细胞工程应用与人类生活

细胞工程应用与人类生活

摘要：细胞工程是一个新兴的科学领域，同时也是属于近几年来人们日渐关注的生物技术的一部分，细胞

工程相对于其他科学技术会相对比较不成熟，但无可否认的是其对人类来说是意义非凡的。随着时间的推移，细胞工程取得了质的飞跃，渗透进人类生活的方方面面。本文结合比较常见的细胞工程技术与人类生

活的关系，探索细胞工程技术的应用于人类生活之间的关系，在探索过程中预测细胞工程技术对人类生活

的作用。

关键词：细胞工程、生活、健康、饮食、影响

一、引言

2010年的10月一条震动娱乐圈的大新闻——俞灏明和Selina在拍摄电视剧《我和春

天有个约会》的一场爆破戏中意外烧伤。治疗烧伤植皮手术无疑是最常见的方法。传统的方法是在患者自身健康的皮肤处取下一部分皮肤，用来覆盖切除伤疤的区域。但是对于大面积

烧伤的患者来说这个办法似乎不太可行，在这个时候，

动物细胞组织培养技术就给每一个烧伤患者带来了

福音。利用动物细胞组织培养技术利用患者的细胞可

以培养出大量的细胞。并让这些细胞分化成皮肤组织

（如图1），让烧伤患者的治疗更加的有效。不仅仅是

针对烧伤动物细胞组织培养技术起到如此重要的作

用，在其他方面动物细胞组织培养技术也是扮演着重

要的角色。【1】而动物细胞组织培养是细胞工程应用的

一个方面。

（图1）

细胞工程是生物工程的一个重要方面，总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有

细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及

基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的

生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的

物种或品系。细胞工程作为一个新兴的科学领域

不免不被大家熟识，甚至觉得十分陌生。实际上，

细胞工程已经走进我们的生活，成为生活中密不

可分的一部分，比如粮食与蔬菜生产、水果与园

林花卉、临床医学与药物、人工授精、胚胎移植、

试管婴儿、克隆技术等。因此我们不难发现，在

人类生活中细胞工程扮演着越来越重要的角色。（图2）

二、粮食、蔬菜生产与园林花卉

利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今人类受益最多的一个方面。中国在这一领域

已达到世界先进水平，以花药单倍体育种途径，培育出的水稻品种或品系有近百个，小麦有30个左右。其中河南省农科院培育的小麦新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良

性状。

在常规的杂交育种中，育成一个新品种一般需要8～10年，而

用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养，可大大缩短育种周期，

一般提前2～3年，在农业生产上也有广泛的用途，其技术比较成

熟，并已取得较大的经济效益。通过植物体细胞的遗传变异，

筛选各种有经济意义的突变体，为创造种质资源和新品种的选育发（图3）挥了作用。现已选育出优质的番茄、抗寒的亚麻、以及水稻、小麦、玉米等新品系。有希望通过这一技术改良作物的品质，使它更适合人类的营养需求。【2】

蔬菜是人类膳食中不可缺少的成分，它为人体提供必需的维生素、矿物质等。蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖，化费成本低。但是，在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节，植物细胞工程技术仍大有作为。例如，从国外引进蔬菜新品种，最初往往只有几粒种子或很少量的块根、块茎等。要进行大规模的种植，必须先大量增殖，这就可应用微繁殖技术，在较短时间内迅速扩大群体。在常规育种过程中，也可应用原生质体或单倍体培养技术，快速繁殖后代，简化制种程序。另外，还可结合植物基因工程技术，改良蔬菜品种。

几乎所有的果树都患有病毒病，而且多是通过营养体繁殖代代相传的。用去病毒试管苗技术，可以有效地防止病毒病的侵害，恢复种性并加速繁殖速度。近年来，对经济林木组织培养技术的研究也受到很大的重视。采用这一技术可比常规方法提前数年进行大面积种植。特别是有些林木的种子休眠期很长，常规育种十分费时。据不完全统计，现已研究成功的林木植物试管苗已达百余种，如松属、桉树属、杨属中的许多种，还有泡桐、槐树、银杏、茶、棕榈、咖啡、椰子树等。1960年，科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后，很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业。现在，世界兰花市场上有150多种产品，其中大部分都是用快速微繁殖技术得到的试管苗。从此，市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制。【3】

（图3：细胞融合抗盐碱耐干旱葡萄）

三、体外受精与胚胎移植（IVF-ET)

“体外受精和胚胎移植”（IVF-ET）,在中国更多人称之为“试管婴儿”。而事实上，体外受精是一种特殊的技术，“试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿，而是从卵巢内取出几个卵子，在实验室里让它们与男方的精子结

合，形成胚胎，然后转移胚胎到子宫内，使之在

妈妈的子宫内着床，妊娠。正常的受孕需要精子

和卵子在输卵管相遇，二者结合，形成受精卵，

然后受精卵再回到子宫腔，继续妊娠。所以“试

管婴儿”可以简单地理解成由实验室的试管代替

了输卵管的功能而称为“试管婴儿”。把卵子和

精子都拿到体外来，让它们在体外人工控制的环

境中完成受精过程，然后把早期胚胎移植到女性

（图4）

的子宫中，在子宫中孕育成为孩子。利用体外受精技术产生的婴儿称为试管婴儿，这些孩子也是在妈妈的子宫内长成的。尽管体外受精原用于治疗由输卵管阻塞引起的不孕症，现已发现体外受精对由于宫内膜异位症，精子异常(数目异常或形态异常)引起的不孕症，甚至原因不明性不孕症都有所帮助。研究显示一个周期治疗后的妊娠率在40%左右，出生率稍微低一点。

1978年世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗在英国诞生，英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹共同研究的成果，引起了世界科学界的轰动，甚至被称为人类生殖技术的一大创举，也为治疗不孕不育症开辟了新的途径。被称为人类医学史上的奇迹，罗伯特·爱德华兹教授也因此在2010年获得诺贝尔医学奖。IVF通常情况下是将精卵放在同一个培养基中，让它们自然结合，即所谓的“常规受精”。但有时由于各种原因，会出现受精失败。