细胞生物学的技术精选(九篇)

第1篇：细胞生物学的技术范文

细胞工程课程在生物科学专业的设置

本课程自从2007年在我校新办生物技术专业开设以来，根据学校对本科生物技术专业的培养计划，细胞工程是生物技术专业的主干课程，并于2009－2010学年第二学期开始开设。通过对该课程的教学，使学生掌握细胞工程所涉及的基本概念、原理、技术方法、应用基础等内容。通过近三年的教学实践，不断加强课程建设与发展，理论教学体系已经基本完善，实验教学平台基本建立。通过全面进行教学改革，已逐渐形成本校建设的特色课程。21世纪，生命科学全面快速发展。根据学科发展和社会需求趋势，在新办生物技术专业基础之上，2009年我校新办生物科学专业。然而，新办生物科学专业的困境是专业范围宽泛;如何在有限的时间内，全面、高效地培养适应社会需求的合格人才，是每位任课教师和教学管理者必须认清的首要问题。为了充分发挥我们医学院校的资源优势，在培养学生方向定位上，以健康教育为主要方向，兼顾生物制药等，但又与生物技术的培养方式不同。由于细胞工程是由细胞生物学、分子生物学、基因工程、工程学等学科理论技术有机结合的一门崭新学科，因而被设定为新办生物科学专业本科生培养计划的必修课程。

细胞工程课程在生物科学中的开设，是以普通生物学、生物化学、医学遗传学、细胞生物学、分子生物学、微生物学、免疫学等先修课程为基础。同时，将本课程的学习与基因工程、生物技术等课程的学习互相补充和相互促进，为将来从事生命科学基础理论研究、生物制品的开发和应用、疾病诊断技术的开发与应用等领域的工作打下必要的基础。在教材方面，以李志勇编著《细胞工程》(高等教育出版社)为基本教材，以杨吉成编著《细胞工程》(化学工业出版社)、安利国编著《细胞工程》(第二版，科学出版社)等为主要参考教材。在教师队伍配置方面，既有细胞生物学领域教学经验丰富的教授，也有年富力强的专业知识扎实的中青年骨干教师。细胞工程的理论教学和实验教学全部由既具有扎实生物工程学相关知识背景，又有基础细胞理论与实验技术背景的骨干教师承担。

细胞工程教学内容的设定与改革

细胞工程课程的特色，是以细胞工程技术方法的基本原理为课程教学切入点。在教学内容上，基本理论的讲授与技术方法过程的介绍并重;在本学科知识的系统性方面，既有本学科理论的系统性，又加强与其他相关学科的相互渗透交叉，尤其是以细胞生物学、生物工程的基础知识背景，为本学科的理论教学奠定基础;通过将现有技术的原理、应用归纳，与本学科相关技术的发展趋势讲解相结合;从内容上，客观系统地反映本学科相关领域应用前景、重点研究方向和尚待解决的科学问题;在理论上自成体系。根据教学计划，细胞工程在我校总学时设定为80学时，其中理论50学时，实验30学时。本课程的开设，一般在第三学年的第二学期，在普通生物学、生物化学、医学遗传学、细胞生物学、组织胚胎学等课程修完之后进行。细胞工程在教学内容、教学方法上又与以上学科大不相同，本课程教学是以技术方法的原理为基础理论的学科，因此实验与理论教学并重。细胞工程课程的理论课程内容，根据研究对象一般分为三大部分内容，分别为:细胞工程概论与基本技术、植物细胞工程、动物细胞工程。根据我校的教学实际情况和培养计划，我们对教学内容进行了适当的改革与调整。课程的内容重点在第一部分细胞工程概论与基本技术和第三部分动物细胞工程［1－4］。

第2篇：细胞生物学的技术范文

关键词：生物电子显微学；农业高等院校；研究生；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）30-0152-02

电子显微镜是一种超微结构分析精密仪器，主要用于观察被检测样品的内部结构和表面形态特征变化的研究。随着电镜技术的不断发展与农学、动物医学、动物科学、园林、食品与药品、草业与环境等农学生命科学科的应用越加紧密[1]。在农业专业学科的教学和科研中，可通过电子显微镜对动物和植物细胞的细胞壁、生物膜、叶绿体、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、中心体、细胞骨架和细胞质内含物（如糖原、脂类、蛋白质），以及细菌的特殊结构；微生物超微结构如：菌体鞭毛、菌毛、芽孢、荚膜等结构、病毒的囊膜、衣壳、霉病菌菌丝和孢子等形态，以及化工材料的化学结构元素分析，含水样品、含油样品、放气样品、加热样品、冷冻样品进行观察工作。因此，在农业高等院校研究生教学中开设《生物电子显微镜技术课程》，可以有效地提升各学科整体教学质量和科研能力，为教学和科研服务。

一、《生物电子显微学技术》课程的教学内容与要求

1.《生物电子显微学技术》课程的理论教学内容。《生物电子显微镜技术》理论课程20学时，教学内容包括：电子显微镜的发展与应用、透射电子显微镜原理与制样、扫描电子显微镜原理与制样、免疫电镜细胞化学技术、冷冻切片技术与冰冻蚀刻、酶电镜细胞化学技术、电镜放射自显影技术、生物大分子电镜超微细胞化学技术、电镜原位分子杂交技术。

2.《生物电子显微学技术》课程的实验教学要求。在实验教学中要使学生掌握仪器的基本操作方法，生物样品超薄切片技术、半薄切片技术、负染技术、细胞化学定位技术、扫描电镜临界点干燥技术、离子溅射技术、细胞冰冻蚀刻技术等样品制备方法，使学生能够学会运用电子显微镜技术对动植物组织细胞超微结构和功能的研究方法和技术手段。

二、生物电子显微镜技术在农学专业研究生教学中的应用

1.免疫电镜细胞化学技术在农学专业研究生教学中的应用。免疫电镜技术是免疫化学技术与电镜技术结合的产物，根据抗原抗体的高度特异性结合原理，用高电子密度的标记物（如：金、铁蛋白等）在超微结构水平上检测某些抗原性物质的定位、定性、半定量的一种方法[2]。目前免疫电镜技术主要包括酶免疫电镜技术、免疫铁蛋白技术和免疫胶体金技术，此外还有抗体杂交技术、凝集素电镜标记技术和铁蛋白-抗铁蛋白电镜复合物技术。可用于农业作物抗旱、抗旱品种选育，品种间生长发育组织学特性表征抗原的定位分析；动物疾病微生物学鉴定、诊断和致病机制研究；动物组织胚胎发育，干细胞诱导发育研究，动物肿瘤的组织学诊断；林果品种发育结构特征等领域的科研研究。

2.冷冻切片技术与冰冻蚀刻在农学专业研究生教学中的应用。冷冻切片技术是利用液氮快速冷冻技术，在冷冻超薄切片机中进行冷冻切片。省去了传统的戊二醛/俄酸固定、乙醇脱水、丙酮置换等有机溶剂操作过程，避免了化学药剂的处理，样品结构、成分不发生变化，实现快速固定，快速制片、快速研究与诊断的能力，保持了细胞或组织的生物活性物质的原始状态。冷冻蚀刻技术是利用物理冷冻断裂方法对生物样品组织细胞进行断裂和复型相结合的制备透射电镜样品技术，用透视型电子显微镜观察细胞或细胞器的内、外表面微细的三维结构或膜内微细结构分析的方法[3]。可用于动植物新鲜组织细胞的超微结构、生物大分子和某些元素在组织内分布、免疫抗原电镜标记、细胞酶活性标记、电镜放射自显影等细胞的化学和细胞成分的定量定性分析。

3.酶电镜细胞化学技术在农学专业研究生教学中的应用。电镜酶细胞化学技术是通过酶的特异性细胞化学反应来显示酶在细胞内的定位技术。一般先将酶原位固定在细胞内，再使它与特定的底物起反应，底物的分解物经过捕捉反应沉着于发生分解的原位上，最后使沉着物变为在电镜下可以看到的物质。在整个处理过程中必须保存酶的活性不受破坏。目前能在电镜下定位的酶有三大类即水解酶、氧化还原酶和转移酶[4]。

电镜酶细胞化学技术可应用于农作物棉花、小麦、玉米、水稻等作物的生长发育、品种选育、营养成分检测等方面研究；动物生长代谢机制、不同畜禽品种间组织细胞形态学和生理生化机制差异；牛、羊等畜产品贮藏方法和无公害研究；动物超微解剖学、动物生理功能机制、动物发病机制、动物病原微生物形态、动物免疫学机制、动物药物作用机理、药物成分和结构等方面研究工作。

