细胞融合技术的发展过程
第四章细胞融合
2、细胞融合的基本过程
(1)细胞在促融剂或正弦电场 作用下凝集,彼此靠近; (2)两个相邻细胞之间的质膜 相互融合,随后两个亲本细 胞质膜上的受体、糖蛋白、 糖脂等质膜成分也在融合后 的质膜上重新分布; (3)细胞质发生融合; (4)细胞核融合,形成单核融 合细胞。
动植物细胞的融合过程
植物细胞融合过程
生物种类细胞来源成功年代烟草两个种间苷蓝青菜大豆马唐草矮牵牛龙面花大麦花生大麦大豆小麦矮牵牛油菜大豆油菜大豆玉米大豆大豆野豌豆大麦蚕豆大豆草香木犀酵母菌鸡大豆烟草大豆秋水仙人胡萝卜番茄马铃薯人小鼠叶叶叶根愈伤组织叶叶花瓣种子种子叶悬浮细胞叶花瓣叶悬浮细胞叶悬浮细胞叶悬浮细胞悬浮细胞悬浮细胞叶根悬浮细胞叶原生质体血红细胞悬浮细胞叶悬浮细胞叶腹水癌细胞原生质体叶根尖纤维肉瘤细胞畸胎瘤细胞1972197219721972197219721972197219721972197219721972197219721972197219721972几种细胞融合成功的例子植物融合细胞成长状态对比右瓶为地面融合的细胞左瓶中为太空微重力环境下融合的细胞动物细胞融合实验使用的小白鼠白化豚鼠hartley豚鼠?4意义和应用?1可以避开生殖细胞的受精过程在亲缘关系较远甚至毫无亲缘关系的物种间实现基因转移创造出自然界中没有的新物种
(1)将两种不同亲本细胞各5×l06混匀; (2)离心沉淀,吸去上清液; (3)加1ml 50%PEG溶液,用吸管吹打,使之与细胞接触1分钟;
(4)加9ml 培养液,离心沉淀,吸去上清液;
(5)加5ml 培养液,分别接种5个直径60mm平皿,每个平皿加培养 液至 5ml,37℃的CO2培养箱中培养。
叶——叶 叶——根 愈伤组织——叶 叶——花瓣 种子——种子 叶——悬浮细胞 叶——花瓣 叶——悬浮细胞 叶——悬浮细胞 悬浮细胞——悬浮细胞 叶——根 悬浮细胞——叶 原生质体——血红细胞 悬浮细胞——叶 悬浮细胞——叶 腹水癌细胞——原生质体 叶——根尖 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞
细胞融合技术及进展
细胞融合技术及进展摘要:细胞工程是四大生物工程之一,细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大。
本文综述了关于细胞融合的基本理论并重点综述了细胞融合的基本方法及最新进展。
关键字:细胞融合生物技术方法综述前言细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。
细胞融合技术不仅为核质关系、基因调控、遗传互补、细胞免疫学、肿瘤发生、基因定位、衰老控制等理论领域的研究提供了有力的手段,而且被广泛应用于免疫学、遗传学、发生生物学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种等方面具有十分重要的意义。
细胞融合使细胞能不受种属的局限可实现种间生物体细胞的融合,使远缘杂交成为可能,因而是改造细胞遗传物质的有力手段。
它的意义在于从此打破了仅仅依赖有性杂交重组基因创造新种的界限,扩大了遗传物质的重组范围。
但融合后获得的杂种细胞具有染色体异倍性,致使细胞株的遗传性不稳定、植株不育性、畸形、生育迟缓等不符合育种要求的性状出现,直接利用杂种细胞作育种材料目前还有许多障碍。
细胞融合技术避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,在技术和仪器设备上的要求不像基因工程那样复杂,投资少,有利于广泛开展研究和推广,有着重大的实践意义,正得到科学界的日益重视。
随着细胞融合技术研究的不断深入,细胞融合技术的发展前景及其产生的影响将日益显著。
1关于细胞融合的基本理论及概念所谓细胞融合就是指在外力(诱导剂或促融剂)作用下,两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象称为细胞融合(cell fusion)或细胞杂交(cell hybridization) 。
如取材为体细胞则称体细胞杂交(somatic hybridization)。
使用培育技术进行细胞融合培养的步骤详解
使用培育技术进行细胞融合培养的步骤详解细胞融合培养是一种用于生物研究和实际应用的重要技术,它可以将两个不同种类的细胞融合为一个细胞,从而产生具有新功能和特性的细胞。
本文将详细介绍使用培育技术进行细胞融合培养的步骤。
第一步:准备工作在进行细胞融合培养之前,我们需要准备一些必要的工具和试剂。
首先,需要培养基、胎牛血清和含有抗生素的苏木素液体。
其次,需要从细胞库中获取两种不同种类的细胞,并且保证它们在培养基中的生长状态良好。
最后,需要准备聚乙二醇融合液,用于促进细胞的融合。
