是最早的兩頭體細(xì)胞克隆牛，出生在1998年7月5日，其名字均源于誕生地日本石川縣的地名。盡管這兩頭牛早產(chǎn)近40天，但發(fā)育正常。它們的“媽媽”分娩當(dāng)天沒(méi)有異常反應(yīng)，但第二天早晨卻食欲不振，下午就死亡。克隆牛成功的事實(shí)