《动物细胞工程》.ppt

2.2 动物细胞工程,单克隆抗体等,动物细胞工程常用的技术,动物细胞培养,动物细胞核移植,动物细胞融合,是其他动物细胞工程技术的基础。,为什么要进行动物细胞培养?,1.动物细胞培养,如何进行细胞培养?,动物细胞培养和核移植技术,从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。,1.1概念,探究,3、如何将动物组织分散成单个的细胞呢？,2、动物细胞培养过程将组织分散成了单个细胞，这样做有什么好处？,4、胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可说明细胞间的物质是什么成份？,根据图2-10中细胞培养过程，回答下列问题：,5、细胞膜的主要成份是什么？胰蛋白酶能将其破坏吗？由此可见，将动物组织分散成单个细胞要注意什么问题呢？,1、动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请解释原因？,积极思考,讨论,6.动物细胞培养的原理是什么？,7.培养的细胞为何贴壁生长？,8.原代培养与传代培养、细胞株与细胞系的区别？,12.动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？,11.动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组织培养基有何独特之处？,9.传代培养的细胞都能一直传代下去吗？有些细胞为何能一直传代下去？,10、人们在进行药物测试、基因表达等实验研究时，希望保存哪类细胞？为什么？,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬浮液,10代细胞,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,用含胰蛋白酶的培养液,剪碎,过程：,动物细胞培养不能最终培养成生物体,放入培养箱,10%,1%,1.2 动物细胞培养过程,胚胎或幼龄动物的组织器官,细胞悬液,10代细胞,50细胞,剪碎,胰蛋白酶,洗涤、稀释、分离,原代培养,用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。动物细胞培养适宜的PH为7.27.4，此环境下胃蛋白酶（2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性较高。,比老龄动物的组织细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛。分化程度越低，繁殖能力越强，越容易培养。,动物细胞培养不能最终培养成生物体,动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。,贴壁生长接触抑制,10代以内，保持正常二倍体核型,传代培养,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,胰蛋白酶,单个细胞,加培养液,制成,细胞悬浮液,10代细胞,部分细胞“癌变”，遗传物质改变，无限传代,动物细胞培养不能最终培养成动物体,50代细胞,原代培养,传代培养,细胞贴壁,剥离、分瓶,细胞株,细胞,细胞系,2、过程,动物细胞生长特性：,细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。,细胞贴壁过程,细胞接触抑制,细胞接触抑制,细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。,原代培养：传代培养：,从供体获取组织或细胞后的初次培养，一般把第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。,将原代培养的细胞分离稀释后转入到新的培养基中继续培养，称为传代培养。一般是10代以后传到40、50代。,阅读书49页第三段，然后回答问题,有关概念,细胞株：传代培养的细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到4050代，这种传代细胞为细胞株。细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。细胞株和细胞系的区别：细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。,原代培养和传代培养、细胞株和细胞系,随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖,多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的内环境的知识，思考以下问题：1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？,讨 论,充足营养,适宜温度、PH和气体环境；无菌无毒环境,动物细胞培养条件：,1、无菌、无毒的环境（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）,2、必须的营养物质（葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、核酸、嘌呤、嘧啶、激素、生长因子、动物血清等。）,保证细胞顺利的生长增殖,3、适宜的温度 36.5+（-）0.5度,4、充足的氧气和适宜的酸碱度 O2和CO2（95%空气和5%CO2）,1.3 动物细胞培养的条件,（无菌处理和添加抗生素、更换培养液）,与体内相同。合成培养基：糖、氨基酸、促生长因子（血清、血浆）、无机盐、微量元素等,（3637、7.27.4）,（O2、CO2-维持培养液PH）,1.4.动物细胞培养技术的应用,（1）生产蛋白生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。,（3）用于检测有毒物质,（2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。,（4）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据,（5）基因工程动物受体细胞的培养,细胞的全能性,细胞株、细胞系,植株或组织,培养结果,快速繁殖、培育无病毒植株等,培养目的,葡萄糖、动物血清,蔗糖、植物激素,培养基特有成分,液体培养基,固体培养基,培养基性质,细胞增殖,原理,动物细胞培养,植物组织培养,比较项目,试一试,2.动物细胞核移植技术和克隆动物,将动物的一个细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体（克隆动物）,分类,细胞分化程度低，恢复全能性容易,细胞分化程度高，恢复全能性不容易,2.1 动物细胞核移植概念：,多莉羊的培育过程,无性生殖,体细胞核移植的过程,卵母细胞去核,体细胞取核,电刺激使两细胞融合,重组细胞,重组胚胎,新个体,2.2体细胞核移植的过程：,请看教材P48图2-21,思考：1.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？2.通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？,M中期卵母细胞,诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。,供体细胞（供核）,细胞培养,体细胞,卵巢卵母细胞（M中期：供质）,去核,无核卵母细胞,注入,细胞融合,重组细胞,构建重组胚胎,胚胎移植,代孕母体,生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛,归纳:1.共分成两大阶段：核移植和胚胎移植2.取卵细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞,易操作,它发育可直接表达性状3.严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状,核移植过程,讨论：,1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？,为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。,培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。,2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？,3.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？,绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。,此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。,4.动物克隆实例很多，为何多莉就举世闻名呢？,在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性,思考题,5、对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？,多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞；多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。,6、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？,卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功,将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便,思考题,胚胎移植技术,试管动物（婴儿）培养过程,受精卵,2.3体细胞核移植技术的应用前景：,1、在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程,2、保护濒危物种,3、医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植,4、了解胚胎发育和衰老过程；追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病,1.许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。2.成功率非常低及克隆动物食品的安全性问题。,2.4体细胞核移植技术存在的问题：,1、细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。,思考与探究,2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？,动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。,3.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为34 t。（1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。,可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。,该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多，尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退。,（2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？,从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。,4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。,研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。,