第二步:细胞预处理在细胞融合培养之前,我们需要对细胞进行预处理,以增加它们融合的概率。
首先,将两种细胞分别接种在含有胎牛血清的培养基中,并将其培养至密度适当。
然后,对细胞进行酶消化,以去除细胞表面的附着物和黏附物质,使细胞更容易融合。
最后,将细胞重新接种至含有胎牛血清和抗生素的培养基中,并继续培养一段时间,使其恢复生长。
第三步:细胞融合在细胞预处理完成后,我们可以开始进行细胞融合了。
首先,将两种细胞按照一定的比例混合在一起,加入聚乙二醇融合液并轻轻搅拌均匀。
聚乙二醇融合液具有较高的渗透性,可以破坏细胞膜,使细胞间的质膜融合。
然后,将混合后的细胞培养在恒温恒湿的培养箱中,使其进行融合。
在融合过程中,需要注意温度和时间的控制,以确保细胞融合的有效性。
第四步:筛选和分离经过一段时间的培养,我们将进行细胞筛选和分离,以得到融合细胞。
首先,使用苏木素染色剂对细胞进行染色,然后在显微镜下观察细胞的形态和特性,筛选出已经融合的细胞。
随后,使用稀释法将融合细胞进行稀释,使其逐渐分离。
最后,将分离后的细胞重新接种至含有胎牛血清和抗生素的培养基中,并继续培养以增加细胞的生长和增殖。
第五步:鉴定和应用在细胞融合培养的最后一步,我们需要对融合细胞进行鉴定和应用。
首先,使用细胞标记技术对融合细胞进行标记,以确定其细胞类型和特性。
然后,通过细胞功能实验和基因表达分析等方法,对融合细胞的功能和特性进行评估。
细胞生物学实验手册:细胞融合实验原理及步骤
实验十一细胞融合【实验目的】掌握细胞融合原理、应用PEG融合细胞的方法以及细胞融合率的计算。
【实验用品】一、材料鸡红细胞二、器材和仪器:显微镜、离心机、水浴箱、刻度离心管、试管、载玻璃片、盖玻片三、试剂 50%PEG(MW4,000)、Hanks液(pH7.4)【实验内容】一、原理细胞融合(Cell fusion),即在自然条件下或用人工方法(生物的、物理的、化学的)使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的过程。
人工诱导的细胞融合,在六十年代作为一门新兴技术而发展起来。
由于它不仅能产生同种细胞融合,也能产生种间细胞的融合,因此细胞融合技术目前被广泛应用于细胞生物学和医学研究的各个领域。
细胞融合的诱导物种类很多.常用的主要有灭活的仙台病毒(Sendai virus),聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)和电脉冲。
目前应用最广泛的是聚乙二醇,因为它易得、简便,且融合效果稳定。
PEG的促融机制尚不完全清楚,它可能引起细胞膜中磷脂的酰键及极性基团发生结构重排。
二、方法(1)取新鲜鸡血以0.85%生理盐水制成10%的悬液。
(2)称取0.5克PEG(MW=4,000)放入试管内,在酒精灯上融化之,迅速加入0.5ml预热的Hanks液混匀制成50%的PEG溶液。
放入37℃水浴中待用。
(3)取上述10%的鸡红细胞悬液1ml放入离心管中,再加入5ml Hanks液混匀,然后以1,000rpm离心5分钟,小心弃去上清,用指弹法将细胞团块弹散。
(4)取上述50%PEG溶液0.5ml,在1分钟内滴加到鸡红细胞悬液,边加边轻轻摇动混匀。
待PEG全部加入后静置1分钟左右。
此全部过程都要求在37℃水浴内进行。
细胞融合实验原理
融合过程
相关实验溶液的配制
Alsever溶液:葡萄糖2.05g,柠檬酸钠0.80g, NaCl 0.42g,溶于100ml双蒸水中。 GKN溶液:NaCl 8g,KCl 0.4g,Na2HPO4· 2H2O 1.77g,NaH2PO4· H2O 0.69g,葡萄糖2g,酚红 0.01g,溶于1000ml水中。 50%PEG溶液:称取一定量的PEG(WM=4000) 放入烧杯中,沸水浴加热,使之熔化,待冷却至 50℃时,加入等体积预热至50℃的GKN溶液,混 匀,置37备用。
实验操作
5. 取以上细胞悬液0.2ml放入1ml的EP管中,然后放入 37℃水浴中预热,同时将50%PEG液一并预热20min; 6. 20min后将0.2ml的50%PEG溶液逐滴沿离心管壁加 入到0.2ml细胞悬液中,边加边摇匀,然后放入37℃ 水浴中保温20min; 7. 20min后,加入GKN溶液1ml,静止于水浴中20min 左右; 8. 1500r/min离心5min,弃去上清,加GKN溶液再离心 1次; 9. 弃去上清,加入GKN液少许,混匀,取少量悬浮于 载玻片上,加入詹纳斯绿染液,用牙签混匀,3min 盖上盖玻片,观察细胞融合情况。
细 胞 融 合
实 验 原 理