第3篇：细胞生物学的技术范文

2013年5月26日，这项研究成果被发表在国际学术期刊《自然·细胞生物学》上。一时之间“细胞逆转，即将实现‘返老还童’”的说法充斥着各大媒体。

细胞“逆转”的历程

有一天，每个人都将成为自身健康的“庇佑者”，不论是因为衰老、创伤或者疾病，只要是造成组织的缺损和伤害，都可以取自身的体细胞作为“种子”，让其重新“逆转”成多能干细胞，并进一步分化为心脏、神经、胰岛、肝脏、肾脏等多种类型细胞，甚至组织器官……这听起来真像是一部科幻电影里的场景，不过从2012年诺贝尔生理或医学奖揭晓的那一刻起，人们就开始触摸到了打开这个原本只存在于幻想中的世界大门的钥匙。而科学家为之奋斗的时间更是长达半个多世纪。

2012年8月17日，京都大学物质-细胞统合系统据点iPS细胞研究中心主任山中伸弥、英国发育生物学家约翰·戈登因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献而获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。

所谓细胞核重编程即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于形成各种类型的细胞，应用于临床医学。

一直以来，人体干细胞都被认为是单向地从不成熟细胞发展为专门的成熟细胞，生长过程不可逆转。然而，戈登和山中伸弥教授发现，成熟的、专门的细胞可以重新编程，成为未成熟的细胞，并进而发育成人体的所有组织。

而早在20世纪60年代，约翰·戈登等人便首先证明末端分化细胞的特化过程是可逆转的。在一项经典实验中，他将蝌蚪肠道的成熟特化细胞的细胞核替换掉青蛙卵细胞的细胞核，从而使卵细胞发育为性成熟的成体青蛙。尽管这一研究开展于50年前，但这些早期的核移植和克隆实验还是引起了报刊上关于克隆人可能性的猜测。

自体细胞核移植实验建立以来，领域内众多科学家相信在卵细胞和胚胎干细胞中含有某些能“赋予”末端分化体细胞核全能性或者多能性的因子，并做了诸多尝试，但一直未能成功。直到2006年，山中伸弥等人在对24个胚胎干细胞高表达的候选基因进行筛选后，最终确定了Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4四个因子起关键作用。而这个“简单处方”可以使成熟的体细胞重编程为多能干细胞，这一开创性研究成果发表于国际知名期刊《细胞》上，引起了全世界的轰动。不到6年的时间，这一研究成果几乎包揽了拉斯克基础医学奖、沃尔夫医学奖等所有医学界大奖。

在业界专家看来，这项研究首先具有重要的生物学意义，即对细胞实现人工主动调控和干预，实现细胞水平的生命再造，对研究发育本身提供了新的思路，同时避免了异体移植产生的免疫排斥反应，是人类真正进入生命再造时代的开始；其次，具有重要的医学意义：每个人身上约有千万亿个体细胞，如血液细胞、脂肪细胞、皮肤细胞、神经细胞等，这项技术意味着生产人自体干细胞有了无穷尽的原料细胞，为干细胞抗衰老保健和疾病治疗带来了新的希望。

“这项成果颠覆了人们对发育分化的传统观念，颠覆了人们对干细胞分化为体细胞这一过程不可逆的固有观念，为获取多能性干细胞增添了一个新的途径，为干细胞与再生医学、疾病发生发展机制研究和药物研发打开了一扇新的窗户。”“十二五”国家“863”计划“干细胞治疗临床转化研究”主题项目首席科学家、军事医学科学院全军干细胞与再生医学重点实验室主任裴雪涛教授对于该获奖项目曾给出这样的评价。

“所谓细胞核重编程，就是将已经分化了的成年体细胞进行诱导，让其重新回到发育早期多能性干细胞状态，重新获得发育成各种类型细胞的能力。通俗来讲，就是在细胞层面实现了‘返老还童’。”中科院动物所赵同标研究员在接受采访的时候说，“一直以来，生物医学界普遍认为高等动物从受精卵发育到神经细胞、肌肉细胞、肝脏细胞等特化细胞，是一个不可逆的过程，末端分化的成体细胞绝对不会反过来逆分化变成干细胞，但英国科学家约翰·戈登和日本科学家山中伸弥的工作从根本上颠覆了这一传统观点。”

科研争夺的高地

自2006年日本科学家山中伸弥等人建立诱导多能干细胞技术以来，干细胞多能性研究一直是国际干细胞研究的热点和难点，全世界该领域的实验室就像在赛跑一样，一系列重大成果相继诞生。

2007年，日本科学家运用相同的“简单处方”成功实现人表皮成纤维细胞的重编程。同年，全球共有4个研究小组报道了人诱导多能干细胞体系的建立。美国和日本科学家相继通过诱导多能干细胞培育出嵌合体小鼠，证实诱导多能干细胞的多能性。此后，诱导多能干细胞的研究成为生物医学研究领域前沿中的前沿，多个实验室着眼于诱导多能干细胞技术的更新，先后创建了腺病毒载体技术、蛋白转染技术、小RNA技术等一系列非整合重编程技术，期望解决传统依靠病毒转染建立诱导多能干细胞的安全性问题。

同样，我国在细胞核重编程及再生医学应用领域也取得了令人瞩目的成就。在体细胞克隆领域，我国相继成功获得第一头克隆牛、猪、猴等大动物，并在国际上率先成功获得人类体细胞克隆胚胎。在诱导多能干细胞领域，中科院动物所研究员周琪和北京生命科学研究所高绍荣两支研究团队，于2009年分别利用iPS细胞克隆出小鼠，从而在世界上首次证明诱导多能干细胞的全能性。

据统计，2011年，中国在诱导多能干细胞领域发表的论文数量位居世界第三，而在干细胞领域的总数量已经超过日本，跃居世界第二。

而早在2010年，裴端卿团队就发现，细胞“逆转”过程是由间充质细胞状态转变到上皮细胞状态来驱动的。在进一步的研究中，裴端卿、郑辉团队通过优化转化因子导入的顺序，发现在间充质细胞状态转变到上皮细胞状态前还存在一个上皮细胞状态向间充质细胞状态转换过程，并证明这样的多次转换有利于提高重编程效率。

“这一发现与中国传统阴阳太极理念较一致。我们进一步推论，间充质细胞状态与上皮细胞状态之间的多次相互转换机理具有较高的普遍性，在其他系统或研究中也存在。”裴端卿说。

诱导多能干细胞及其产生的功能细胞移植被认为是治疗遗传病、器官损伤以及帕金森等退行性疾病的重要手段。诱导多能干细胞过程可以将人体内的普通细胞“逆转”回到早期胚胎发育状态，从而重新获得可分化成为体内绝大多数种类细胞的能力。

据了解，按照新细胞生物学机制，其可像正常胚胎干细胞一样转换成各种不同类型的细胞，如神经细胞、肝细胞和心脏细胞等。由于这些重组细胞产自患者的核遗传物质，因此不用考虑患者的移植排斥反应。“以干细胞治疗为核心的再生医学，将成为继药物治疗、手术治疗后的另一种疾病治疗途径，从而成为新医学革命的核心。”科技部《干细胞研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》对干细胞治疗的地位作了上述评估。

技术用于临床为时尚早

据介绍，2011年年初，中国科学院已将“干细胞与再生医学研究”作为战略性先导科技专项。该专项首席科学家、中科院动物所研究员周琪表示，希望通过发现干细胞生物学的基本规律，揭示干细胞在组织器官发生和形成及再生中的本质作用，建立具有自主知识产权的新技术，实现干细胞修复组织和治疗疾病的总体目标。

然而，干细胞产业尽管市场前景广阔，但国内干细胞技术的科研成果转换目前还存在一定障碍。国家干细胞工程技术研究中心主任韩忠朝表示：“干细胞再生医学产品研究开发代表着新方向，但是目前只有干细胞库技术服务产生了经济效益，其他干细胞产品还不能走入市场。干细胞药物上市审批存在障碍，导致科研成果难以转化、VC/PE不敢投资、企业不愿投入科研资金。”

