细胞培养技术

培养细胞学（Cultural cytology）
• 细胞在体外培养的特定条件下，通过对离 体细胞的研究，获取与三个学科相关信息：
– 细胞生理学 – 分子细胞学 – 细胞社会学
• 细胞生理学：
– 研究细胞生命活动规律
• 如何从环境中摄取营养 • 如何经过代谢获得能量 • 如何促进生长、分裂 • 如何诱导分化和表达功能
• 采用肿瘤细胞进行抗癌药物的药敏测试，以指导临 床抗癌药物的使用及配伍。
• 培养细胞学的应用
– 在现代生物技术中应用
• 基因分离、基因测序与表达、基因转移与重组、癌 基因研究等。
转基因猴“安迪” 安迪于2000年10月2日 出生于俄勒岗医学大学。
细胞培养技术
北京大学医学部基础医学院 细胞生物学系
内容
• 第一节 培养细胞学（Cultural cytology） • 第二节 体外培养 （In vitro culture） • 第三节 培养细胞的分类 • 第四节 培养细胞成功与失败综合分析 • 第五节 细胞观察 • 第六节 培养细胞学的常用术语
• 少量胎儿脱落细胞是能分裂的，经2-4周细胞培养， 形成显著单层上皮样细胞，可按常规制备染色体。
• 产前检测出几十种代谢病与遗传病，较准确地指导 优生优育。
• 培养细胞学的应用
– 细胞毒性实验及生物实验的工具
• 利用培养细胞进行毒性实验，对化学物质、放射线、 激素、药物等提供了最简易而又可靠的方法。
• 分子细胞学：
– 从遗传信息 (DNA-RNA-蛋白质) 角度研究胞内 遗传物质的结构和表达的调控。
• 细胞社会学：
– 研究整体和细胞群中细胞间的社会行为，包括 识别、通讯和相互作用；
– 研究整体和细胞群对细胞生长、分化和死亡等 活动的调节控制。
培养细胞学（Cultural cytology）
• 培养细胞学的应用
– 细胞生物学
• 单细胞克隆便于对细胞生物学的基础理论进行研 究，如形态、结构、细胞器及其功能、遗传物质、 核型、变异、细胞转化、生长周期等；
• 培养细胞学的应用
– 细胞生物学
• 离体培养细胞便于进行环境因素、药物等单因素及 多因素影响的研究，探索作用机制。
• 细胞通讯和信号转导 • 细胞增殖与细胞周期的调控 • 细胞生长和分化、衰老和死亡 • 干细胞的应用研究
– 细胞生物学和分子生物学的相互渗透，分子克 隆技术与细胞培养技术结合；
– 阐明基因的结构与功能 – 阐明基因在细胞生长和分化中的作用 – 阐明细胞癌变机制
培养细胞学（Cultural cytology）
• 培养细胞学的应用
– 病毒学 – 细胞生物学 – 细胞工程学 – 干细胞生物学 – 淋巴细胞培养 – 遗传性疾病的产前检查 – 细胞毒性实验及生物实验的工具 – 在现代生物技术中应用
• 利用细胞培养进行病毒定性和定量，测定50％组织 培养感染量(50％tissue culture infectious dose， TCID50);
• 用于防治方面的研究：病毒的分离鉴定、抗原及减 毒活疫苗制备和干扰素的生产，细胞是病毒增殖的 场所。
• 细胞培养技术是伴随着病毒学的发展而发展起来的。
• 培养细胞学的应用
– 细胞工程学
• 细胞工程学是以培养细胞学为基础，以细胞培养技 术为手段和工具。利用细胞融合及杂交技术，进行 细胞工程的研究与开发。
• 如生物反应器的开发研究，将编码某生物活性物质 的基因导入动物受精卵，从这种受精卵发育的动物 组织、体液分泌物中获得外源基因的表达产物。
• 培养细胞学的应用
• 采用离心感染法或提取病毒核酸进行感染，细胞打 孔器协助感染可扩大病毒感染的宿主范围；
• 培养细胞学的应用
– 病毒学
• 常用于病毒分离的细胞
细胞种类
可分离的病毒
非洲绿猴肾细胞
HSV、RSV、VZV、腮腺炎病毒、风疹病毒
人单核细胞
HIV、HTLV、HHV-6
人胚肾、肺细胞
腮腺炎病毒、腺病毒
恒河猴猕猴肾细胞 （二倍体细胞株）
– 干细胞生物学
• 胚胎干细胞是机体最原始的细胞，具有较强的再生 能力，在一定条件下可分化、增殖出各类细胞。
• 在体内干细胞数量极少，经增殖、分化参与构成各 种组织和器官。
• 成体干细胞主要研究领域包括：
– 造血干细胞 – 神经干细胞 – 间充质干细胞
induced pluripotent stem cell iPS
• 培养细胞学的应用
– 病毒学
• 培养细胞为病毒的增殖提供了场所； • 细胞是分离病毒最好和最方便的基质； • 体外培养的细胞存在以下特点：
– 无抗体，没有免疫力； – 没有隐性感染； – 接种量大； – 不受非特异拮抗物质的影响，培养条件易于控制； – 容易选择易感细胞，对病毒的敏感性比体内细胞高； – 提高疫苗产量和质量； – 加速病毒分离过程； – 真核基因病毒载体的理想宿主
人胚肺成纤维细胞株
ECHO、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇A、B组、 RSV
CMV、VZV、鼻病毒
WI-38、MRC-5 （传代细胞系）
腮腺炎病毒、腺病毒
Hela Hep-2 Vero
柯萨奇A、B组、RSV 腺病毒、RSV HSV、RSV、风疹病毒 、轮状病毒、麻疹病毒
• 培养细胞学的应用
– 病毒学
• 病毒感染指标易观察，光镜下可见细胞病变效应 (cytopathiΒιβλιοθήκη Baidu effect，CPE)、包涵体、细胞融合、血 细胞吸附等现象，同时也便于用分子病毒学技术进 行检测。
• 培养细胞学与细胞培养技术是生物医药领 域的工具:
– 揭示生、老、病、死的规律 – 探索优生、抗衰老、防治疾病的手段或途径 – 人为地诱导细胞遗传性状的改变，以便有利于
研究人类和自然界的关系。
培养细胞学（Cultural cytology）
• 活细胞的研究是当前生命科学研究中的重 要核心问题之一。
• 培养细胞学的应用
– 淋巴细胞培养
• 在培养环境中，淋巴细胞受某些生长因子的刺激， 出现旺盛的分裂、增殖。
• 用于研究机体免疫功能状况：
–研究细胞标记 – 检测T、B细胞数量及功能 – 检测T细胞亚群(CD3、CD8、CD4等细胞)的变化
• 培养细胞学的应用
– 遗传性疾病的产前检查
• 羊膜穿刺术获得羊水中的胎儿细胞进行培养，在妊 娠早期诊断胎儿是否患有先天性遗传病。