两个或两个以上的细胞合并成一个双核或多核细胞的现象称为细胞融合,也称细 胞杂交,在自然情况下的受精过程即属这种现象。 诱导细胞融合的主要方法有:病毒诱导融合,化学融合剂诱导融合和电融合。 1. 病毒诱导融合:有许多种类的病毒能介导细胞融合,最常用的是灭活的仙台 病毒(HVJ),为RNA病毒。病毒诱导细胞融合的过程有:首先是细胞表面吸附许多 病毒粒子,接着细胞发生凝集,几分钟至几十分钟后,病毒粒子从细胞表面消失,而 就在这个部位邻接的细胞的细胞膜融合,胞浆相互交流,最后形成融合细胞。 2. 化学融合剂诱导融合:化学融合剂主要有高级脂肪酸衍生物、脂质体、钙离 子、水溶性高分子化合物、水溶性蛋白质和多肽,其中最常用的是聚已二醇(PEG)。 PEG用于细胞融合至少有两方面的作用:①可促使细胞凝结;②破坏互相接触处的细 胞膜的磷脂双分子层,从而使相互接触的细胞膜之间发生融合,进而细胞质沟通,形 成一个打的双核或多核融合细胞。 3. 电融合:是指细胞在电场中极化成偶极子,并沿着电力线排列成串,然后用 高强度、短时程的电脉冲击穿细胞膜而导致细胞融合。 细胞融合技术在基因定位、基因表达产物、肿瘤诊断核治疗、生物新品种培育及 单克隆抗体技术等领域有着非常广泛的应用前景。单克隆抗体技术就是通过细胞融合 技术发展起来的,在生命科学研究核应用方面产生了重大影响。
细胞融合(cell fusion)主要方法和操作步骤
细胞融合(cell fusion)主要方法和操作步骤两个或两个以上的细胞合并成一个双核或多核细胞的现象称为细胞融合,也称细胞杂交,在自然情况下的受精过程即属这种现象。
诱导细胞融合的主要方法有:病毒诱导融合,化学融合剂诱导融合和电融合。
1. 病毒诱导融合:有许多种类的病毒能介导细胞融合,最常用的是灭活的仙台病毒(HVJ),为RNA病毒。
病毒诱导细胞融合的过程有:首先是细胞表面吸附许多病毒粒子,接着细胞发生凝集,几分钟至几十分钟后,病毒粒子从细胞表面消失,而就在这个部位邻接的细胞的细胞膜融合,胞浆相互交流,最后形成融合细胞。
2. 化学融合剂诱导融合:化学融合剂主要有高级脂肪酸衍生物、脂质体、钙离子、水溶性高分子化合物、水溶性蛋白质和多肽,其中最常用的是聚已二醇(PEG)。
PEG用于细胞融合至少有两方面的作用:①可促使细胞凝结;②破坏互相接触处的细胞膜的磷脂双分子层,从而使相互接触的细胞膜之间发生融合,进而细胞质沟通,形成一个打的双核或多核融合细胞。
3. 电融合:是指细胞在电场中极化成偶极子,并沿着电力线排列成串,然后用高强度、短时程的电脉冲击穿细胞膜而导致细胞融合。
细胞融合技术在基因定位、基因表达产物、肿瘤诊断核治疗、生物新品种培育及单克隆抗体技术等领域有着非常广泛的应用前景。
单克隆抗体技术就是通过细胞融合技术发展起来的,在生命科学研究核应用方面产生了重大影响。
实验操作在公鸡翼下静脉抽取2ml鸡血,加入盛有8ml的Alsever液中,使血液与Alsever液的的比例达1∶4,混匀后可在冰箱中存放一周;取此储存鸡血0.2ml加入0.8ml的0.85%生理盐水,充分混匀,1500r/m in离心5min,弃去上清,加入1ml的0.85%生理盐水,重复上述条件离心两次。
最后弃去上清,加GKN液0.8ml,离心;弃去上清,加入0.3ml的GKN溶液,制成细胞悬液;(也可以用血球计数板计数,用GKN液将其调整为106个/ml);取以上细胞悬液0.2ml放入1ml的EP管中,然后放入37℃水浴中预热,同时将50%PEG液一并预热20min;20min后将0.2ml的50%PEG溶液逐滴沿离心管壁加入到0.2ml细胞悬液中,边加边摇匀,然后放入37℃水浴中保温20min;20min后,加入GKN溶液1ml,静止于水浴中20min左右;1500r/min离心5min,弃去上清,加GKN溶液再离心1次;弃去上清,加入GKN液少许,混匀,取少量悬浮于载玻片上,加入詹纳斯绿染液,用牙签混匀,3min盖上盖玻片,观察细胞融合情况。
PEG诱导细胞融合
PEG的最适使用条件
• 细胞的融合效果与PEG的相对分子质量及其体积分 数成正比,但PEG的相对分子质量越大、体积分数 越高,对细胞的毒性也就越大。实验时常选用PEG 相对分子质量为4000-6000,体积分数为50%时, 细胞破碎较少,融合率较高。
其他影响细胞融合的因素
• 钙离子可以使带微弱负电荷的PEG与细胞膜表面分 子相互作用,引起细胞膜表面电子分布的改变,从 而使接触处的质膜形成局部融合,出现凹陷,构成 原生质桥,成为细胞间通道并逐渐扩大,直到两个 细胞全部融合。当钙离子浓度为50mmol/ml时,融 合效果最好。
• ①电脉冲诱导细胞融合技术
• ②激光融合技术
• ③空间细胞融合技术
• ④离子束细胞融合技术
• ⑤非对称细胞融合技术
• 纵观细胞融合技术的发展历史, 细胞融合技术的不断改进 一方面表现在融合剂上, 另一方面体现在新方法上, 再者 体现在融合对象的不断扩展上。融合剂走过了从活病毒, 灭活病毒生物阶段到PEG 化学物质阶段; 新方法不断涌 现, 从生物学, 化学方法,物理学方法过渡到各种方法的综 合应用乃至应用空间技术。融合对象从动物,植物到微生 物,从种内扩展到种间, 从近缘扩展到远缘。每一次技术 上的更新和改进都会带来应用上的巨大革命和创新, 达到 为人类服务的目的。
