2.2动物细胞培养 教学课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
希普：首例胚胎移植成功
哈里森：首创动物组织体外培养法
张明觉：哺乳动物精子获能现象
格登、童第周：体细胞核移植成功
试管家兔诞生
米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术
胚胎分割移植成功
埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞
体细胞克隆羊多莉诞生
山中伸弥：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
科技探索之路：动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程
动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植等。
动物细胞工程常用的技术：
动物细胞工程的基础
小面积烧伤：
①使用他人皮肤如何？
患者自身的不够用，如何解决？
②培养自身细胞？
从社会中来
自体皮肤移植
大面积烧伤？
从社会中来
通过动物细胞培养构建的人造皮肤
原理：
操作原因：
对象：幼龄动物 or 老龄动物
动物体
组织
取出
单个细胞
分散
细胞生长和增殖
适宜的
培养条件
动物细胞培养：
①成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖（P44）；
②分散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。
细胞增殖
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
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？
体外动物细胞培养需要满足什么条件？
充足的营养
稳定的内环境
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
一、动物细胞培养的条件(P44)
1.营养
培养基的类型：固体培养基 or 液体培养基（培养液）
基本营养：
特殊物质：
含有尚未研究清楚的细胞所需的营养物质
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。
营养基构成：
水、无机盐、有机碳源、有机氮源
维生素、血清
血清
合成培养基 + 血清等一些天然成分
一、动物细胞培养的条件
2.无菌、无毒的环境
措施1: 灭菌处理——对象？
措施2: 操作在无菌环境下进行。
措施3: 培养液中适量添加 。
措施4：定期更换培养液——目的？
培养液和所有培养用具
抗生素
清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
——抑制细菌生长
一、动物细胞培养的条件
与相应动物内环境的理化性质保持一致。
①适宜的温度：哺乳动物细胞培养的温度多以_____________为宜；
②适宜的pH：多数动物细胞生存的适宜pH为_________；
③适宜的渗透压：维持细胞正常的形态和功能。
36.5±0.5℃
7.2-7.4
3.温度、pH和渗透压
①气体的组成及作用
②培养装置:
培养皿或松盖培养瓶
（含有95%空气和5%CO2的混合气体）
置于
维持培养液的pH
细胞代谢所必需
CO2培养箱中进行培养
一、动物细胞培养的条件
4.气体环境
95%空气（O2）：
5%CO2：
培养皿 培养瓶 CO2培养箱
二、动物细胞培养的过程（P44-45)
①培养前用什么方法分散成单个细胞？
②体外培养动物细胞有哪些类型？
什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
③什么是原代培养和传代培养？
为什么要进行分瓶培养？怎么处理？
④动物细胞培养与植物组织培养有什么相同之处与不同之处？
原代培养
培养
传代培养
取动物组织
制成
细胞悬液
CO2培养箱
培养
①机械的方法
②用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间
【思考】进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的
物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
细胞间的物质主要是蛋白质。
多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，而胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，在此环境中会失活。
【思考】胰蛋白酶会把细胞膜蛋白分解掉吗？
可能会。
控制好时间。
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
②体外培养的动物细胞可以分为两大类：
①悬浮生长类
②贴壁生长类
悬浮培养瓶
会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象。
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。
细胞贴壁：
贴壁生长与接触抑制：
圆球形细胞刚开始
铺展贴壁生长
培养的动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂
细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制
分瓶后的细胞培养
动物组织经处理后的初次培养（分瓶之前）
取动物组织
制成细胞悬液
放入CO2培养箱中培养
传代培养
放入CO2
培养箱中培养
③原代培养和传代培养
转入培养液中进行原代培养
10代细胞
50代细胞
50代后：部分细胞“癌变”，无限传代
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
悬浮培养的细胞：
贴壁细胞：
直接用离心法收集
胰蛋白酶等处理→离心法收集
传代培养
取动物组织
制成细胞悬液
放入CO2培养箱中培养
放入CO2
培养箱中培养
转入培养液中进行原代培养
传代培养：
【思考】动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶？
第一次使用的目的是使组织细胞分散开；
传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。
取动物组织
用机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
分散成单个细胞
解决
悬浮生长类
贴壁生长类
(大多数）
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏
接触抑制
传代培养
细胞悬液
原代培养
分瓶
培养
加培养液
在培养皿或培养瓶内
细胞分裂受阻
②制成细胞悬液，分瓶培养
①收集细胞
悬浮培养的细胞：
贴壁细胞：
直接用离心法收集
胰蛋白酶等处理→离心法收集
三、干细胞培养及其应用
1.干细胞的概念：
2.干细胞来源：
3.干细胞的类型：
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。
存在于 、 和 等多种组织和器官中。
早期胚胎
骨髓
脐带血
包括 和 等。
胚胎干细胞
成体干细胞
3.干细胞的类型：
三、干细胞培养及其应用
早期胚胎中
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。
胚胎干细胞
分布
特点
应用实例
在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等
（需分化诱导因子诱导）
ES细胞
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。
——全能干细胞
3.干细胞的类型：
三、干细胞培养及其应用
成体组织或器官内
造血干细胞（骨髓）
神经干细胞（神经系统）
精原干细胞（睾丸）
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
成体干细胞
分布
举例
特点
应用
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）
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
造血干细胞→
神经干细胞→
治疗细胞损伤造成的疾病
T淋巴细胞
造血干细胞
巨噬细胞
红细胞
B淋巴细胞
血小板
肥大粒细胞
嗜中性粒细胞
嗜酸性粒细胞
嗜碱性粒细胞
——多能干细胞
—专能干细胞
三、干细胞培养及其应用
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
定向诱导分化
体外诱导成纤维细胞
通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得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
iPS
细胞
②小分子化合物诱导
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。
可治疗小鼠的镰状细胞贫血症；
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。
三、干细胞培养及其应用