淺談動(dòng)物細(xì)胞工程及其應(yīng)用

【摘要】本文簡(jiǎn)要的介紹了動(dòng)物細(xì)胞工程的一些方法和實(shí)際應(yīng)用，包括細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，細(xì)胞融合技術(shù)，胚胎工程技術(shù)，克隆技術(shù)等方面，這些技術(shù)對(duì)今后生物技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)物細(xì)胞工程 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) 細(xì)胞融合技術(shù) 胚胎工程技術(shù)

動(dòng)物細(xì)胞工程，是根據(jù)細(xì)胞生物學(xué)及工程學(xué)原理，定向改變動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)從而獲得新型生物或特種細(xì)胞產(chǎn)品的一門技術(shù)。這一技術(shù)在生物制藥的研究和應(yīng)用中起關(guān)鍵作用，目前全世界生物技術(shù)藥物中使用動(dòng)物細(xì)胞工程生產(chǎn)的已超過(guò)80%，例如蛋白質(zhì)、單克隆抗體、疫苗等。當(dāng)前動(dòng)物細(xì)胞工程制藥所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域包括細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞核移植技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)和細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)等方面[1]。

1細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

細(xì)胞培養(yǎng)是指從體內(nèi)組織取出細(xì)胞摹擬體內(nèi)出現(xiàn)環(huán)境，在無(wú)菌、適當(dāng)溫度及酸堿度和一定營(yíng)養(yǎng)條件下，使期生長(zhǎng)繁殖，并維持其結(jié)構(gòu)和功能的一種培養(yǎng)技術(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)物為單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞群。細(xì)胞培養(yǎng)也是研究病毒與研制疫苗的基礎(chǔ)技術(shù)，因此細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在遺傳學(xué)、免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、病毒學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。

2細(xì)胞融合技術(shù)

細(xì)胞融合就是指在外力（誘導(dǎo)劑或促融劑）作用下，兩個(gè)或兩個(gè)以上的異源（種、屬間）細(xì)胞或原生質(zhì)體相互接觸，從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細(xì)胞的現(xiàn)象稱為細(xì)胞融合或細(xì)胞雜交[2]。如取材為體細(xì)胞則稱體細(xì)胞雜交，體細(xì)胞融合后可形成四倍體或多倍體細(xì)胞，由此形成的雜交細(xì)胞，其特性會(huì)有很大的變化。細(xì)胞融合不受種屬的局限，可實(shí)現(xiàn)種間生物體細(xì)胞的融合，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，因而是改造細(xì)胞遺傳物質(zhì)的有力手段。細(xì)胞融合技術(shù)避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作，在技術(shù)和儀器設(shè)備上的要求不象基因工程那樣復(fù)雜，投資少，有利于廣泛開(kāi)展研究和推廣，有著重大的實(shí)踐意義，正得到科學(xué)界的日益重視。細(xì)胞融合技術(shù)可用于基因定位和繪制人類基因圖譜，生產(chǎn)樹(shù)突狀細(xì)胞抗腫瘤疫苗，生產(chǎn)單克隆抗體，細(xì)胞療法。

3胚胎工程技術(shù)