2.PEG作为促融剂引起的革命、
由于病毒诱导细胞融合存在着病毒制备困难、操作 复杂、灭活病毒的效价差异大等原因,科学家们又尝 试寻找比病毒简便、快速和高效且比病毒更易制备 和控制、活性稳定、使用方便的化学PEG加拿大华 裔科学家高国楠等( 1974 年) 的研究取得重大突破他 发现高分子量的聚乙二醇( PEG) 在Ca2 +存在时能 促使植物原生质体融合显著提高融合率从而迅速推 动了原生质体技术的基础研究和应用研究。至此应 用原生质体和发展操纵它们的方法已引起实验生物 学的“无声革命”。
细胞融合与单克隆抗体
优点: 外源DNA大小基本不受限制(1-50kb);导入过
程直观; 整合率高
缺点: 设备昂贵、环节较多 对操作人员有较高的技术要求 低效率(尤其是大家畜) 对卵子伤害大,胚胎存活率低 基因整合随机性
2、胚胎干细胞(ES细胞)法
ES细胞是早期胚胎的内细胞团经过体外培养建立起来的多潜 能细胞系。
1.核受体细胞的准备 去核卵母细胞常常作为核移植的受体细胞。 卵母细胞的来源有两种方式:一是用激素对雌体进行超排处理, 从输卵管冲出体内成熟的卵母细胞。二是从屠宰场收集卵巢,吸出 滤泡中的卵丘—卵母细胞复合体(COCs),在体外培养成熟后作为受 体。
2.核供体细胞的准备 在核移植操作中,细胞核供体细胞首先必须是完整的二倍体,
该细胞必须保持有供体动物完整的基因组; 其次,供体细胞核必须能够在受体细胞质的作用下,产生细
胞分化过程的倒转,变得如同刚刚受精的合子一样,能重新完成 从受精到发育成一个正常动物个体的全过程。
供体细胞主要有两大类:胚胎卵裂球和体细胞。另外,核供 体细胞的来源还有胚胎干细胞和胎儿成纤维细胞。
3.细胞核移植 常用的核移植方法有两种,即胞质内注射和透明带下注射。胞质
细胞融合和单克隆抗体 胡丽芳
一、细胞融合
细胞融合,又称体细胞杂交或细胞杂交,是指在离体条件 下用人工方法将不同种生物或同种生物不同类型的单细胞 通过无性方式融合成一个杂合细胞的技术。 杂交细胞:融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信 息的细胞。 细胞融合技术的出现标志着细胞工程的诞生。
广泛应用于单克隆抗体制备、生物的远缘杂交、新品种培 育等。
体外培养 注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
单抗的制备过程要点:
1. 动物特异性免疫 2. 分离B淋巴细胞(B);培养骨髓瘤细胞(G)。注意B淋巴细胞
细胞融合的方法过程和影响因素
An Overview of membrane functions
1. Define the boundaries of the cell and its organelles.
1 PEG融合的关键是作用时间 provide mechanisms for cell-to-cell contact, communication and adhesion
动物细胞融合的筛选方式:
1)利用抗药性筛选系统:利用生物细胞对 药物敏感性差异筛选杂种细胞。
亲本A:对氨苄青霉素敏感,对卡那霉素不 敏感
亲本B:对卡那霉素敏感,对氨苄青霉素不 敏感
杂种细胞可以在含有两种抗生素的培养基 上生长
2)营养互补筛选系统:细胞在缺乏一种或几 种营养成分时,不能生长繁殖,即营养缺陷 型细胞。利用两种亲本细胞营养互补作用原 理可以筛选杂种细胞。
优点:
融合率高,达70%-80%,甚至100% 融合率=(融合组多核细胞的核数-对 照组多核细胞的核数/对照组的全部细 胞数)×100% 可在显微镜下定向诱导细胞融合 可直接挑选杂种细胞
第二节 融合细胞的筛选
原理:两种亲本细胞融合的混合物中可能有多种类型细 胞,筛选的目的是获得优良的杂种细胞。
DNA合成途径有两种:
主要途径由氨基酸和其他小分子化 合物合成核苷酸,进而合成DNA, 叶酸是必不可少的媒介,参与嘌呤 和嘧啶甲基合成,氨基蝶呤抑制 FH2活性,阻断FH2到FH4合成。
需两种酶:胸腺嘧啶核苷激酶TK酶: (催化胸腺嘧啶核苷产生脱氧胸苷酸) 次黄嘌呤磷酸核苷转移酶HGPRT酶: (催化次黄嘌呤产生肌苷)
亲本A:色氨酸缺陷型
细胞融合实验原理及步骤
实验十三细胞融合一、实验目的:两个以上的细胞合并成为一个双核或多核细胞称为融合细胞。
人工细胞融合开始于五十年代。
六十年代到七十年代作为一门新兴的技术发展很快,应用范围极广,不仅名类细胞可以全并,种间远缘细胞也能合并,细胞与组织不同,不排斥异类、异种细胞。
动物细胞如此。
因此融合细胞的研究成为生物学不论在基础理论上或生产实践上开辟了一条新的道路,如目前在核质关系,体细胞的遗传与发育,新品种的培养,免疫作用,疾病的治疗和性状的改良。
