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第十章 细胞工程

第十章 细胞工程. cell engineering. 细胞工程（ cell engineering ） 应用细胞生物学和分子生物学方法，在细胞水平上进行的遗传操作，其目的是改造遗传性状，获得细胞产品、药品或医用生物材料的综合技术。. 目前生物工程所涉及的主要方面. 基因工程. 现代生物工程. 酶工程. 发酵工程. 蛋白质工程. 微生物细胞工程. 细胞工程 ٭. 植物细胞工程. 动物细胞工程. 动物细胞工程所涉及到的研究领域. 1 、生产医用蛋白 2 、生产基因工程动物 3 、 核移植与动物克隆 4 、组织工程 5 、细胞治疗. 1 、生产医用蛋白.

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第十章 细胞工程

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Presentation Transcript

  1. 第十章 细胞工程 cell engineering

  2. 细胞工程（cell engineering） 应用细胞生物学和分子生物学方法，在细胞水平上进行的遗传操作，其目的是改造遗传性状，获得细胞产品、药品或医用生物材料的综合技术。

  3. 目前生物工程所涉及的主要方面 基因工程 现代生物工程 酶工程 发酵工程 蛋白质工程 微生物细胞工程 细胞工程٭ 植物细胞工程 动物细胞工程

  4. 动物细胞工程所涉及到的研究领域 1、生产医用蛋白 2、生产基因工程动物 3、核移植与动物克隆 4、组织工程 5、细胞治疗

  5. 1、生产医用蛋白 • 单克隆抗体的生产 • -----B 淋巴细胞杂交瘤技术 • 复杂的人体蛋白的生产 • -----真核细胞表达体系（CHO细胞） • 组织型纤溶酶原激活剂（tPA） • 凝血因子Ⅷ • 促红细胞生成素

  6. 单克隆抗体的生产

  7. CHO细胞

  8. 2、生产基因工程动物 (1) 转基因动物 模拟病毒性疾病的发病过程，进行药物有害型和有效性评价 引入病毒基因组 正 常 动 物 基 因 组 引入药用蛋白基因 生产药用蛋白 引入靶DNA 研究诱变剂的作用机制

  9. 表达绿色莹光蛋白（GFP）基因的转基因小鼠 组织特异性表达报告基因LacZ的转基因小鼠

  10. 超级小鼠（supermouse）

  11. 将外源DNA注射入受精卵的雄原核内

  12. Micromanipulator system for transgene

  13. （2）基因剔除（Knockout）小鼠 去除特定的内源基因 研究相应的功能丧失 正 常 动 物 基 因 组 定时定点去除特定的内源基因 建立特定基因缺陷型小鼠品系，作为医药研究的动物模型

  14. Knockout小鼠建立过程

  15. Nup155基因剔除小鼠

  16. （3）基因替换（Knockin)小鼠 Myf5 +/+ Myf5-/- MygKi/ Myg5 美国麻省理工学院Jaenisch实验室 （用肌细胞生成素基因（ MygKi）替代Myf5基因）

  17. 3、核移植与动物克隆 核移植：取核（A/B）---移入新核（C/D）

  18. 核移植与动物克隆过程

  19. 克隆动物研究大事记 ● 1938年Spemann”细胞核全能”将发育到后期胚胎取出细胞核,移植到卵 ●1952年Briggs和T.J.King为证实两栖类胚胎发育早期细胞核的全能性,将发育到 后期青蛙胚胎细胞核取出,移植到青蛙卵子中,但细胞核未继续发育. ● 1970年Gurdon为证明两栖类成熟体细胞全能性,将非洲爪蟾成熟体细胞核取出移植到卵中,得到了发育正常的蝌蚪,但在开始进食后死亡. ● 1981年,Illmensee和Hoppe将小鼠胚胎泡内细胞团的细胞核移植到去核受精卵中克隆出三只小鼠, ● 1982年詹姆斯.麦格拉思和达沃尔.泽尔特无法重复上述实验,得出结论:一旦小鼠的胚胎发育到双细胞阶段,就不能克隆.得到另外学者的证实. ● 1984年Willadsen用羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活的产羊,其它人用他的方法在牛、猪、山羊、兔和猕猴等动物身上进行了重复实验。 ●1994年First利用发育到晚期阶段胚胎细胞（至少有120个细胞）克隆牛 ●1996年伊恩.威尔穆特(I.Wilmut)利用菲尔斯方法,在细胞核植入羊卵子前,让胚胎细胞处于休眠状态,植入细胞核卵子发育成正常的胚胎,发育成羊 ●1997年伊恩.威尔穆特(I.Wilmut)利用取自一只6岁成年羊的乳腺细胞培养成功一只克隆羊.