裴雪涛认为，之所以将细胞核重编程技术视为再生医学发展的基础，是因为它为多能干细胞的获得提供了新的途径。此前，实验室研究的干细胞主要来源为胚胎干细胞和成体干细胞，前者虽具有多向分化潜能，但因伦理、技术、资源、免疫、致瘤等问题使其研究和应用受到限制；而后者虽然较易获得，但其分化效率、组织整合等并不理想。综合而言，诱导多能干细胞则集合了两者的优点，淡化了两者的缺点：来源为成熟细胞，获得相对广泛、数量充足；通过细胞核重编程，可使其获得多向分化潜能；来源于患者自体，因此免除了伦理和免疫排斥等问题的困扰。

裴雪涛坦言，诱导多能干细胞也有其不可回避的问题。它不仅要面对与其他干细胞研究相同的挑战，例如，如何分离获得各种组织特异性干细胞，如何保证高效的定向分化，如何确保整个分化过程安全、有效、可控，以及后续必须要解决的临床前研究、安全性评估、质量控制等。此外，还要解决其在诱导过程中可能出现的一系列问题，包括在重编程过程中，因基因转入而带来的安全风险；如何提高分化效率，确保在体外大量繁殖，以适应未来临床需要；一旦拿到重编程细胞，如何界定其与生理性细胞发育的区别等。

很多专家也提出，诱导多能干细胞的应用面临的最大的挑战就是它可能潜在的致瘤性。来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现的证据表明，如今被认为大有希望用于一系列疾病治疗之中的诱导多能干细胞，非常类似于产生癌症的细胞类型。“科学家和临床医生必须对任何临床应用保持审慎。将诱导多能干细胞用于临床治疗，还需开展更多研究。”

第4篇：细胞生物学的技术范文

【关键词】细胞培养 生物制药 应用

随着生命科学理论和技术的飞速发展，细胞培养技术的地位和作用日益成熟，动物细胞培养的研究取得了可观的效果，并且有着无限的应用发展前景。主要的发展目标包括：开发生长密度高、目标产品分泌量大的细胞系；研制性能优良、吸附与解离容易、重复利用的微载体；开展规模化的生物反应器、检测系统、细胞培养与产物分离耦合系统等；设计新型培养基促进生物制品安全；研究三维细胞的培养条件[1]。

生物制药即运用生物化学、医学、微生物学等原理和方法，利用生物机体、组织、细胞、体液等生产具有预防、诊断和治疗功能的药物制品。有关研究者采用基因重组技术或其他创新生物技术生产治疗性药物，主要产品有基因工程药物、抗体工程药物、疫苗等几类。这些产品的开发研制及生产过程都离不开细胞培养技术。

1 疫苗生产

疫苗免疫是最有效的预防感染性疾病的措施之一。疫苗免疫是指利用病毒性制剂、细菌性制剂及类毒素等人工主动免疫制剂，通过作用于机体的免疫防御系统起到免疫应答作用。传统的流感疫苗生产多采用鸡胚培养，但当面临高致病性流感全球大流行、微生物感染、内毒素残余量多等问题时，传统的鸡胚生产方法可能难以满足疫苗市场的需求。随着细胞培养技术的完善及其优点的体现积极推进使用细胞培养技术替代鸡胚培养技术生产流感疫苗，未来将会越来越多依靠细胞培养技术获得理想的疫苗。与此同时也存在一些缺陷，尤其是哺乳动物细胞培养的病毒疫苗特别适合于工业的发展，应用微载体大规模培养细胞生产流感疫苗，使得流感病毒适应传代细胞（如VERO细胞），该细胞不仅培养条件要求不高而且遗传性状稳定，对多种病毒的感染敏感[2]，如利用生物反应器大规模进行病毒繁殖，可实现流感疫苗的规模化生产。MDCK细胞系是被公认为最适于生产甲、乙型流感病毒疫苗的细胞系，对流感病毒增殖快、感染效率高，且不易变异[3]。其中典型代表，如巴斯德公司利用1000L反应器微载体培养Vero细胞生产人用狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗。由此可见，利用细胞培养疫苗已成为目前疫苗研制的重要应用方向。

2 单克隆抗体制备

单克隆抗体是由单一B淋巴细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。研究Hb在帕金森病中的发病机制，李旭颖等[4]制备抗Hb单克隆抗体，由重组人Hb作为抗原免疫小鼠，并将其细胞融合及细胞培养制备成杂交瘤，经过筛选获得抗人Hb单克隆抗体杂交瘤株，体内诱生法制备腹水经过酶联免疫吸附试验等方法进而获得特异性抗Hb单克隆抗体。张培等[5]制备乙型脑炎病毒的单克隆抗体通过动物免疫、细胞融合、克隆和筛选等方法，应用ELISA等免疫学方法进行特异性和亚型的鉴定，为快速检测方法的建立奠定了基础。单克隆抗体药物研发已经被列入863计划和国家重点项目，国内已经有2个治疗性单抗产品准备生产，3个治疗性产品处于临床试验阶段，多个抗体药物处于临床研究阶段，已经批准的治疗性单抗有31个，目前国内正在进行临床前研究的抗体药物有：抗CEA嵌合抗体；抗破伤风抗体及抗乙型脑炎等[6]。

3 药物筛选

药物筛选是从天然或合成的化合物中筛选出高效的新药或先导化合物。生物活性和药理作用检测所筛选出的高效的新药或先导化合物，并根据检测结果评价某一物质的药用前景，是新药研究的最初过程和关键步骤。体外二维和应用球状聚集体、细胞片层、脱细胞基质进行三维培养肝细胞的具体技术是进行药物毒性检测的重要途径[7]。Kostadinava等建立了一种长时间的三维肝细胞共培养体系，比单层培养肝细胞能更好地检测体内药物导致的毒性。细胞水平的药物筛选更接近人体生理状态，外界环境干扰少，准确率高，是细胞水平药物筛选模型的核心技术高内涵筛选。高内涵药物筛选主要在微阵列多孔板上完成，通过在微孔板上进行细胞培养，施加药物刺激进行实验操作和数据的采集和分析。HCS技术可完成各种对于细胞生理现象本质的研究，Talyor等[8]提出高内涵概念，HCS模型主要建立在细胞水平，通过观察样品对固定或动态细胞的多个功能的作用，涉及各种不同的靶点，从多个角度分析样品的作用，最终确定样品的活性和可能的毒性。近年来发展起来的微流控芯片技术有可能成为细胞水平药物筛选的理想选择。Ye等[9]构建了一套用于细胞水平药物筛选研究的集成化微流控芯片系统，它可以将细胞种植、培养、标记、加药、梯度稀释等操作通过微通道网络流体控制技术集成到一张芯片完成，保持了细胞结构的完整性，可全面记录细胞对药物刺激的各种反应。

第5篇：细胞生物学的技术范文

京蒙干细胞董事长、中国科学院细胞治疗科学家高锦主持了会议，中国医学科学院陆士新院士、中国科学院北京生科院院长康乐院士、内蒙古自治区科技厅厅长徐凤君、柬埔寨国际商会会长杨海、北京内蒙古企业商会会长王军朴、中国医药生物技术协会秘书长吴朝晖、美国OPEXA 公司总裁Neil Warma等到会并致辞。

干细胞研究

和治疗面临巨大机遇

相关资料表明，心脑血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、自身免疫性疾病和恶性肿瘤等重大疾病，已严重威胁当前人类健康，单纯依靠以药物和手术治疗为基本支柱的经典医学治疗手段，已难满足临床疑难重大疾病患者的渴求。

随着世界生物医学的突破，以细胞治疗为核心的再生医学，正在成为继药物治疗、手术治疗后的疾病治疗新途径，细胞治疗与经典治疗手段相结合的个性化整合治疗新策略，临床效果突出，可以把患者在治疗中所承受的医学损伤降至最低，有望成为新一代医学革命的价值核心。

这次会议就细胞治疗临床研究进展，以及细胞治疗技术针对心脑血管疾病、恶性肿瘤、神经系统疾病、血液系统疾病、自身免疫性疾病等重大疾病治疗所具有的新策略与优势，进行了研讨。并就干细胞与心脑血管及代谢疾病、肿瘤的个体化诊疗、生物技术临床转化与医疗管理、疾病预防及抗衰老等四大议题进行了深入交流。《细胞治疗与引领医学模式重塑》、《他汀改良微环境提高心肌梗死后干细胞治疗疗效》、《肿瘤CAR-T细胞研究进展》等专题报告，引起了参会代表浓厚的兴趣。