潜伏病毒的研究等方面上,有的已取得了显著的成绩,有的正在探索之中。
通过实验对体细胞融合有一个清楚概念。
并初步掌握动物细胞合并技术。
二、材料和方法(1)取艾氏腹水瘤细胞。
用注射器剌入接种瘤细胞7—10天的小白鼠腹腔内吸取1或2ml腹水,注放离心管内;加改良的Hank’s液(pH7.4)(缺葡萄糖的Hank’s液,Okaba,1962)以800rpm(转速)离心5分钟,取出上清液,再入改良Hank’s液,搅拌,再同样清洗两次,一次5分钟,一次十分钟,最后再加上适量Hank’s液。
计算每亳升的细胞数量,如与其它细胞合并用,适宜数目一般为107个/ml,即毫升约1000万个细胞。
(2)取鸡血球,在一只公鸡的翼静脉抽取,抽取数量随需要而定,如取5毫升,可用20毫升针筒,先将针与筒用Alsver液润湿,吸入50毫升Alsver 液剌入翼下静脉,吸取5毫升液,注入15毫升Alsver液瓶内,使血液与Alsver 液的比例为1:4。
存入4℃冰箱内务作一星期使用。
作实验时取这种贮备的鸡血球1毫升加入4毫升0。
85%生理盐水以1200—1500rpm离心三次(5分钟、5分钟、10分钟),每次离心后去上清液,加0。
85%生理盐水并搅匀,最末一次离心后,根据沉淀血球量的多少,加入适量0。
85%生理盐水使成1%悬液(0。
1毫升血球加10毫升液体),取1%悬液1毫升加上2毫升或3毫升0。
85%生理盐水或改良Hank’s液,使每一毫升含有血球1500万左右。
动物体细胞杂交技术过程
应用领域:动物体细胞杂 交技术将在生物医学、农 业、环境保护等领域发挥 重要作用
国际合作:动物体细胞杂 交技术的发展需要加强国 际合作,共同推动技术的 进步和应用
谢谢
动物体细胞杂交技术可以用于研究 04 动物细胞的信号传导机制。
技术发展历程
1960年代:动 物体细胞杂交 技术的初步探 索
1990年代:动 物体细胞杂交 技术的深入研 究与优化
1970年代:动 物体细胞杂交 技术的发展与 完善
2000年代:动 物体细胞杂交 技术的产业化 与商业化
1980年代:动 物体细胞杂交 技术的广泛应 用
筛选和鉴定:对杂交细胞进行筛选和 鉴定,确定其是否具有所需的特性。
动物体细胞杂交技术的应 用
生物医学研究
基因治疗:利用 动物体细胞杂交 技术,将正常基 因导入病变细胞, 实现基因修复
01
药物筛选:利用 动物体细胞杂交 技术,构建药物 筛选模型,提高 药物研发效率
03
02
疾病模型:利用 动物体细胞杂交 技术,构建疾病 模型,研究疾病 发生发展机制
动物体细胞杂交技术过程
演讲人
目录
01. 动物体细胞杂交技术简介 02. 动物体细胞杂交技术过程 03. 动物体细胞杂交技术的应用 04. 动物体细胞杂交技术的挑战
与展望
动物体细胞杂交技术简介
技术原理
细胞融合:将两种不同类型的细胞融 0 1 合在一起,形成杂种细胞
细胞培养:将杂种细胞培养成具有特 02 定功能的细胞系
04
组织工程:利用 动物体细胞杂交 技术,构建组织 工程支架,修复 受损组织或器官
生物技术产业
动物体细胞杂交技术 在生物制药中的应用
A
动物体细胞杂交技术 在生物能源中的应用
体细胞杂交应用的原理
体细胞杂交应用的原理1. 引言体细胞杂交,也称为物质杂交或体细胞融合,是一种生物技术,用于将两个或更多种不同的细胞融合在一起。
体细胞杂交应用的原理是基于细胞的能力合并成一个无性繁殖细胞,从而创造有特定特征或功能的细胞或生物体。
2. 核心原理体细胞杂交应用的核心原理是通过融合两个或多个不同种类的细胞,将它们的遗传物质合并在一起,创造出新的细胞或生物体。
这个过程可以通过以下步骤来实现:•细胞收集:选择需要进行杂交的细胞类型,并进行细胞培养,使其处于最佳状态。
•细胞融合:将不同种类的细胞放置在适当的环境中,以促使细胞融合。
常用的方法包括化学诱导、电融合和病毒介导的融合。
•杂交细胞的培养:融合后的细胞需要在特定的培养基中进行培养和繁殖,以保持其生存和繁衍。
•杂交细胞的筛选:对培养后的杂交细胞进行筛选,选择具有特定特征或功能的细胞或生物体。
•杂交细胞的繁殖:选定的杂交细胞或生物体可以被用作进一步的繁殖和应用。
3. 应用领域体细胞杂交应用在多个领域中具有重要意义,包括:3.1 作物改良体细胞杂交被广泛应用于作物改良中,以改良作物的品质、抗病性、产量等方面。
通过融合不同种类的作物细胞,研究人员可以创造出具有抗虫、抗逆性以及其他重要农艺性状的新品种。
3.2 动物繁殖体细胞杂交也被用于动物繁殖领域。
通过将不同种类的动物细胞进行融合,可以创造出具有特定特征的新动物品种。
这对于家畜品种改良和保护濒危物种都具有重要意义。
3.3 人类医学研究体细胞杂交在人类医学研究中也有应用。