  20. 胡以平教授和转基因羊

  21. 人类治疗性克隆 human therapeutic cloning

  22. Cell Research (2003); 13(4):251-263 Embryonic stem cells generated by nuclear transfer of human somatic nuclei into rabbit oocytes Ying CHEN1, 2, Zhi Xu HE3, Ailian LIU1, 2, Kai WANG1, 2, Wen Wei MAO1, 2, Jian Xin CHU1, 2, Yong LU1, 2, Zheng Fu FANG1, 2, Ying Tang SHI1, 2, Qing Zhang YANG1, 2, Da Yuan CHEN4, Min Kang WANG4, Jin Song LI4, Shao Liang HUANG3, Xiang Yin KONG5, Yao Zhou SHI5, Zhi Qiang WANG5, Jia Hui XIA6, Zhi Gao LONG6, Zhi Gang XUE6, Wen Xiang DING7, Hui Zhen SHENG1, 2, *

  23. Micromanipulator system for transgene

  24. SPF级动物饲养设备 SPF级标准动物房

  25. 高压灭菌装置 显微操作室 动物运输装置

  26. A transgenic industry for future

  27. 3、组织工程（tissue engineering） 组织工程学： 是应用工程学和生命科学的原理和方法来研究正常或病理状况下哺乳动物的组织结构、功能和生长级质，研究开发能够修复、维持或改善损伤组织的人工生物替代物的一门学科。

  28. 组织工程的一般方法： 大规模扩增从体内获得的细胞 在聚合物骨架上种植这些细胞 细胞增殖、分化，形成具有特定形态和功能的工程组织

  29. 生物反应器 bioreactor used to engineer functional tissues

  30. 组织工程软骨支架 组织工程软骨 engineered cartilage grown in bioreactor for use in scientific studies and joint repair (laboratory of Drs. Gordana Vunjak-Novakovic and Lisa Freed, Harvard-MIT Division of Health Science and Technology).Sam Ogden Photography 617.558.1982

  31. 组织工程骨的构建

  32. 组织工程皮肤的支架 组织工程皮肤

  33. 组织工程膀胱（artificial bladder） Artificial bladder being developed by James J. Yoo M.D., Ph.D.at the Department of Urology at Harvard Medical School.

  34. 4、细胞治疗 （1）细胞替代： 干细胞 定向诱导分化 目的细胞 移植 成体病变组织

  35. （2）基因治疗 外源的治疗基因 导入 载体细胞 药物筛选 筛选目的细胞 移植 病变部位

  36. 体外细胞培养技术 • 基本细胞培养----原代培养和传代培养 • (primary culture & subculture) • 大规模细胞培养 • （large scale culture） • 无血清培养 • （serum-free culture）

  37. 基本细胞培养技术： 获取组织 获取细胞 细胞生长 细胞传代 传代培养 原代培养 不同来源的细胞系在体外生长的命运各不相同 仅能传少数几代 : 有限细胞系(finite cell line) 能连续地长期传代: 连续细胞系(continuous cell line) 起源单个细胞、可连续传代: 细胞株(cell strain)

  38. (神经细胞) 原代培养细胞

  39. A B C D E F （肝干细胞株） 传 代 培 养 细 胞

  40. 大规模培养 目的： 获得大量的细胞，以用作产生特定蛋白质的载体,或直接用作细胞治疗. 思路：增加细胞附着面积 （滚瓶培养、微载体、中空纤维、微囊固化培养） 特点：有较为完整的修饰系统(糖基化及磷酸化等)

  41. 无血清培养 培养基种类： 天然培养基，合成培养基，无血清培养基 无血清培养基的优点： 组成成分明确，质量一致，蛋白含量低。

  42. 复习思考题 名词解释：细胞工程

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