动物细胞工程第一章-概论课件

动物细胞工程第一章概论动物细胞工程第一章概论动物细胞工程第一章概论动物细胞工程学

Cellengineeringofanimal生物工程系细胞工程教研室2参考书目：1.刘玉堂主编.动物细胞工程（第一版）.哈尔滨：东北林业大学出版社.2003.2．薛庆善主编.体外培养的原理及技术（第一版）.北京：科学出版社.2001.3．周珍辉主编.细胞培养技术北京：化学工业出版社.2007.4．程宝鸾主编.动物细胞培养技术（第一版）.广州：华南理工大学出版社.2002.3第一章概论1.动物细胞工程的概念和研究范畴2.动物细胞工程的研究内容（发展历史）3.动物细胞工程的应用及前景41.动物细胞工程学的概念概念：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理论和技术为基础，结合工程学原理和技术，对细胞或其组分进行操作、加工或改造，使其按照规定目的发生结构或功能等生物学特性的改变，获得人类所需生物产品或创造新品种的学科。5酶工程蛋白质工程细胞工程基因工程发酵工程生物化学工程天然微生物动植物细胞或组织，融合细胞或微生物转基因基因工程菌基因融合与修饰新蛋白质酶制剂或活细胞工业化生物产品或医药、环保、能源、材料等领域的应用微生物工程生物工程六个组成技术之间的关系图解范畴：生物工程的分支6细胞工程：是应用细胞学技术,在细胞水平上有计划地改造细胞的遗传结构,培育人们所需要的动、植物品种或具有某些新性状的细胞群体的生物技术。植物细胞工程动物细胞工程7分类：1.实验动物细胞工程2.农业动物细胞工程3.野生动物细胞工程4.水生动物细胞工程5.人类细胞工程82.研究内容：动物细胞、组织和器官培养动物细胞融合及杂交瘤技术（单抗）动物染色体工程动物干细胞工程转基因动物及生物反应器动物胚胎工程嵌合体技术动物克隆技术9（1）动物细胞培养

指将从动物活体取出的组织用机械或消化的方法分散成单细胞悬液，在体外模拟体内的生长环境，进行孵育培养，使其生存、生长并维持其结构和功能的方法。1011RossGranvilleHarrison1870–1959,Americanbiologistandanatomist,b.Germantown,Pa.,Ph.D.JohnsHopkins,1894.HewenttoYaleasprofessorofcomparativeanatomyin1907andheldvarioushonorarypositionsthereuntilhisdeath.Heisknownforhisworkonnervedevelopmentintheembryoandonnerveregenerationaswellasforhisdiscoveryofamethodoftissueculturethatpermitsstudyofisolatedlivingcellsinacontrolledenvironment.ElizabethR.Harrison,M.D.,oneofthefirstwomentograduatefromtheSchoolofMedicineandpediatriciantothreegenerationsofNewHavenchildren,celebratedher103rdbirthdayonNovember2.

ShewasthedaughterofYalezoologistRossGranvilleHarrison.Havingbeenexposedtoherfather’swork,Harrisonhadnoqualmsaboutperformingherfirsthumandissectioninmedicalschool.“Allyoudidwastakeascalpelandmovethemuscleandisolateitandreportitonthechart.Therewasn’tanythingtobesqueamishabout,”sherecalls.“Myfatherhadtakenustadpolehuntingandwe’dworkedwithliveanimals,soIdidn’tthinkanythingofit.”

Harrison：动物组织培养之父12

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1912"inrecognitionofhisworkonvascularsutureandthetransplantationofbloodvesselsandorgans"AlexisCarrel

FranceRockefellerInstituteforMedicalResearch

NewYork,NY,USAb.1873

d.194413TheJournalofExperimentalMedicine,Vol13,416-421,Copyright,1911CULTIVATIONINVITROOFTHETHYROIDGLAND

AlexisCarrel1andM.T.Burrows11FromtheLaboratoriesoftheRockefellerInstituteforMedicalResearch,NewYorkTumorsandcancercellsweregrowninflasksforthefirsttimeearlyinthe20thcentury.PioneersAlexisCarrel(photo)andMontroseBurrowsdevelopedthefirstlong-termtissueculturesin1911.Burrowscoinedthephrase"tissueculture"todescribetheirprocedure.NationalLibraryofMedicineMontroseThomasBurrows14（2）细胞融合和单克隆抗体技术

20世纪60年代，科学家发现细胞融合现象细胞融合技术的最大发展和应用就是杂交瘤技术。15TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1984"forthediscoveryoftheprincipleforproductionofmonoclonalantibodies"GeorgesJ.F.Koehler