例如,通过将人类细胞与小鼠细胞融合,研究人员可以创造出带有人类基因的小鼠模型,用于研究人类疾病、药物测试等方面。
3.4 细胞治疗体细胞杂交还被应用于细胞治疗领域。
通过融合患者体内的成熟细胞与多能干细胞,可以创造出具有再生能力和修复功能的细胞,用于治疗各种疾病和创伤。
4. 优势和挑战体细胞杂交应用具有以下优势:•提供了创造新品种和改良特性的方法。
•可以用于研究和理解遗传物质的功能。
动物细胞融合教案二:从细胞学到生物技术的跨越发展
动物细胞融合教案二:从细胞学到生物技术的跨越发展随着现代生物科学的发展,细胞融合技术越来越引起人们的关注。
细胞融合技术是借助人工手段将两个或多个细胞融合成一个新的细胞,它不但可以研究细胞间的相互作用关系,还可以应用于基因工程、细胞治疗、克隆技术等领域。
本篇文章旨在介绍动物细胞融合的发展历程,探讨其在细胞学和生物技术领域的应用与前景。
一、动物细胞融合的历史早在20世纪之前,人们就已经开始研究细胞融合技术。
1907年,Hertwig夫妇通过将两个兔卵细胞融合成一个球状的体细胞来探究细胞膜的结构和功能。
此后,关于细胞融合技术的研究逐步深入,但这项技术并没有得到广泛应用,主要是由于技术手段的不成熟和道德伦理的约束。
二、动物细胞融合技术的原理动物细胞融合技术可以通过两种方式实现:物理融合和化学融合。
物理融合是利用高压力的方式将两个或多个细胞直接压缩在一起,使得细胞膜被压缩变形而发生融合。
化学融合则是利用化学物质,如聚乙二醇等,破坏细胞膜的结构,使得细胞融合体形成。
无论是哪种方式,成对的融合细胞都要通过互相识别和相互吸引而结合在一起,形成一个新的融合细胞。
三、动物细胞融合技术在细胞学中的应用动物细胞融合技术在细胞学中有着广泛的应用。
它可以用来研究细胞膜的结构和功能、分析细胞间的相互作用,以及筛选细胞杂交体。
细胞融合技术还可以应用于细胞明胶病的诊断和治疗方面。
细胞明胶病是一种罕见的遗传性疾病,患者的纤维蛋白原产生障碍,无法完成凝血过程。
利用细胞融合技术将正常的血小板融合到患者的血小板上,可以使患者的凝血功能得到恢复。
四、动物细胞融合技术在生物技术中的应用动物细胞融合技术在生物技术中也有着广泛的应用。
它可以用于制备单克隆抗体、培育细胞株、生产疫苗和研究基因功能等方面。
当然,最令人瞩目的是细胞融合技术在克隆技术、人体组织重建、生物医学工程等领域的应用。
例如,利用细胞融合技术可以大大提高克隆动物的成功率,借助细胞融合技术,可以将人类的体细胞重新编程,使其转化为干细胞,进而应用于人体组织重建和再生医学。
动物细胞融合的过程
动物细胞融合的过程动物细胞融合是指将两个或多个动物细胞合并成一个新的细胞。
这种细胞融合的过程,可以通过多种方式进行,其中包括自然界和人工实验室中的不同情况。
自然界中的动物细胞融合在自然界中,动物细胞融合通常发生在生殖细胞的形成过程中。
例如,在人类的体内,男性的精子和女性的卵子在受精过程中会发生融合,形成新的受精卵细胞。
这种融合过程,是由精子中的一个细胞核和卵子中的一个细胞核相互融合而成的。
在某些动物中,还存在多种细胞融合的现象。
例如,在蚂蚁的社会中,工蚁和女王蚁之间会发生细胞融合,从而形成新的蚁群。
在海葵的生殖过程中,母体细胞和父体细胞也会发生细胞融合,形成新的生殖体。
人工实验室中的动物细胞融合在人工实验室中,动物细胞融合的过程通常是通过化学或物理手段实现的。
其中,最常见的融合方式是细胞融合剂的使用。
细胞融合剂是一种可以使细胞融合的化学物质。
在实验室中,研究人员可以使用细胞融合剂将两个或多个不同种类的细胞融合在一起,从而形成新的细胞。
还有一种称为电穿孔的物理方法,可以通过电流的作用使细胞膜破裂,从而实现细胞融合。
这种方法通常用于细胞融合后的基因重组实验中。
细胞融合的意义动物细胞融合在医学和科学领域中有着广泛的应用。
例如,在基因工程领域中,研究人员可以通过将不同种类的细胞融合在一起,实现基因的互换和重组,从而研究基因功能和疾病的发生机制。
细胞融合还可以用于生殖医学和再生医学中。
例如,在不孕症治疗中,研究人员可以将男性的精子和女性的卵子进行体外受精,从而实现不孕症患者的生育。
动物细胞融合是一种重要的实验技术,它在医学、科学和农业等领域中有着广泛的应用。
随着技术的不断发展,细胞融合将在更多领域中发挥其重要作用。
5细胞融合
原生质体融合细胞的再生愈伤组织
三、物理法--电融合法
1、原理:
交流电场使原生质体表面电荷偶极化,沿着电极 排列,形成串珠。高频直流脉冲使原生质膜击穿, 从而导致两个紧密接触的细胞融合在一起。
与PEG融合比较起来,电融合有三大优点:
一是不存在对细胞的毒害问题; 二是融合效率高; 三是融合技术操作简便。
1)亲本 2)同核体:同源原生质体的融合体
3)异核体:非同源的原生质体的融合体
4)多核体:含有双亲不同比例核物质的融合体
5)异胞质体:具有不同胞质来源的杂合细胞。
为什么要筛选杂种细胞?