胚胎工程技術(shù)是胚胎移植技術(shù)發(fā)展到一定程度而出現(xiàn)的名詞，是由發(fā)育工程演變而來(lái)的。胚胎移植技術(shù)是繼人工授精之后發(fā)展起來(lái)的繁殖高新技術(shù)，目前已成為擴(kuò)大優(yōu)秀家畜遺傳資源的主要手段，有的稱作MOET技術(shù)（超數(shù)排卵與胚胎移植技術(shù)）。目前，認(rèn)為造成超排差異的主要原因是動(dòng)物個(gè)體差異和所處的環(huán)境不同，包括營(yíng)養(yǎng)狀況、繁殖史、年齡、季節(jié)、超排處理時(shí)卵巢所處的狀態(tài)以及重復(fù)超排等[3]。羊卵泡的發(fā)育研究是提高超排反應(yīng)的基礎(chǔ)，但目前還沒(méi)有實(shí)用、有效的手段來(lái)人為控制卵泡募集的數(shù)量和所處的狀態(tài)（生長(zhǎng)或退化）。目前所有對(duì)超排的研究都是通過(guò)設(shè)立對(duì)照來(lái)選擇最佳的超排方案，但存在的不可預(yù)見(jiàn)性與個(gè)體差異尚無(wú)法消除。20世紀(jì)70年代，Whittingham等[4]連續(xù)報(bào)道小鼠胚胎在-196℃和-269℃冷凍保存獲得成功，引起科學(xué)界的廣泛重視。隨后相繼應(yīng)用這種方法在牛、兔、綿羊、大鼠、山羊和馬等多種動(dòng)物上獲得成功[5]。胚胎冷凍技術(shù)經(jīng)歷了由繁到簡(jiǎn)的過(guò)程，主要圍繞程序簡(jiǎn)化、縮短冷凍時(shí)間、選擇低溫保護(hù)劑及冷凍方法、解凍方法等方面進(jìn)行研究，所選方法和程序的目的都是盡可能減少胚胎在冷凍時(shí)的物理?yè)p傷。胚胎分割是哺乳動(dòng)物胚胎工程的重要組成部分。胚胎分割就是將一枚胚胎用顯微手術(shù)分割為二，甚至分割為四或八，以獲得同胚雙生或同胚多生后代。20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著胚胎培養(yǎng)及移植技術(shù)的發(fā)展和提高，哺乳動(dòng)物胚胎分割技術(shù)取得了突破性進(jìn)展[5]。通過(guò)胚胎分割，目前已在山羊和綿羊上獲得同胚二分割胚后代，綿羊的同胚三羔、同胚四羔。體外受精技術(shù)。體外受精技術(shù)是通過(guò)人為操作使精子和卵子在體外環(huán)境中完成受精過(guò)程的技術(shù)。體外受精作為一種新的繁殖技術(shù)，能夠提供大量的胚胎來(lái)源，可以滿足胚胎工程研究以及生產(chǎn)性胚胎移植的需要。體外受精技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)物胚胎的工廠化生產(chǎn)提供了可能，對(duì)充分發(fā)揮良種母畜的繁殖潛力，加快家畜品種改良和優(yōu)良品種遺傳資源的開(kāi)發(fā)與利用，加速畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。動(dòng)物性別控制是指通過(guò)人為的干預(yù)或操作，使母畜按人們的愿望繁殖所需性別后代的技術(shù)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)就是將人們需要的目的基因?qū)胧荏w動(dòng)物基因組，使外源基因與動(dòng)物本身的基因整合在一起，并隨細(xì)胞的分裂而增殖，在動(dòng)物體內(nèi)得到表達(dá)，并能穩(wěn)定地遺傳給后代動(dòng)物。它的研究建立在經(jīng)典遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、結(jié)構(gòu)遺傳學(xué)和DNA重組技術(shù)的基礎(chǔ)之上。細(xì)胞核移植技術(shù)即動(dòng)物克隆技術(shù)。其方法是將供核細(xì)胞或細(xì)胞核注入去核成熟的卵母細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)電或化學(xué)方法使核質(zhì)融合、激活細(xì)胞分裂形成胚胎，經(jīng)移植受體妊娠產(chǎn)仔從而達(dá)到擴(kuò)繁同基因型哺乳動(dòng)物的目的。理論上該技術(shù)是胚胎分割的進(jìn)一步發(fā)展。胚胎干細(xì)胞技術(shù)是由早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原生殖細(xì)胞分離出來(lái)的多潛能細(xì)胞，它與胚胎細(xì)胞有相似的形態(tài)特征和分化潛能。動(dòng)物胚胎嵌合技術(shù)即通過(guò)顯微操作，使2枚或2枚以上受精卵（胚胎）的全部或部分胚胎細(xì)胞嵌合在一起，人工復(fù)合胚胎，以獲得嵌體動(dòng)物的技術(shù)。對(duì)早期嵌合體的研究用以闡明動(dòng)物發(fā)育的生物學(xué)問(wèn)題，近十幾年來(lái)，隨著胚胎工程的發(fā)展，已成為研究胚胎發(fā)育和遺傳變異最理想的實(shí)驗(yàn)材料。在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)及家畜繁育等方面，嵌合體也具有潛在的優(yōu)越性。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]立新. 細(xì)胞融合技術(shù)與應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.

[3]李勇， 竇忠英， 楊煒?lè)? 胚胎工程技術(shù)及其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用 Ξ [J]. 西北農(nóng)林科技

[4]Whittingham D， Leibo S， Mazur P. Survival of mouse embryos frozen to-196 and-269 C [J]. Science， 1972， 178（4059）： 411-414.

[5]劉永華， 朱化彬， 郝海生等. 哺乳動(dòng)物胚胎分割技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)， 2007， 34（3）： 52-54.