美国洛杉矶分校教授、内蒙古干细胞医学工程研究中心主任黄教悌、京蒙干细胞首席科学家何大澄、河南省肿瘤研究所所长郭永军、京蒙干细胞副董事长胡晓年教授、中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员李尹雄等400余位海内外干细胞转化医学权威及各科知名临床治疗专家在这次研讨会上进行了研讨。

到会专家、学者就当前临床医学如何摆脱孤立的生物医学思维与方法，摒弃以往强调局部而忽视整体、关注攻克病灶而忽视患者本体人文感受的局面，还患者以健康的临床环境，提出许多极具临床价值的学术论证。

肿瘤治疗专家胡晓年等人提出：“新的医学模式，应由以往的切切、杀杀，转变为修复、补充，从 ‘以毒攻毒’、‘拆东墙补西墙’转变为再生修复，使病人健康，不仅仅是让他没有病，而是要还他以良好的身体、心理和生存质量。”

京蒙干细胞推动产业发展

近年来，中科院北京生命科学院在“干细胞与再生医学”科研领域成果卓著，涌现出不少代表国家水平的国际知名干细胞专家。京蒙干细胞作为中科院北京生命科学院的干细胞转化医学研究基地，在细胞治疗技术的临床应用转化方面已具较高水平，其创新性的科研成果不断服务于国内知名三甲医院。

据记者了解，京蒙干细胞已经不是第一次举办这样的研讨会。早在公司建立之初，高锦就曾发起和组织过几次类似的研讨会。公司于2009年8月成立以后，更专注于人体干细胞治疗技术研究、开发与产业化，并努力整合各方资源，打造系统性的干细胞研究和治疗产业链，为病人服务。

目前，京蒙高科干细胞有限公司已成功引进一批国内外顶尖科技人才，并与美国NIH、澳大利亚Monash大学及中科院、中国医学科学院、清华大学等著名高等院校、科研机构和企业建立了广泛合作关系。依托京蒙干细胞技术平台，内蒙古阿拉善盟生物医药产业化基地大型项目即将启动，这对内蒙古的医药资源开发和蒙医药现代化发展也会起到推动作用。

OPEXA 公司总裁Neil Warma表示，中国的干细胞研究取得了令世界同行钦佩的成就。年内，他本人将带来美国最新细胞治疗技术与中科院北京生命科学院“干细胞转化医学研究基地”即京蒙干细胞技术有限公司展开深度技术合作。

在3月2日的研讨会现场，记者看到了不少摊位。大约有十几个干细胞产业相关单位在推介自己的企业和产品。他们有来自北京的欣博盛、鼎国昌盛、旷博、赛泰克、达科为等公司，也有来自杭州的百通生物，以及美国的PeproTech（派普泰克）等公司。这些公司的产品五花八门，但大多和细胞治疗的研究、测试、产品研发相关。从某种程度上，此次京蒙干细胞召集举办的活动，是行业内部分企业的一次交流机会，也一定程度上促进了中关村以及中关村外的其他企业的产业聚合效应。

京蒙干细胞的目标显然不是仅仅举办这样一两次论坛和年会，而是希望整合更多的资源，推进中国整个干细胞产业的发展。

前景光明但政策须进一步明朗

“以干细胞治疗为核心的再生医学，将成为继药物治疗、手术治疗后的另一种疾病治疗途径，从而成为新医学革命的核心。”科技部2012年4月的《干细胞研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划（公示稿）》对干细胞治疗的地位作了上述评估，这代表了中国政府对干细胞治疗的基本认识。

干细胞研究因此被提升到战略高度，国家对干细胞临床医学抱以极大的期望，一位业内权威人士如是表示。

第一创业医药行业分析师于洋称：“在国家七大战略性新兴产业之一的生物产业中，干细胞临床研究居生物医药板块支持力度的首位。目前，863、973以及国家自然基金全部设有干细胞科研基金并将支持方向明确指向干细胞的临床应用。”

在美国，2009年3月，美国总统奥巴马上任不久即解除了政府资助支持胚胎干细胞研究的禁令。同年，美国食品药品管理局（FDA）也开始批复各种干细胞治疗药物上市。

此后，加拿大相关监管部门在2012年5月下旬批准美国Osiris研发的干细胞药物Prochymal上市，之后新西兰又于6月15日授予该公司干细胞药物营销许可。在韩国，近几年干细胞临床应用发展也很快。

不过，在具体临床治疗方面，近年来中国的干细胞治疗出现了一些乱象。中科院院士吴祖泽指出我国干细胞治疗领域的问题主要有三点：一是我国尚未建立统一的质检标准与质检受理单位，因此也就不能大规模使用；二是干细胞临床研究与应用的审批规程和监管规则还没有形成，有待理顺；三是一些单位作了过度的、不科学的商业炒作，造成负面影响。

对于这种干细胞治疗乱象，卫生部和国家食品药品监督管理局于2012年1月初联合《关于开展干细胞临床研究和应用自查自纠工作的通知》，决定联合开展为期一年的干细胞临床研究和应用规范整顿工作。据悉，卫生部因此专门成立了干细胞整顿工作领导小组和整顿工作办公室。干细胞整顿工作办公室调研后归纳的调查结果是：干细胞治疗已经成为心血管疾病、血液系统疾病、神经系统疾病等重大疾病的一种新的治疗选择；从调查来看，成体干细胞治疗已经在我国300家左右的医院、机构开展，范围涉及血液病、淋巴瘤、心肌梗塞、肝硬化、糖尿病、抗衰老美容等100多种，但采用的干细胞来源不尽相同，对这些不同来源的干细胞临床使用的安全性也还缺乏系统的评价。

从去年初到今年，干细胞的研究和临床医疗事实上还处于摸索阶段。造成这种乱象的根本原因是国家干细胞产品审批和应用管理的法规不完善及滞后。

不过，情况可能正在好转。2013年3月初，卫生部网站消息称，为加强干细胞临床试验研究管理，卫生部、国家药监局不久前组织制定了《干细胞临床试验研究管理办法》《干细胞临床试验研究基地管理办法》和《干细胞制剂质量控制和临床前研究指导原则》征求意见稿，正在广泛征求意见。分析人士认为，上述消息或对行业龙头企业形成一定利好。

在当前中国各个干细胞公司里，京蒙干细胞的处境算是比较好的。京蒙干细胞背靠中科院、同时得到了内蒙古科技厅的大力支持。目前已拥有临床检测、技术转化中心、中试车间三大技术平台，其目标是争创国际一流生物品牌。在未来的在战略布局中，京蒙干细胞图谋将自己建设成为学科门类齐全，产业规模适中，在国际上具有重要地位的、产学研一体化的全产业链型集团企业。目前，京蒙干细胞已遵循国内相关法规要求，按照国际 cGMP标准和 cGTP 标准建立了拥有国际一流细胞专用设备，具有严格的药品生产国际质量标准管理体系，通过了万级洁净度认证的大型细胞生产研发平台。公司在高端技术专家团队的领导下，凭借先进的细胞工艺技术，按照严格的标准操作流程，进行着各类干细胞、免疫细胞的分离培养及扩增；并生产细胞治疗专用试剂，包括已获专利的各种专用培养基及细胞分离液等；同时，还担负着GMP生产车间的规划，构建及管理，为细胞治疗基础研究和应用研究提供科技创新、成果转化以及工程化研发等科技基础支撑。

区域合作，创公司运作新模式

干细胞研究和产品研发以及未来的可能的产业化，不能不建立在雄厚的资金实力上。而正如上文所说的，目前干细胞治疗还处在刚刚破晓的阶段。医学又是一种比较特殊的行业，风投和创业公司的接触也是小心翼翼。因此，如何争取各方支持，扩大自身实力，是摆在各干细胞公司前面的一个课题。

京蒙干细胞所在的海淀上地拥有整整一层楼的办公场所。它所在的这栋楼，是内蒙古科技厅在北京设立的京蒙高科企业孵化器。该孵化器是北京市与内蒙古两地政府重点科技合作项目。作为全国唯一一家异地孵化器，它成为内蒙古利用发达地区的人才、信息、金融、市场优势促进本地发展的平台。

第6篇：细胞生物学的技术范文

例1某生物体内有基因A，该基因能控制合成A蛋白，A蛋白是某种药物的有效成分，下图是将A基因导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：

（1）获得基因A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在酶的催化下，合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的序列，再通过方法合成所需基因。

（2）利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有、、4种脱氧核糖核苷酸和酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。