A+B
A、B、A+A、B+B ; A+B
生长快
如何筛选杂种细胞?尚无特定规律可循
最简单的方法是利用双亲细胞形态和色泽上的差
+
-
桥梁
+
-
+
-
电荷重排
+
- +
融合
+
- + -
原生质体膜接触
原生质体纯化
PEG法诱导原生质体融合过程
Hale Waihona Puke 融合过程影响因素:
分子量:400—6000(通常:1000—4000) 浓度: 20—60% (通常:30—50%) 时间: 悬浮法 1—2 min 离心法 5—8 min pH: 偏碱为宜(pH7.4—8.0)
二、动物细胞的筛选方式
1)利用抗药性筛选: 利用动物细胞对药物敏感性的差异筛选杂种细胞。 亲本A:对氨苄青霉素敏感,对卡那霉素不敏感 亲本B:对卡那霉素敏感,对氨苄青霉素不敏感 杂种细胞可以在含有两种抗生素的培养基上生长
细胞重组技术的应用与发展
细胞重组技术的应用与发展细胞重组技术(Cell recombination technology)是一种利用分子生物学手段,将两个不同细胞种类或异源生物的细胞进行融合,生成新的细胞品种或分子的技术。
该技术在现代生物技术领域得到了广泛应用,包括生物医药、农业生产、环境保护等方面。
本文将从细胞重组技术的发展历程、应用领域和研究方向三个方面展开讨论。
一、发展历程早在20世纪50年代初期,科学家就已经开始进行各种动植物细胞融合的研究,试图创造新的细胞种类和形态。
直到1975年,美国国立癌症研究所的比尔·布里格斯研究员和E·D·扬博士用蛙卵细胞和小鼠Plasmacytoma细胞进行了细胞重组试验,成功地将两种不同物种的DNA连成了一整条螺旋,开创了人类对细胞重组技术的研究和利用。
此后,不断有科学家将细胞重组技术应用到了生物医药、农业、环境保护等各个领域,其中以生物医药领域的应用最为广泛。
二、应用领域在生物医药领域中,细胞重组技术广泛应用于生产生物制品、制备重组蛋白、细胞克隆和基因治疗等方面。
其中,针对疾病的生物制品生产是最具代表性的一个应用领域。
例如,生物类似物(biosimilars)这一新兴药物治疗领域中,细胞重组技术是生产高质量、低成本生物类似物的基础。
而制备重组蛋白则是另一种重要的应用领域,许多蛋白激素、抗体、酶等的生产都采用了细胞重组技术。
细胞克隆是指将一种细胞分裂繁殖成若干相同的子代细胞,用于大规模制备生物制品。
基因治疗目的是通过向人体内注入正常的基因治疗人类遗传性疾病,目前已经应用于数种人类遗传性疾病的治疗中。
在农业生产领域,细胞重组技术同样发挥了巨大作用。
目前,已经利用细胞重组技术对植物、动物进行了基因转移,创造出了许多优良品种。
比如,通过细胞重组技术将某些抗虫、抗澳条病毒等优良基因转移到水稻、玉米等作物中,达到提高产量、增强抗病性的目的。
在动物方面,利用细胞重组技术,将人体抗癌基因等有益基因导入到猪细胞中,然后繁殖出抗癌的“超级猪”,这一领域还有很多待发掘的潜力。
激光细胞融合术
细胞融合抗盐碱耐干旱水稻新品种
细胞融合抗盐碱耐干旱小麦新品种
植物细胞融合技术
国内已经育成多个耐盐小麦品种,但产 量低或易倒伏和感染病害。该小麦品种 是针对耐盐小麦育种需要解决的问题而 选育的大穗、多穗型小麦新品种。该品 种在产量、稳定性、抗盐性、品质等方 面均优于现有的耐盐品种。
微生物细胞融合技术
如何得到“可逆性”微孔
综上所述,如是产生了可逆性小孔,则 主要是由光压造成的,由热效应产生的
膜击穿,一般是不可逆的,当然如光压
过大,造成孔洞过大,则孔洞也是不可 逆的。
如何得到“可逆性”微孔
如用激光照射在两接触的细胞膜,在两 细胞膜上均产生了可逆性的,微米量级 的微孔,那这时两细胞膜将如何发展呢?
