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动物细胞工程 第一章 动物细胞工程学概论 第一节 动物细胞工程学的研究范畴和内容 一、动物细胞工程学的基本概念 一般而言，动物细胞工程学（Animal cell engineering）是指以动物细胞或其组成成分为研究对象，以细胞生物学、发育生物学、生殖生物学和分子生物学的原理和技术为基础，对细胞或其组分进行操作、加工或改造，使其按照人的意图发生结构或功能等生物学特性的改变，获得人类所需的生物产品或创造新的动物品种的一门综合性技术科学。 在自然生理状态下，不论是植物或是动物，其细胞、组织或器官是在体内环境中完成其生命代谢活动的，细胞只在其既定的遗传信息的指导下，按照自身的规律生长分化，表现自身特有的生物性状和生理得以发挥其功能。 随着生命科学和技术的发展，在充分认识细胞的结构、组成和生物学特性的理论基础上，细胞工程技术可以在分子、亚细胞、细胞、组织或器官的不同水平上，借助专门的技术手段，于体外或体内环境条件下，按照人的意愿对细胞进行操作或加工，改造其结构或组成，进而使其生物学功能发生定向改变，以实现人类所需生物产品的工程化生产。 二、动物细胞工程学的研究范畴 生物工程（Bioengineering 也称 biotechnology 或bioprocess）是在生命科学发展的一定阶段诞生的学科，动物细胞工程是生物工程学科的重要分支。然而在近二、三十年来，随着动物生物学科学理论的完善和科学技术的创新，动物细胞工程在理论、技术及实际应用上，已成为一个具有自身特点的系统的科学工程。也是生命科学基础理论和应用技术紧密结合的新型学科。 动物细胞工程学主要涉及实验动物细胞工程学，农业动物细胞工程学，野生动物细胞工程学，有的学者将部分水生动物也列入了动物细胞工程学的研究范围。 （一）实验动物细胞工程 实验动物细胞工程（experimental animal cell engineering）主要以啮齿动物如小鼠、大鼠、仓鼠和家兔等为实验材料或模式动物，建立动物模型，开展的细胞工程学的基本理论和技术或方法等研究。 （二）农业动物细胞工程 农业动物细胞工程（agricultural animal cell engineering）或家畜细胞工程（domestic animal cell engineering）主要以大型家畜如牛、绵羊、猪、山羊、水牛、马和驼，甚至包括家养宠物狗和猫等为研究对象，针对生物工程技术在家畜生产中更为实际的应用而开展的理论和技术的研究。 （三）野生动物细胞工程 野生动物细胞工程（wild animal cell engineering）主要针对野生动物如灵掌类动物如猴、野牛、盘羊、貂、貉、狐、熊猫、虎和狮子等，旨在保护和拯救濒危动物或应用于人类生殖和医学治疗而进行的细胞工程学的应用性理论和技术的研究。 （四）水生动物细胞工程 水生动物细胞工程（aquatic animal cell engineering）主要以海洋或河湖水生动物如鱼、海胆、海鞘甚至包括两栖类动物如蛙等为研究对象，进行的细胞工程技术的理论和技术的研究。 （五）人类细胞工程 人类细胞工程（human cell engineering）主要以人类本身为研究对象，针对人类的医学治疗和辅助生殖如克服生育障碍、器官移植、细胞移植、免疫排斥克服、基因治疗等进行的细胞工程技术的应用性理论和技术的研究。 三、动物细胞工程学的研究内容 动物细胞工程学的主要研究内容可概括为以下几个方面：动物细胞培养，动物细胞融合，单克隆抗体制备，染色体工程，干细胞工程，转基因动物及生物反应器，动物克隆等。现将主要内容简述如下。 （一）动物细胞、组织和器官的培养 动物细胞、组织和器官的培养（animal cell，tissue or organ culture）指将分离自动物机体各部分的细胞、组织块或整个器官，用专用的培养基和培养箱进行体外培养（in vitro culture），抑或进行体内培养（in vivo culture）。 动物细胞、组织和器官的培养技术在人类医学临床治疗上发挥了巨大的作用，具有广阔的应用前景。 （二）动物细胞的融合 动物细胞的融合（animal cell fusion）指借助于化学的或物理的方法，通过改变细胞膜的结构进而改变其生物学特性即膜通透性，使两个细胞或多个不同的细胞融合为一个细胞。 细胞的融合技术广泛应用于细胞生物学、免疫学、遗传学、病毒学、微生物学和医学等不同领域的基础研究和实践应用。在动物上多用于产生杂种细胞，制备单克隆抗体，制备克隆动物等。 细胞融合技术还用于产生异种核质的杂种细胞，用以研究细胞的核质关系。 （三）动物染色体工程 动物染色体工程（animal chromosome engineering）指采用化学的或物理的方法，按照