（3）下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是。

A.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接

B.RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录

C.一种DNA限制酶能识别一种核糖核苷酸序列

D.胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞

（4）图中的C称为，在基因工程中，常用Ca2+处理D，处理后D更易，此时D称为。

（5）图中最后一步“筛选”是指从转化细胞中筛选出能的大肠杆菌作为工程菌。

【知识要点复习】（1）利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化下，合成单链的DNA，逆转录酶具有DNA聚合酶活性，在它的作用下，可合成双链DNA；根据蛋白质来获得目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的脱氧核苷酸序列，再通过人工合成方法合成所需基因。

（2）PCR过程中需要引物、模板DNA、4种脱氧核糖核苷酸和热稳定性DNA聚合酶等物质，故在PCR反应体系中应添加这些物质。

（3）DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，形成磷酸二酯键，A项正确；RNA聚合酶能与基因上的RNA聚合酶结合位点结合，催化遗传信息的转录，B项正确；一种DNA限制酶能识别一种“脱氧核糖核苷酸序列”而不是“核糖核苷酸序列”，C项错误；胰蛋白酶能将离体的动物组织细胞间质中的胶原蛋白分解，使其分散成单个细胞，D项正确。

（4）由图可知，A为目的基因，B为运载体，二者结合在一起，形成的C称为重组DNA（或重组质粒）。将目的基因导入微生物细胞，常用Ca2+处理受体细胞，使之更易吸收周围环境中的DNA，成为感受态细胞，提高受体细胞的转化率。

（5）目的基因导入受体细菌，是否可以稳定维持和表达其遗传性，可通过检测与鉴定，得到稳定遗传并能表达出A蛋白的细菌作为工程菌。

【答案】（1）逆转录氨基酸脱氧核苷酸

人工合成（化学）（2）引物模板DNA热稳定性DNA聚合（3）C（4）重组DNA（或重组质粒）吸收周围环境中的DNA感受态细胞（5）稳定遗传并能表达出A蛋白

二、胚胎工程、基因工程和细胞工程的综合命题

例2毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程图如下。

（1）过程①中最常用的运载工具是，这里也可以用动物病毒或作为运载工具，所需要的酶是限制酶和。

（2）在过程②中，用处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于和5% CO2的混合气体培养箱中进行培养，培养液中加入达到无菌环境，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是。

（3）在过程③中，用处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要显微操作将吸出，处理后得到去核的卵母细胞。

（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是。在胚胎移植前，通过技术可获得较多胚胎，此技术若选囊胚作材料，应注意的事项是。

【知识要点复习】（1）将KIFⅡ基因导入成纤维细胞内，获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的过程采用了转基因技术，而转基因技术的原理是基因重组，过程①是基因表达载体的构建过程，该过程中最常用的运载工具是质粒，此外也可用动植物病毒及λ噬菌体的衍生物作为运载工具，此处不宜用植物病毒；所需要的酶是限制酶和DNA连接酶。

（2）过程②为动物细胞培养过程，该过程需用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理，使皮肤组织块分散成单个成纤维细胞，动物细胞培养需要一定的气体环境，即95%空气加5% CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH值。细胞培养需要无菌和无毒的环境，因此培养液中需加入（一定量的）抗生素以达到无菌环境。

（3）过程③表示活体采卵，该过程需用促性腺激素处理母羊使其超数排卵，以获取更多的卵（母）细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期时，通过显微操作进行去核处理，将细胞核和第一极体一并吸出。

（4）从重组细胞到早期胚胎过程需采用（早期）胚胎培养技术。在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎，此技术若选囊胚作材料，应注意的事项是将内细胞团均等分割。

【答案】（1）质粒λ噬菌体的衍生物DNA连接酶（2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）95%空气（一定量的）抗生素维持培养液的pH值（3）促性腺激素细胞核和第一极体

（4）（早期）胚胎培养技术胚胎分割将内细胞团均等分割

三、细胞工程和胚胎工程的综合命题

例32015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。

（1）此过程涉及试管婴儿的培育，它属于（填“无性”或“有性”）生殖，试管婴儿的培育用到的技术手段有：体外受精技术、技术和技术。

（2）该技术培育的“三亲婴儿”的染色体来自细胞，其细胞质基因来自细胞。

（3）据图分析，该技术（填“能”或“不能”）避免母亲的红绿色盲遗传病基因传递给后代，该技术能避免母亲的遗传性视神经病变遗传给后代，推测该疾病的致病基因位于上。

（4）细胞核移植技术一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞，其原因有：①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；②；③。

（5）高产奶牛“卢辛达”的培育也用到了细胞核移植技术，其过程大致如下图所示：

其中供体细胞来自（填“高产奶牛”或“普通奶牛”），将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带中，通过方法使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞中，体现细胞膜的特点；常用方法激活重组细胞，使其完成细胞分裂和发育。如果要提高重组胚胎的利用率，可对期的胚胎进行分割以获得多个可用于移植的胚胎，暂时不移植的胚胎可用方法保存。

【知识要点复习】（1）“三亲婴儿”的获得涉及“试管婴儿技术”，应属于有性生殖，体外受精技术得到受精卵后需要通过早期胚胎培养技术得到可用于胚胎移植的桑椹胚或囊胚，然后进行胚胎移植。

（2）通过题图分析可知，核移植是将母亲卵母细胞的核移植到捐献者去核的卵母细胞中，所以受精卵的细胞核内含有来自母亲的遗传物质和来自的父亲的遗传物质，而受精卵的细胞质基因几乎全部来自捐献者的去核的卵母细胞。

（3）母亲的红绿色盲遗传病基因可以通过细胞核进入受精卵，所以该技术不能避免母亲的红绿色盲遗传病基因传递给后代，该技术能避免母亲的遗传性视神经病变遗传给后代，因此“遗传性视神经病变”应属于细胞质基因控制的遗传病，即致病基因位于线粒体DNA上。

（4）细胞核移植技术一般选择减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞，其原因有：①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，便于操作；③卵黄多，营养物质丰富，有利于早期的胚胎发育。

（5）高产奶牛“卢辛达”的培育属于克隆，其中供体细胞为高产奶牛的体细胞，其操作流程如下：

将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带中，通过电刺激方法使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞中形成重组细胞，重组细胞还需通过物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇等）激活才能继续分离和发育成重组胚胎。如果要提高重组胚胎的利用率，可对桑椹胚或囊胚期的胚胎进行分割以获得多个可用于移植的胚胎，暂时不移植的胚胎可用冷冻方法保存。

【答案】（1）有性早期胚胎培养（或动物细胞培养）胚胎移植（2）母亲的卵母细胞和捐献者的卵母（3）不能线粒体DNA（或细胞质DNA）（4）②卵母细胞体积大，便于操作③卵黄多，营养物质丰富（5）高产奶牛电刺激流动性物理或化学桑椹胚或囊胚冷冻

四、动物细胞工程和免疫知识的综合命题

例4下图是利用单克隆抗体技术制备三聚氰胺特异性抗体的过程。请据图回答：

（1）单克隆抗体的制备是动物细胞工程中技术的重要应用，该技术依据的原理是，而动物细胞培养依据的原理是。

（2）B淋巴细胞是由动物体内细胞增殖、分化、发育而来，主要参与动物体的免疫过程；单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是。

（3）由于三聚氰胺分子量过小，不足以激活高等动物的免疫系统，因此在制备抗体前必须对其进行①过程，下列物质中不适合作协助“扩容”抗原分子的是（）

A.蛋白质B.多糖

C.磷脂D.核苷酸

（4）③过程采用与植物细胞原生质体融合相同的诱导方法有，③过程特有的方法是。

（5）④过程涉及两次筛选，分别筛选出和；单克隆抗体与传统血清抗体相比具有的优点是。

【知识要点复习】（1）单克隆抗体的制备过程是将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，然后经克隆化培养和抗体检测，最后得到单克隆抗体，所以单克隆抗体技术是细胞融合技术的重要应用；动物细胞融合依据的原理是细胞膜具有一定的流动性；动物细胞培养依据的原理是细胞增殖。

（2）B淋巴细胞是由动物体骨髓中的造血干细胞增殖、分化、发育而来的，主要参与动物体的体液免疫；单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。

（3）协助“扩容”抗原分子必须是大分子物质，所以核苷酸作为小分子物质被排除。

（4）植物细胞原生质体融合常用化学方法（聚乙二醇PEG）和物理方法（离心、振动、电刺激）；诱导动物细胞融合的方法有三种，分别是生物方法（灭活的病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）和物理方法（离心、振动、电刺激）。