3.2微束激光细胞融合两个主要问题:
3.2.1激光照射的最佳条件确定问题,如
激光波长、单脉冲能量和脉冲个数的选 择问题。
3.2.2细胞质膜的光击穿问题。即如何得
到可自行愈合的所谓“可逆性”微孔, 细胞膜穿孔机制的研究等问题。
波长的选择问题
由于不同生物细胞、质膜的脂质数量和 脂类的组成虽有较大的差异,但其基本
以往方法的缺点
电融合技术把细胞聚集接触和膜结构扰 动及融合分为两步,使特异性融合成为 可能。但由于电脉冲的特异性,因此, 特异性只能发生在细胞聚集时,使这种
特异造成的膜的可逆击穿不具有选择性,
特异性受到很大的约束,且电融法易造
成细胞损伤,影响合成细胞的融合。
以往方法的缺点
因此,激光细胞融合法应运而生,它避 免了上述两种方法的缺点。
甚至可实现无损伤的融合方法。 ④ 实现了装置化,智能化操作方便
4.激光细胞融合的特点
⑤实验参数易于控制,重复性较好,融合 机理较清楚,便于开展定量研究
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细胞融合技术的发展过程
生物方法融合:1957年,冈田善雄意外发现仙台病毒(HVJ),能诱导悬液中小鼠艾氏腹细胞(EAC)融合。
然后Harris、Kada等用于诱导种间细胞融合,获得成功。
化学方法融合:1972年,卡尔森首先用硝酸钠进行烟草两个种的细胞原生质体的融合,1974年K a o等,首先发现聚乙二醇(PEG)能诱导植物细胞原生质体融合产生杂交细胞。
1975年Pentecorvo发现P E G也能帮助哺乳类动物细胞的融合,1976年,Davidson更进一步证实这一结果,并且认为其具有简单快速、高效率等优点。
因而,1975年之后聚乙二醇就逐渐取代了仙台病毒。
电融合法电融合法:70年代未期和80年代初期发展起来的一种新的细
胞融合方法。
1970年,Senda首先应用电脉冲,通过微电极在显微镜下使植物细胞融合,奠定电融合技术基础。
激光诱导卵细胞融合:激光诱导方法是最新的细胞融合方法,该法为张闻迪等人在1988年首先应用,他们利用激光微束的单色性、高功率密度、短脉宽和极小的作用范围等特点。
对泥鳅受精卵进行融合试验,获得成功,且融合后的细胞可存活发育,经卵裂期、囊胚期、原肠期、孵化期、直至幼鱼。
整个过程可通过显微镜观察,还可同时由电视摄象监视器观察和进行照相记录。
典型试题解析
试题:回答下列关于细胞工程的问题。
(1)如图是细胞融合的示意图,
据图回答。
①若A、B是植物细胞,则在细胞融合之前已用处理过。
用
聚乙二醇诱导融合之后,体系中会出现未融合的细胞,原因
是。
②若A是小鼠骨髓瘤细胞,B是受到抗原刺激的B淋巴细胞,用灭活的
仙台病毒诱导融合之后,需要用特定的选择性培养基进行筛选。
在该培
养基上,细胞和的细胞都会
死亡,只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)能够生长。
杂交瘤细胞不止
一种,原因是。
(2)植物组织培养有一项应用是培育“脱毒苗”,动物细胞培养需要
创造“无菌无毒的环境”,脱毒苗中的“毒”是指,“无菌无毒环境”中的“毒”是指。
(3)制备单克隆抗体有一项重要的应用是作为诊断试剂,例如“早早
孕诊断试剂盒”。
“早早孕诊断试剂盒”通过检测被测试者尿液中人绒
毛膜促性腺激素的含量,从而判断被测试者是否怀孕,其起检测作用的
核心物质是。
(4)动物的培育过程中需要进行细胞核移植,早期的细胞
核移植操作会将供体细胞的细胞核取出,再植入去核的卵母细胞,但取
出细胞核的过程会对细胞核造成一定的损伤。
后期的核移植操作是直接
将供体细胞注射到去核卵母细胞外的透明带位置,再通过电刺激的方法
诱导,从而实现供体细胞核进入去核卵母细胞。
【答案】:(1)①纤维素酶和果胶酶融合的成功率不是百分之
百②未融合的亲本融合的具有同种核小鼠脾脏中分离
的B淋巴细胞是多种
(2)病毒代谢废物
(3)抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体
(4)克隆供体细胞膜与去核卵母细胞膜融合
【解析】:植物体细胞杂交技术:就是将不同种的植物体细胞原生质体
在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成完整植物体的技术;单克隆抗体的制备过程:首先用特定抗原注射小鼠体内,使其发生免疫,小鼠体内产生具有免疫能力的B淋巴细胞,再利用动物细胞融合技术将
B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,经过两次筛选获得产生特定抗体的杂交
瘤细胞。
据图分析,图示A细胞与B细胞融合,形成的C是正在融合的
细胞,D是杂种细胞。