動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀與思考

孟兆璐

摘要：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)在生物學(xué)、醫(yī)療等科學(xué)研究中有著非常廣泛的應(yīng)用。培養(yǎng)途徑包括附著性培養(yǎng)、懸浮式培養(yǎng)和固定性培養(yǎng)。除了給動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞成長(zhǎng)提供了不定時(shí)間、溫度環(huán)境外，還必須給予充足的營(yíng)養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)具備了很大可能和光明未來(lái)。本文通過(guò)分析細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，探索了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)既存的課題及動(dòng)物細(xì)胞今后發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，研究，細(xì)胞系，組織培養(yǎng)技術(shù)，現(xiàn)狀分析.

一、引言

十八世紀(jì)末成立了一個(gè)由中國(guó)共產(chǎn)黨員所領(lǐng)導(dǎo)的組織來(lái)培訓(xùn)技術(shù)隊(duì)伍。之后，1907年，美國(guó)著名的生物學(xué)家哈里森以青蛙胚作為主要的培養(yǎng)基地，用淋巴結(jié)來(lái)培養(yǎng)青蛙胚的神經(jīng)組織。之后，逐漸從體內(nèi)組織中采集細(xì)胞，在無(wú)菌，適當(dāng)?shù)臏囟龋?ph ，特定營(yíng)養(yǎng)條件下模擬各種微生物環(huán)境，開(kāi)發(fā)了一系列可以維持細(xì)胞生長(zhǎng)，再生，結(jié)構(gòu)和機(jī)械性功能的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在人類對(duì)于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、病毒學(xué)、免疫學(xué)等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用都有著巨大的貢獻(xiàn)。隨著近年來(lái)我國(guó)現(xiàn)代生物學(xué)的快速進(jìn)步發(fā)展，通過(guò)分子移植技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，諸如核移植、細(xì)胞混合、 dna 中介基因?qū)氲纫幌盗蟹肿由飳W(xué)的實(shí)驗(yàn)。但是，在各種動(dòng)物界，細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)都無(wú)法取得均衡，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的科學(xué)研究效率和應(yīng)用也很高。

二、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的基本概念

細(xì)胞培養(yǎng)主要是從人體組織中提取出有機(jī)細(xì)胞，以適當(dāng)?shù)臏囟群?ph 在無(wú)菌環(huán)境中給予他們足夠的營(yíng)養(yǎng)，使它們得以成長(zhǎng)、再現(xiàn)，是維護(hù)基本結(jié)構(gòu)與功能的一種新型細(xì)胞培養(yǎng)方法。從作為初代細(xì)胞培養(yǎng)而廣泛被人們所知的身體中提取出來(lái)細(xì)胞進(jìn)行初代培養(yǎng)。第一代細(xì)胞培養(yǎng)是該細(xì)胞的一個(gè)重要組成部分。一次培養(yǎng)細(xì)胞在一定的時(shí)間內(nèi)形成后，由于受到環(huán)境的影響，它們不得不轉(zhuǎn)移到其他容器中。這樣的文化稱為亞文化。如果初代通過(guò)后動(dòng)物細(xì)胞形狀與初代培養(yǎng)時(shí)動(dòng)物細(xì)胞形狀相同或者是不完全相同的話，那就可以說(shuō)這個(gè)通道將成功。

2.2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的內(nèi)容

由于培養(yǎng)這些動(dòng)物細(xì)胞的生物學(xué)特征并非具備細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，而且其機(jī)械強(qiáng)度較低，對(duì)剪切力敏感，因此不能夠很好地適應(yīng) 環(huán)境。另外，培養(yǎng)的細(xì)胞已經(jīng)喪失神經(jīng)液調(diào)節(jié)與細(xì)胞-激素相互作用。他們不但喪失了原始的組織機(jī)理和結(jié)構(gòu)，而且很難維持其原始細(xì)胞的形態(tài)。在這種缺少動(dòng)態(tài)平衡的生活條件下，其分化和代謝的能力亦被大大地降低到了細(xì)胞中。因此， 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工作者應(yīng)密切地關(guān)注細(xì)胞狀況，是否適用于動(dòng)物和微生物等被培養(yǎng)的環(huán)境，以及它是否適合其生存。無(wú)菌和非毒性操作環(huán)境是確保動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)成功的一個(gè)重要前提。培養(yǎng)細(xì)胞面臨微生物感染或受其自身代謝物影響的問(wèn)題。因此，在細(xì)胞培養(yǎng)中，需要及時(shí)地去除由細(xì)胞產(chǎn)物生成的新陳代謝廢棄物，這是為培養(yǎng)細(xì)胞提供不孕無(wú)毒的生活環(huán)境所必需的氣體環(huán)境，氣體主要是O和CO2。但是，這是自己的代謝物。另外，CO2可以調(diào)節(jié)培養(yǎng)介質(zhì)的pH