（5）单克隆抗体制备过程的两次筛选：第一次筛选杂交瘤细胞，第二次筛选产生特异性（抗三聚氰胺）抗体的杂交瘤细胞；单克隆抗体与传统血清抗体相比具有的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。

【答案】（1）动物细胞融合细胞膜具有一定的流动性细胞增殖（2）造血干体液每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体（3）D（4）化学方法（聚乙二醇）和物理方法（电刺激）生物方法（灭活的病毒）（5）杂交瘤细胞产生特异性（抗三聚氰胺）抗体的杂交瘤细胞特异性强、灵敏度高、可大量制备

五、动物细胞工程和植物细胞工程的综合命题

例5某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，其中不正确的地方有（）处

植物细胞工程动物细胞工程技术

手段植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞培养和融合、单克隆抗体的制备特殊

处理机械法去除细胞壁胰蛋白酶处理、制备细胞悬浮液融合

方法物理方法、化学方法物理方法、化学方法、生物方法典型

应用人工种子、远缘杂交植株、作物脱毒单克隆抗体的制备、克隆动物培养液

区别蔗糖是离体组织赖以生长的成分动物血清不可缺少，需加一定量抗生素特点植物体细胞杂交技术可定向改造生物的性状单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备A.3处B.2处

C.1处D.0处

【解析】上表中有两处错误：一处是在植物细胞工程的体细胞杂交技术中去除细胞壁的方法是酶解法，即利用酶的专一性原理，用纤维素酶或果胶酶去除细胞壁；另一处是“植物体细胞杂交技术可定向改造生物的性状”，与传统的有性杂交相比，细胞融合技术的优点在于可以克服远缘杂交障碍，但不能定向改造生物的性状，故B项正确。

【答案】B

六、胚胎工程和减数分裂的综合命题

例6哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和的诱导下才能完成。下图是为获得试管动物记录的某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N表示染色体组数）。请回答：

（1）图中Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞的名称分别为、、；卵裂的细胞分裂方式为。上图中细胞Ⅱ处于细胞分裂后期时染色体数为，细胞Ⅲ处于细胞分裂后期时染色体数为，细胞Ⅳ处于细胞分裂后期时染色体数为。

（2）卵原细胞经两次细胞分裂形成卵子，减数第一次分裂发生在排卵前后，减数第二次分裂发生在过程中。若是体内受精，则受精作用发生的场所是，当观察到卵细胞膜与透明带之间时，说明已经受精，是防止多精入卵的第一道屏障。

（3）试管动物的培育主要包括和两个过程，前者需在获能液或“专门溶液”中完成。

（4）对于试管动物理解正确的是。

A.属于无性生殖

B.属于有性生殖

C.体内发育

D.体外发育

E.运用基因工程技术

F.运用细胞工程技术

【知识要点复习】（1）图中显示卵原细胞经过染色体复制（减数第一次分裂前的间期）成为细胞Ⅱ初级卵母细胞，它在促性腺激素的作用下完成减数第一次分裂，形成细胞Ⅲ次级卵母细胞，次级卵母细胞在减数第二次分裂中期与相遇完成受精作用，继续完成减数第二次分裂形成受精卵，受精卵经过卵裂形成早期胚胎。细胞Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为初级卵母细胞、次级卵母细胞和受精卵，卵裂的细胞分裂方式为有丝分裂。处于细胞分裂后期的Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞中染色体数分别为2N、2N、4N。

（2）卵原细胞经历的两次细胞分裂分别发生在：减数第一次分裂发生在排卵前后，减数第二次分裂发生在受精作用过程中；体内受精发生的场所是输卵管，当观察到卵细胞膜与透明带之间有两个极体出现时，说明已进入卵细胞，卵细胞被激活完成减数第二次分裂，排出第二极体；第一个触及卵细胞膜的瞬间，透明带的穿透性立即发生改变以防止多个进入透明带，这叫透明带反应。

（3）试管动物的培育主要包括体外受精和胚胎移植两个过程。

（4）试管动物的培育属于有性生殖，涉及动物细胞培养技术，未涉及基因工程技术，试管动物的发育是将早期胚胎移入母体（代孕母体）子宫内发育，因此是体内发育，所以选BCF。

【答案】（1）初级卵母细胞次级卵母细胞

受精卵有丝分裂2N2N4N（2）受精作用输卵管有两个极体透明带反应（3）体外受精胚胎移植（4）BCF

七、胚胎干细胞的应用综合命题

例7下图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所作的一系列研究。请据图分析回答问题：

（1）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的，加入抗生素是为了，这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。

（2）上图中的胚胎干细胞（ES细胞）可以从和中分离获取。过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有的特点。

（3）过程Ⅲ中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是，将获得的目的基因转入胚胎干细胞前需构建，需要的工具酶有。

（4）过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，获得免疫缺陷小鼠的方法是，该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等问题。

（5）克隆转基因小鼠常用的技术手段有、、早期胚胎培养技术和。

【知识要点复习】（1）胚胎干细胞培养时所用的饲养层细胞可以供给干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染。

（2）胚胎干细胞（ES细胞）可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取；胚胎干细胞具有发育的全能性，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素。

（3）将基因表达载体导入动物细胞最常用的方法是显微注射法，在导入前需构建基因表达载体（完成后称为“重组DNA”），需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。

（4）获得免疫缺陷小鼠的方法有射线照射破坏胸腺法和直接手术摘除胸腺法，这样小鼠就不能形成T细胞，不发生细胞免疫，移植组织细胞就不会被排斥。

（5）克隆转基因小鼠涉及克隆，则涉及细胞核移植技术和胚胎移植技术，该小鼠又是“转基因小鼠”，所以又涉及转基因技术。

【答案】（1）营养物质防止杂菌污染（2）早期胚胎原始性腺发育全能性（3）显微注射法基因表达载体限制酶和DNA连接酶（4）破坏小鼠胸腺（5）核移植技术转基因技术胚胎移植技术

【同步训练】

1.英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名“多利”，这一方法被称之为“克隆”。我国中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入到去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖技术再次走在世界前列。以下说法正确的是（）

A.在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、囊胚、原肠胚等几个阶段

B.在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化

C.将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔的子宫内，并最终发育成两只一样的兔子，此方法与“多利”的培养本质相同，涉及的技术也完全相同

D.兔子卵细胞质的作用只是激发大熊猫细胞核的全能性

2.下列实践与基因工程的说法不正确的是（）

A.利用DNA探针检测饮用水是否含病毒属于基因工程的运用

B.农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，目的基因的最终插入位置是在染色体的DNA上

C.选择大肠杆菌作为“工程菌”生产的胰岛素并不具生物活性

D.培育转基因抗虫棉用到了细胞融合技术

3.下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（）

A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列

B.PCR反应中温度的周期性变化是为了配合DNA聚合酶催化不同的反应

C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达

4.现有两个烟草品种A（Hhrr）和B（hhRr）的花粉若干（两对基因分别位于两对同源染色体上），利用诱导因素促使原生质体融合（只考虑两两融合）。只要有一对隐性基因纯合（rr或hh）时，在光照强度大于800 lx条件下，就不能生长。下列叙述正确的是（）

①实验开始时必须除去不利于原生质体融合的物质②实验中得到A、B花粉之间融合细胞的基因型有6种③要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，可在大于800 lx光照下培养，收集增殖分化的细胞团④从理论上分析，将融合细胞的培养液放在大于800 lx光照下培养，有5种基因型的融合细胞不能增殖分化

A.①②④B.①②③

C.②③④D.①③④

5.某农业生态工程基地按照生态和经济规律，对种植业和养殖业进行了优化设计。

（1）通过套种、间种和等技术的应用，使种植的农作物为该生态系统组成成分中的提供更多的食物。

（2）作为生态农业，他们用作物秸秆作饲料发展畜禽养殖，人畜粪便大力发展沼气池，沼渣用来养鱼，卖到市场增加了效益，这个基地运用了生态工程的等原理。

（3）在农业生产中尽量不施用农药，其目的是。

A.减少水土流失B.减少土壤肥力

C.减少环境污染D.减少生物多样性

6.水稻种子中70%的磷以植酸形式存在，植酸易与蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，而植酸酶可降解植酸。科学家研究发现酵母菌中含有植酸酶，设想将酵母菌的植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：

