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在实验室里“种”牛排
第三节 动物细胞工程
动物细胞和组织培养
体细胞核移植与动物体细胞克隆
动物细胞融合和单克隆抗体
一、动物细胞与组织培养
(一)动物细胞工程的类型
动物细胞与组织培养
、
单克隆抗体制备等技术,
其中 动物细胞工程的基础
细胞核移植
体细胞克隆
细胞融合
动物细胞与组织培养
指在体外模拟动物体内环境,将动物细胞或组织在无菌、温度适宜和营养充足的条件下培养,使其继续生长、增殖并维持原有结构和功能的技术。
1、概念:
(二)动物细胞与组织培养
2、培养过程图(见课本P53)
【思考1】为什么选用动物胚胎或幼龄动物的器官作为培养材料?
【思考2】动物细胞过程中,为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理?
分化程度低,增殖能力强
去掉组织间蛋白
3、动物细胞与组织培养的区别
4、动物细胞培养需要严格的环境条件
(1)最适温度 ;
(2)最适PH ;
(3)氧气和二氧化碳的含量要适宜
(4)培养液
①主要成分有:
。
②培养基的类型: 。
动物组织培养不需要剪碎和胰蛋白酶处理;
动物细胞培养需要剪碎和胰蛋白酶处理;
37度左右
7.2—7.4
葡萄糖、氨基酸、维生素、核酸、激素、生长因子(血清)等
天然培养基、合成培养基
5、原代培养和传代培养
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
胰蛋白酶
剪碎
单个细胞
加培养液
细胞 悬浮液
10代
细胞
部分细胞“癌变”,无限传代
动物细胞培养不能最终培养成动物体
50代细胞
原代培养
传代培养
细胞贴壁
剥离、分瓶
细胞
分化程度低,增殖能力强
去掉组织间蛋白
细胞贴壁
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上(单层)。
要求:
培养瓶(皿)内表面光滑、无毒、易于贴附。
接触抑制
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,此时细胞间相互接触,细胞分裂和生长停止,数量不再增加。
细胞 悬浮液
10代细胞
50代细胞
无限传代
原代培养
传代培养
细胞株
细胞系
细胞贴壁生长
随细胞增多,出现接触抑制
部分细胞癌变,失去接触抑制,无限传代
6、应用
生产有重要价值的生物制剂;如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
基因工程中受体细胞的培养,用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性。
科学家培养正常或各种病变的细胞,用于生理、病理、药理等方面的研究,如用于筛选抗癌药物等,为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。
二、体细胞核移植与动物体细胞克隆
1、“克隆”来源于希腊语
克隆就是无性繁殖,具体地说,是指一个共同的祖先,通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
2、体细胞克隆
(1)含义
供体体细胞的细胞核 与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合,借助于卵细胞发育能力,最终发育为动物个体。
(2)关键技术: 。
细胞核移植技术
3、细胞核移植技术
(1)含义
是一种利用显微操作技术 等将某种动物细胞的
细胞核移入 同种或异种 动物的去除细胞核的成熟卵细胞 内的技术。
(2)“多莉”诞生过程
1997年英国伊斯维姆.穆特等运用羊的体细胞(乳腺细胞)克隆出了羊—克隆羊“多莉”
卵母细胞
黑面母绵羊
白面母绵羊
乳腺细胞
细胞核移植
早期胚胎
C母绵羊子宫
胚胎移植
多莉羊
分娩
妊娠
融合后的 卵母细胞
卵原细胞
卵细胞
卵原细胞
卵细胞和极体
次级卵母细胞
第一极体
MⅡ期:
减数第二次分裂中期
卵母细胞作受体细胞的原因:
体积大,易操作;
含有激发细胞核全能性的物质。
3、克隆的意义
;创造新物种等
4、应用
(1)利用克隆技术复制大量实验动物,减少实验误差;
(2)
(3)利用患者自身的细胞培育新的组织器官以治疗疾病。
克服动物种间杂交障碍
保护濒危物种,增加存活数量
三、动物细胞融合和单克隆抗体
(一)动物细胞融合
1、含义
是指2个或 多 个细胞融形成一个细胞的过程,也称细胞杂交
2、原理
细胞膜的流动性
[思考1],在两种动物细胞的融合过程中,细胞之间的融合类型有几种?
3种
3、诱导方式
物理法:
化学法:
生物法:
灭活的病毒
电场诱导
聚乙二醇(PEG)
如:仙台病毒
为什么要用灭活的病毒?
仙台病毒
物理/化学方法
丧失感染活性
保留融合活性
为什么“甲流”康复者或接种疫苗1月以上者的血浆会成为救治重症“甲流”患者的妙药?
血浆中的抗体会与“甲流”病毒反应,从而将病毒消灭。
1、获得抗体的传统方法
把某种抗原反复注射到动物体内,然后从动物血清中分离出所需的抗体。
缺点:
人们发现,B淋巴细胞尽管可以产生多达百万种以上的特异性抗体,但是每一个B细胞只分泌一种特异性抗体。
产量低
纯度低
特异性差
(二)单克隆抗体的制备
怎样才能获得单一性抗体?
大量克隆单一的B淋巴细胞
其寿命仅有几天,无法长期体外培养
动物细胞培养技术
骨髓瘤细胞
无限增殖
杂交瘤细胞
产生抗体
无限增殖
细胞
融合
G. Kohler
C. Milstein
英国科学家米尔斯坦和科勒于1975年设计和实践了这个想法,并获得成功。摘得1984年诺贝尔生理及医学奖。
2、单克隆抗体制备原理、
B淋巴细胞能产生抗体,但在体外不能无限增殖
肿瘤细胞在体外具有无限增殖的能力
3、单克隆抗体的制备过程
用抗原免疫小鼠
骨髓瘤细胞的培养
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
融合
多种细胞
由于培养基中缺乏相应的营养物,骨髓瘤细胞死亡
B淋巴细胞培养几天后死亡
杂交瘤细胞
置于选择培养基上培养
多孔细胞培养板
阳性克隆的筛选和克隆化培养
用培养液稀释
注射到小鼠体内
体外培养
由单个杂交瘤细胞通过克隆,所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
单克隆抗体
[思考1]整个制备过程为何要经过两次筛选
第一次筛选:
第二次筛选:
用特定的选择培养基筛选出多种杂交瘤细胞
筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
[思考2]科学家又是如何利用杂交细胞来生产抗体的呢?
体内培养、体外培养
4、单克隆抗体的特点和应用
“生物导弹”=单克隆抗体+药物
诊断试剂
用于治疗疾病
1、特点:
特异性强,灵敏度高,产量高。
2、应用:
用于运载药物
优点:准确,高效,快速