2.3、細(xì)胞培蕎方式

粘合性高的細(xì)胞一般采用粘合培養(yǎng)。一般來(lái)說(shuō)，這樣需要附著在非化學(xué)物質(zhì)的表面上生長(zhǎng)，最終成長(zhǎng)為表面上的單層。當(dāng)整個(gè)表面被覆蓋時(shí)，細(xì)胞不需要接觸抑制現(xiàn)象，懸浮培養(yǎng)細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞以及其他非粘結(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)表面。細(xì)胞在液體培養(yǎng)地懸浮，可以大量繁殖。因此，懸浮培養(yǎng)是大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的理想方法。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)有各種各樣的困難，但是研究人員提高了分子生物學(xué)的研究水平，繼續(xù)擴(kuò)大研究范圍。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是學(xué)際研究領(lǐng)域的重要工具，因此可以通過(guò)固定化培養(yǎng)粘合或非粘合細(xì)胞來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)。固定培養(yǎng)屬于埋入培養(yǎng)。目前，固定培養(yǎng)法是微載體培養(yǎng)，空心線培養(yǎng)，微膠囊培養(yǎng)。固定培養(yǎng)不僅具有較低的剪切力和更好的傳輸效果，而且易于收集和精制細(xì)胞產(chǎn)品。這樣培養(yǎng)的細(xì)胞，防污性強(qiáng)，細(xì)胞增殖集中，生長(zhǎng)密度高。

2.4、脊椎動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)現(xiàn)狀及應(yīng)用

脊椎動(dòng)物可分為魚類、兩棲類、爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物。魚類細(xì)胞培養(yǎng)始于20世紀(jì)60年代，建立了世界上第一條魚類細(xì)胞鏈，即彩虹RTG-2的生殖細(xì)胞單元，1994年以前至少建立了159個(gè)魚類細(xì)胞系，其中包括21科125個(gè)不同組織和125個(gè)可追蹤的。魚類細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用于病毒學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、腫瘤學(xué)和資源保護(hù)等領(lǐng)域的重要研究方法。該裝置無(wú)需大型投料設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)，大量的水交換和通風(fēng)以及適當(dāng)?shù)目刂茖?shí)驗(yàn)條件，詳細(xì)考察了魚細(xì)胞系統(tǒng)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)兩棲動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的研究較少，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)資料，爬行動(dòng)物卵巢細(xì)胞的增殖和增殖已被我國(guó)卵巢上皮細(xì)胞的原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)所證實(shí)，與其它低等脊椎動(dòng)物如兩棲動(dòng)物和魚類相比，它來(lái)自水邊，是真正的陸地動(dòng)物。因此，在細(xì)胞培養(yǎng)中必須考慮爬行動(dòng)物的特殊生境，特別是溫度和滲透壓，成年壁虎脊髓細(xì)胞的原代培養(yǎng)和繼代培養(yǎng)在我國(guó)是最早的，其中一些已經(jīng)鑒定。鳥類細(xì)胞培養(yǎng)的原始?xì)v史可以延續(xù)到19世紀(jì)末。威廉·魯克斯是第一個(gè)用鳥類進(jìn)行組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的人。1885年，他將鳥胚的延髓放入熱鹽中保存了幾天。此后，作為一名外科醫(yī)生，卡雷爾培養(yǎng)了鳥心肌，關(guān)于家禽細(xì)胞培養(yǎng)，國(guó)內(nèi)外對(duì)家禽細(xì)胞培養(yǎng)的研究很多，但目前對(duì)家禽細(xì)胞培養(yǎng)的研究很少，對(duì)家禽細(xì)胞培養(yǎng)的研究也很少，組織細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)展迅速。許多研究者通過(guò)改進(jìn)文化方法、操作方法等進(jìn)行了大量的研究。同時(shí)，鳥胚的體外培養(yǎng)也為生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、致畸學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)和病毒學(xué)的研究服務(wù)。哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的研究很多。它們的生物學(xué)特性是人類的天然產(chǎn)物，特別是人體的免疫功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原核生物和其他類似物。哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是一種有效的哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)方法，在藥物遺傳因子的研究和開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著重要作用。生物技術(shù)藥物的研究和開(kāi)發(fā)在這一領(lǐng)域取得了很大進(jìn)展。據(jù)目前統(tǒng)計(jì)，生物技術(shù)藥物市場(chǎng)70%左右是由哺乳動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)的，克隆和利用哺乳動(dòng)物有著廣闊的前景，特別是在以下幾個(gè)方面：幫助不育的人生育后代。

三、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)研究的思考

3.1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)存在的問(wèn)題及展望

上個(gè)世紀(jì)，隨著研究人員的不斷發(fā)展，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)取得了進(jìn)步，但目前的技術(shù)水平還不能完全滿足細(xì)胞生物學(xué)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的需要;二是細(xì)胞培養(yǎng)不能長(zhǎng)期排除細(xì)胞代謝物對(duì)自身的影響。培養(yǎng)在細(xì)胞生長(zhǎng)、分化等過(guò)程中起著重要作用，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中使用的昂貴設(shè)備和微型冰箱增加了研究成本，極大地制約了我國(guó)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展。

四、小結(jié)

今后動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)著眼于優(yōu)化細(xì)胞環(huán)境和提高細(xì)胞特性，提高生物產(chǎn)品的產(chǎn)量，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)存在各種各樣的困難，不過(guò)，研究人員改善分子生物學(xué)的研究水平，持續(xù)擴(kuò)大研究的范圍。在不久的將來(lái)，許多生物實(shí)驗(yàn)材料和產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)需要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，進(jìn)行獨(dú)自的研究開(kāi)發(fā)工作。

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