（1）图中基因组文库cDNA文库（填“大于”或“小于”），B过程需要的酶是。

（2）为获得大量的目的基因，可以用技术进行扩增，其原理是，该过程中需要以图中的或为模板，所用酶的显著特点是。

（3）植酸酶基因能在水稻体内稳定遗传的关键是，可以用DNA分子杂交技术进行检验。

（4）用限制酶处理载体和目的基因后，用酶处理，能连接平末端的酶，形成重组的基因表达载体，该载体的化学本质是。

7.下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆中的原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖。请据图回答：

（1）生态系统的主要功能是和，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是。建立该生态工程所遵循的基本原理主要是（至少答两点）等。

（2）植物秸秆经预处理后，应该利用微生物A所产生的纤维素酶进行水解，使之转化成发酵所需的葡萄糖。若从土壤中分离获取微生物A，应采用具有选择功能的培养基，培养基中的碳源为。

（3）为了提高植物秸秆的利用率，可以利用基因工程对微生物A进行改造，其基本方法是：先用同时切割和，然后用DNA连接酶将上述切割产物连接，构建并将其导入到受体菌中。

8.植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。

（1）理论上，基因组文库含有生物的基因；而cDNA文库含有生物的基因。

（2）将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物乙的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的是否得到提高。

（3）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株进行自交，如果子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为，则可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条染色体上；如果子代中表现为，则可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的两条染色体上。

【参考答案】

1.A2.D3.D4.D

5.（1）轮种消费者（2）物质循环再生、整体性（物种多样性）（答出两点即可）（3）C

6.（1）大于逆转录酶（2）PCRDNA复制目的基因Ⅰ目的基因Ⅱ耐高温（3）插入（整合）到染色体上的DNA中

（4）DNA连接T4DNA连接DNA

7.（1）物质循环能量流动实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染（合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染）物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理（2）纤维素（3）同种限制性核酸内切酶

目的基因运载体基因表达载体

第7篇：细胞生物学的技术范文

【摘要】目的：探讨癌症在现阶段临床上的药物治疗情况及今后的发展方向；旨在为临床研究和治疗提供可靠 。方法；通过对癌症在临床治疗上的问题、展望进行概略性介绍，着重利用新的生物技术和最新的治疗方法对抗癌症的努的研发是力。结果：传统癌症治疗主要还是以外科手术、放射线治疗及化学治疗为主，而化学药物的研发是利用化学有机合成小分子药物，然而寻找具有潜力的药物机率实在太低，目前以寻求的生物体内提取的小分子化合物，以配合组合化学（Combinational chemistry）技术来提高药物的机率。结论：癌症治疗药物的研发将以基因药物为主流，虽然目前尚无此类药物成功上市，预期不远的将来，所有癌症将可利用新的基因技术，得到有效的控制及治疗。

【关键词】：癌症生物技术放射治疗免役疗法

由于抗生素的发明使得人类对感染性疾病能得到有效的控制，人类的寿命因而也大大延长，然而随着生命的延长，使得癌症与心血管疾病跃升为20世纪末的主要死亡原因。由此可见，对癌症的肆虐我们不可轻视。本文以近代重组基因工程技术及人类基因组译码为药物发展界碑，逐一介绍癌症药物的演进，旨在为生物科技研发提供参考依据。

20世纪对癌症的传统疗法

20世纪的癌症治疗主要还是以外科手术、放射线治疗及化学治疗为主，但严重的副作用使得病患畏于就医，而致病情延误，间接的造成治疗效果不彰，疾病无法有效根治等情形，以上三大疗法分述如下。

1. 1 外科手术（Surgery）

利用手术将固性肿瘤摘除（Lumpectomy），而肿瘤的摘除须于癌症的早期，癌细胞尚未转移时进行，但大多数的癌症未于早期发现，如胰脏癌、肝癌、肺癌、食道癌等，而且某些部位的癌症手术非常困难，如头颈癌及脑癌等；手术切除通常无法完全清除癌细胞，术后的复发可能性及因导致的癌细胞转移可能性也极高。

1. 2 放射线治疗（Radi otherapy）

利用放射线同位素如60C0，以体外照射的方式，对癌症细胞的基因造成破坏，使细胞死亡，但是放射线同时也会对正常的细胞造成伤害，目前以研发利用单株抗体结合放射线同位素或癌症化学药物，有如导弹的功能，直接攻击癌细胞，避免正常细胞遭受伤害，同时减少药物副作用。

1. 3 化学治疗（Chemother apy）

化学疗法如同放射线疗发，大多数的化学药物是针对癌细胞快速生长的特色所施予的，但是对某些正常细胞如毛囊细胞或骨髓细胞等，生长快速的细胞仍会大幅度造成伤害，而导致免疫系统受损、掉发及呕吐等可能严重危及生命的副作用。一般使用的化学治疗药物有抑制核苷酸生成的抗代谢药物（如5—Fluorouracil、Methotrexate等）、干扰基因复制的烷基化剂（如Cyclophosphamide、Chlorambucil、Mechlorethamine等）、干扰酵素作用的抗生素类药物（如Dactinomycin、Doxorubicin等）、抑制有丝分裂的药物（如Paclitaxel、Vincristine等）、类固醇或荷尔蒙拮抗剂（用以治疗对荷尔蒙敏感的肿瘤，如Predmospne、Tamoxifan等）1

2. 20世纪末的抗癌药物

20世纪末，因为基因重组技术于1973年的发明，造成基因工程蛋白质药物的蓬勃发展，蛋白质癌症药物的发展也随新技术的开发而进入了新的时代；其中成功研发上市的药物有细胞激素类药物（Cytokine）、治疗用拟人单株抗体（Humanized monoclonal antiboby）等。

1 免疫疗法（I mmunother apy）

癌症的免疫疗法主要是利用细胞激素（蛋白质药物），刺激人体免疫系统，对癌细胞进行某些程度的攻击，目前上市的细胞激素主要有两类：干扰素（Interferon，INF）及介白素（Interleukin，IL），大多为1980年代所研发的产品。目前尚在研发中的产品有：细胞毒杀淋巴细胞生长因子（Cytotoxic Lymphocyte Maturation Factor，CLMF）、GM—CSF、G—CSF、IL—3、IL—12等细胞激素（其中GM—CSF、G—CSF为癌症病患接受化疗或放疗是，造血细胞所造成伤害的辅助治疗剂）。

2. 2 单株抗体（Moncl onal antiboby）

单株抗体是可与肿瘤细胞的特殊抗原（Tumor specific antigen）形成非常具特异性的结合，目前有些公司推出以肿瘤化学药物结合放射线同位素（如131I或99Yt）的方式，将药物带到癌细胞内而造成癌症细胞的伤害，并减少正常细胞的伤害。此外亦可利用单株抗体（Monoclonal antibody）当作药物来直接治疗癌症，此药为单株抗体当作药物使用的良好典范2。

另一项治疗癌症的单株抗体药物Rituxan，以治疗低程度或微囊非何杰金氏淋巴癌，Rituxan是结合B细胞淋巴肿瘤细胞的表面抗原CD20的单株抗体，籍以降低肿瘤数量。

2. 3 研发中的其他药物

2.3.1 抗血管生成（Anti—giogenesis）药物目前唯一具有抑制血管生成的药物3，原先此药物是设计来抗溃疡的，但之后发现另一新作用为抑制胃癌恶化。目前此类抗血管生成药物大多数位于临床试验阶段，一般认为此类药物必须与化学疗法和放射线疗法并用，来控制癌细胞的生

第8篇：细胞生物学的技术范文

关键词：药剂学 生物学 药学教育

中图分类号：G412 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0163-01

在经济全球化的大背景下，中国已经逐渐成为21世纪世界经济的中心。医药业被认为是永远的朝阳产业。而我国医药业与欧美国家还有一定差距，而近邻日韩在医药领域的发展也强于我国。可以说，我国是医药大国，但不是医药强国。我国医药市场潜力巨大，国外制药巨头纷纷落后中国。民族医药工业尽管取得了长足的进步，但仍难以与跨国药业巨头抗衡。如何在新形势下，培养具有国际视野、多学科底蕴的药学综合人才是亟待解决的问题，也是药学教育需要反思的问题。

