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动物细胞培养工程Animal Cell Culture Engineering 王松波 江青艳 张守全 李莉 华南农业大学动物科学学院 生物组成之阶层(The hierarchy of biological order) 分子 (molecule) 细胞 (cell) 组织 (tissue) 器官 (organ) 系统 (system) 个体 (organism) 族群 (population) 群聚(community) 生态系(ecosystem) 植物组织培养(plant tissue culture) 动物细胞（培养）工程概述 动物细胞培养工程是以动物细胞培养技术为主要手段，对动物细胞在离体条件下的细胞形态、结构、生理功能进行研究，在此基础上，采用工程技术手段对细胞的遗传或生理特性进行改造，以获得有价值的细胞产物、器官或个体的生物技术。 动物细胞培养工程主要包括动物细胞培养、细胞杂交（融合）技术、胚胎培养、细胞核移植、干细胞培养等。 第一章 动物细胞培养技术 一、体外培养的基本概念 体外培养（in vitro culture）与体内（in vivo)培养 组织培养（tissue culture) 细胞培养 (cell culture) 器官培养 (organ culture) 1、体外培养（in vitro culture）的基本概念 2、体外培养的分类 1.组织培养(Tissue Culture) 指的是从体内取出组织，在模拟体内生理环境，无菌、适当温度和一定营养条件下，使之生存和生长并维持其结构和功能的方法。 2.细胞培养(Cell Culture) 培养物是单个细胞和细胞群。 3.器官培养（Organ Culture） 培养的是器官的原基、器官的一部分或整个器官，使之在体外生存、生长和保持一定功能的方法。 3、对体外培养的评价 优点： 1、能长时间直接观察活细胞的形态结构和生命活动。 2、可供研究的细胞种类极其广泛。 3、便于使用各种不同的技术方法观察和研究细胞。 4、易于施用物理、化学和生物因素等实验条件。 5、可同时提供大量生物形状相似的实验对象，耗资少，比较经济。 6、便于使用摄影、电影和电视等各种方法记录。 3、对体外培养的评价 缺点： 组织和细胞离体以后，独立生存在培养环境中，与细胞、组织和器官真正的体内条件相比，仍存在一定的差异。因此在利用培养细胞做研究对象时，不要与体内细胞等同起来，切勿对实验结果做出轻易判断。 4、体外培养的细胞生物学特点 体内外细胞的差异：当人工条件和体内实际情况不完全相同时，细胞在体外培养后，一旦失去神经体液调节和细胞间相互影响，生活在缺乏动态平衡的环境中，发生变化则是必然。细胞最多见的表现是：不适应和脱分化现象。 不适应（deadaption）：指体外培养过程中细胞在原体内所拥有的分化特性减弱或不明显。培养细胞分化的改变主要是因为环境所致。细胞在体外培养时间越长，分化改变越大，细胞刚离体培养时，先出现不适应的现象，进而会表现为脱分化或去分化的现象。例如肝细胞在体外丧失了产生酪氨酸转移酶的特性。 4、体外培养的细胞生物学特点 脱分化或去分化现象（dedifferentiation）：细胞丧失分化的能力称为脱分化或去分化现象。如肝细胞失掉产生精氨酸酶及氨基酸转移酶的特性后，储存肝糖元的能力丧失，并很难再现。 二者区别：不适应是因为生存环境的改变使分化发生抑制；而脱分化很可能是基因变异所致。 4、体外培养的细胞生物学特点 细胞的分化：体外培养的细胞分化能力并未完全丧失，只是环境的改变，细胞分化的表现和在体内不同。细胞是否表现分化，关键在于是否存在使细胞分化的条件，如Friend细胞（小鼠红白血病细胞）在一定的因素作用下可以合成血红蛋白，血管内皮细胞在类似基膜物质底物上培养时能长成血管状结构，杂交瘤细胞能产生特异的单克隆抗体，这些均属于细胞分化行为。 5、离体培养时细胞的形态特点 在活体内，细胞的形态与其功能密切相关。如肌细胞呈纤维状，便于收缩；神经细胞发出许多分支，便于形成网络；红细胞呈圆盘状，便于气体交换；上皮细胞呈不规则状，便于覆盖在器官表面相互挤压。 在离体条件下，细胞一般表现为三种形态： （1）贴壁依赖型（anchorage-dependent)细胞：包括成纤维细胞与上皮细胞； （2）非贴壁依赖型（anchorage-independent)细胞：也称为悬浮型细胞，包括来源于血液的细胞和许多肿瘤细胞； （3）兼性贴壁细胞：主要是一些细胞系，如CHO细胞。 5.1、贴壁依赖型细胞的形态 成纤维细胞型：细胞贴壁后呈梭形，细胞中央有圆形的核，胞质向外伸出2-3个长短不一的突起，生长时细胞群排列成放射状，旋涡状生长