FederalRepublicofGermanyBaselInstituteforImmunology

Basel,Switzerlandb.1946d.1995

CarMilstein

ArgentinaandUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1927(inBahiaBlanca,Argentina)

d.20021617（3）动物染色体工程18

动物染色体工程是指采用物理、化学或生物的方法，按照人们的意愿，有目标地改变动物细胞内染色体的数目、结构或成分的一种技术。染色体工程可用于动物新品种或品系的培育，在家畜遗传育种研究领域有重要价值。目前，染色体工程技术在动物上的研究还不够深入，要走的路还很长；在植物上已经获得了一些多倍体高性能的新品种。19如果将人的染色体或染色体片段转移到其他生物细胞内，形成的“人源化生物”就能表达人的某些生理活动和表型。由此，生物学家们设想，如果将人的一群相关基因转移到其他生物体内，该生物应该能产生具有人体特征的生物分子、细胞、组织和器官，从人源化生物的身上就可获得人可接受移植(不被排斥)的血细胞、肌肉细胞、神经细胞，甚至心脏、肝脏等器官，当然也能获得用于药物生产的人的抗体、血清白蛋白和胰岛素等。20（4）动物干细胞工程动物干细胞工程是指动物干细胞的分离、纯化、培养、增殖、冷冻、建系和分化，产生机体各种功能细胞或组织的生物工程技术。干细胞：胚胎干细胞成体干细胞细胞分化诱导技术21动物胚胎干细胞的分离、培养和诱导分化2223（5）转基因动物和生物反应器将特定的目的基因从某一动物或其他生物中分离出来，进行扩增和加工，再导入另一动物的早期胚胎细胞中，使其整合到宿主动物的染色体上，在动物的发育过程中表达，并通过生殖细胞传给后代。这种在基因组中稳定地整合有人工导入的外源基因的动物称转基因动物（transgeneticanimal）。24transgenicanimals

1982年:“超级鼠”:把大鼠生长因子基因转入小鼠,得到巨大型的转基因小鼠。

25动物生物反应器是指利用动物的某种细胞、组织或器官作为反应生成的载体，生产人类需要的生物制品。如：乳腺生物反应器血液生物反应器26（6）动物胚胎工程动物胚胎工程技术是指对配子和胚胎进行人为的干预，改变其自然状态下的生活环境条件、生长发育模式、组织行为的一系列综合操作技术。可分为：上游胚胎工程技术下游胚胎工程技术试管婴儿27北京时间2010年10月4日下午5点30分，2010年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，英国科学家罗伯特·爱德华兹（Robert.Edwards）因发展体外授精疗法获奖。2829配种后3天的波尔山羊卵巢306天收集的胚胎（未拣）31二细胞至四细胞胚胎

3233（7）嵌合体技术嵌合体是指在同一个体中由基因型不同的细胞或组织相互接触，并各自独立并存。即不同细胞系的组织共存于同一个个体或器官。研究意义：

1.发育生物学领域：如不同基因嵌合体将来在组织中的分布、卵裂球的分化倾向等

2.医学领域：建立人类疾病模型等

3.动物生产上：培育杂种个体，甚至中间个体。如制作新型皮毛花色的嵌合动物；及ES嵌合还能生产转基因动物。如：绵山羊、嵌合小鼠等34英国《每日邮报》报道说，美国内华达大学教授伊斯梅尔·赞贾尼历经7年研究，最终利用向绵羊胚胎注射人体干细胞的技术，成功培育出一只含有15%人体细胞的绵羊。报道说，科研人员首先从人体骨髓中提取干细胞，然后将干细胞注入胎羊的腹膜中，这样人体细胞就会通过新陈代谢和循环系统进入胎羊体内各个器官。羊羔降世两个月后，就会长出含有人体细胞的肝、心脏、肺等器官。35（8）动物克隆技术动物克隆技术是指不经过雌雄两性的结合，通过细胞培养和显微操作等技术，使动物个体产生及其自身表现型相同和性能一致的后代，并具正常的生殖能力和稳定的遗传性能，也称为核移植技术。分为：体细胞克隆技术胚胎细胞克隆技术多莉36芬兰多赛特白羊苏格兰黑面母绵羊核供体卵供体乳腺细胞饥饿培养去核电融合新的卵细胞桑椹胚或囊胚假孕母羊多莉37多莉克隆猴383.动物细胞工程技术的应用及前景（1）临床医学和制药（2）动物遗传育种及繁殖（3）濒危动物保护（4）蛋白质生产（5）生命科学基础研究领域39干细胞技术人工辅助生殖技术（ART）组织工程技术及器官移植生物制药及细胞培养次生代谢产物的生产克隆动物技术40干细胞技术41来源于干细胞的组织可能用于治疗的疾病

细胞类型 治疗的疾病神经细胞

中风、帕金森氏病、老年痴呆症、脊髓损伤、多发性硬化病 心肌细胞

心脏病发作、充血性心脏病产生胰岛素的细胞糖尿病软骨细胞 骨性关节炎血细胞 癌症、免疫缺乏症、遗传学血液病、白血病肝细胞 肝炎、肝硬化皮肤细胞 烧伤骨