药剂学是医药研发的最后环节，是药物研发的下游环节。任何有效成分都要做成能够临床使用的具体剂型方可使用。药剂学是门实践性特别强的学科，同时具有知识面广、学科交叉的特点。药剂学主要围绕如何将原料药制成剂型展开，涉及基本剂型、处方设计、合理应用、制备方法和质量评定等内容。如何培养具有国际化视野、高素质的药学专业综合人才是医药全球化的迫切需要，也是药学教育需要解决的关键问题。在新形势下，药剂学的学科广度和深度都有了实质性的变化和延伸。药剂学不但需要进行体外（In vitro）评价，还要在生物体中进行体内（In vivo）试验。很多新型体外模型的发展，极大地加速药剂学质量评价的速度和准确性，如细胞模型、透皮模型、小肠灌流模型等。而体内生物学模型的发展也使药剂学的评价更接近于人体实际情况。综合看来，药剂学的生物学评价已经成为保证制剂质量的重要指标，也成为众多药剂工作者的研究共识。笔者结合自身多年教学及科研经验，谈谈生物学相关技术在药剂学教学中的应用。

1 细胞模型

药剂学的很多评价内容都需要细胞模型，包括药物多药耐药性（MDR）评价、抗增殖能力、药剂学纳米粒子的细胞内化研究、细胞摄取及定位研究等。药物的多药耐药性被认为是抗肿瘤药物制剂疗效降低的主要原因，多药耐药性的产生主要由于细胞表面各种药物外排泵的存在。P-糖蛋白（P-gp）是研究最为广泛的药物溢出泵。构建具有多药耐药性的体外肿瘤细胞模型是研究多药耐药性的关键。一般采用某一类型细胞，经传代培养后，逐量加入耐受的药物，进行适应性培养，经过若干代后，该细胞开始对该药物具有耐受性，药物的摄取量逐渐降低，预示着多药耐药细胞模型的成功构建。抗肿瘤药物需要评价其抗增殖能力，经常采用96孔板进行抗增殖能力的研究。进一步可以基于这些细胞构建肿瘤球模型，进行肿瘤体外药效学评价。纳米粒子药物制剂的内化研究也常借助于细胞模型。纳米粒子的内吞有时需要细胞表面的各类蛋白参与，包括小窝蛋白、网格蛋白等。在细胞中加入内吞抑制剂可以系统地评价纳米粒子的内吞模式，阐明纳米粒子药物进入细胞的机制。此外，经常采用流式细胞术和激光共聚焦扫描显微镜技术来评价药物制剂的细胞摄取情况及在细胞内的定位。需要阐明药物制剂在细胞内的转运特征，包括内涵体的进入、内涵体的逃逸、核定位、胞浆定位、线粒体定位、内质网分布等信息。此外，还可利用细胞模型构建肠道细胞模型、血脑屏障（BBB）模型等。细胞模型的建立大大丰富了药剂学的研究内容和研究深度。在实际药剂学理论教学中，授课教师可根据讲授内容，向学生介绍细胞模型的原理及实际应用，增加学生对药剂学的深入认识。

2 透皮模型及小肠灌流模型

经皮药物制剂是药剂学中一类非常有特点的药物制剂。局部给药可以避免胃肠道的首过效应，避免了药物在胃肠道中受酶、pH值等因素的破坏。由于在体研究药物及其制剂的透皮吸收的复杂性，人们利用离体的透皮模型进行药物透过性的模拟研究。常用于进行透皮实验的动物皮肤包括家兔皮肤、乳猪皮肤、大鼠皮肤等。生物药剂学分类系统（BCS）是1995年出现的新的药物分类学说，主要依据药物的水溶解性和肠道渗透性，将药物分为四类：I类为高溶解性/高渗透性;II类为低溶解性/高渗透性;III类为高溶解性/低渗透性;IV类为低溶解性/低渗透性。研究药物的肠道渗透性与药物在体内的生物利用度密切相关。利用离体小肠灌流模型，可以研究药物的肠道渗透性。小肠灌流模型的使用大大降低了药物的肠道渗透性试验的复杂性，可以更加高效地筛选肠道高渗透性的化合物及药物制剂。在实际的药剂学理论教学或实验教学中，应强调该类模型的原理、使用方法及实际操作等，加强学生对于生物屏障（Bio-barriers）模型的认识和理解，这对学生学习经皮给药制剂理论具有很强的指导意义。

3 分子生物学技术

很多分子生物学技术，如RT-PCR技术、蛋白免疫印迹技术（SDS-PAGE）、电泳技术等都已经在药剂学中得到应用。这些分子生物学技术主要用于药剂学中蛋白、多肽及基因（DNA、RNA与PNA）的药物递送。蛋白和多肽类药物存在的主要问题是不稳定性、易失活特性等。该类药物的体内递送一直是制剂的难点。评价该类药物的稳定性往往需要电泳技术。蛋白多肽类物质在电场的作用下发生迁移，迁移的距离与蛋白多肽类的分子量有关。与标准分子量物质进行对比，可以判断蛋白多肽的降解情况，来定性判断制剂中蛋白多肽的稳定性。RNA干扰（RNAi）技术是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的治疗领域。人们常采用RT-PCR技术扩增基因的含量。RT-PCR即逆转录PCR，是将RNA的逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应（PCR）相结合的技术。RT-PCR技术灵敏而且用途广泛，可用于检测细胞组织中基因表达水平、细胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列等。这些分子生物学技术为基因药物递送系统的发展提供了可靠的基础。在讲授药剂学中生物技术制药一章时，可以将这些相关的分子生物学技术在教学中进行渗透，不断充实学生的分子生物学基础知识，并与药剂学的相关研究进行结合，培养同时具有生物学知识和药剂学知识背景的药学综合人才。

综上，各种生物学技术在药剂学的实践研究中已经得到了很好的应用。学生对药剂学的理解不应该仅局限在传统的剂型设计中。教师在实际的理论教学中如何渗透各类生物学技术至关重要。在教学中，这些技术的引入对于培养具有国际化视野、多学科基础、高素质的药学综合人才具有重要意义。

参考文献

第9篇：细胞生物学的技术范文

1细胞共培养的方法

细胞共培养技术目前应用的方法可分为单层混合共培养技术、非接触式共培养技术和组织工程支架技术。单层共培养是将两种以上细胞放入同一器皿中共同培养的方法,非接触式共培养是通过Transwell小室来实现的。将Transwell小室放入培养板中,小室内称上室,培养板内称下室,上下室以聚碳酸酯膜相隔,由于聚碳酸酯膜有通透性,下层培养液中的成分可以影响到上室内的细胞,从而可以研究下层培养液中的成分对细胞生长、运动等的影响。组织工程支架技术是将在体外培养、扩增的正常组织细胞种植到具有良好生物相容性且在体内可逐步降解吸收的组织工程多孔支架上,使细胞在支架上增殖、分化[6]。现阶段美白药物筛选常用的是单层混合共培养技术,非接触式共培养还未见用于美白药物筛选,而组织工程支架技术中的皮肤类似物将可能成为发展方向。

2细胞共培养技术在美白药物筛选领域的应用及发展

黑素合成和转运的每一个过程都有着精细的调控机制,其中任何一个环节出现结构和功能的异常,都有可能引起皮肤色素异常性改变[7-9]。黑素生成是发生于黑素细胞的细胞器黑素小体,此过程包括黑素小体的形成和在L-酪氨酸酶作用下转化成为黑素的生化途径。酪氨酸酶是这一生物合成过程的关键酶,其活性与黑素合成量密切相关,控制其活力即可控制黑素生成量。因此,可通过抑制酪氨酸酶活性和黑素生成量来筛选美白药物,黑素细胞单独培养或黑素细胞与角质形成细胞共培养将是美白中药筛选的有效途径。

大量学者尝试通过黑素细胞单独培养来筛选能够使黑素合成、转运受阻的美白药物。杨壮群等[1,10-12]均通过单独培养黑素细胞筛选出有些中药提取物可以抑制酪氨酸酶活性、降低黑素含量,表明单独培养黑素细胞是一种筛选美白药物行之有效的方法。但随着对皮肤构造的深入了解,研究者意识到与黑素细胞相连的角质形成细胞对其发挥的作用不容忽视,罗增香等[13]通过中药单体蛇床子素、黄芩苷对黑素合成的研究发现,共培养体系中药物对黑素合成的抑制作用强于单独培养的黑素细胞,说明了两种培养方法确实存在差别。由于细胞共培养体系更接近正常人皮肤的真实构造,得出的数据更有说服力,所以研究者便把筛选药物的方法从黑素细胞单独培养向黑素细胞和角质形成细胞共培养过度,而更接近人体皮肤结构的皮肤类似物也有希望成为美白药物筛选的新方法。

2.1单层混合共培养的应用:单层混合共培养是将所研究的不同种类的细胞在同一培养器皿中混合培养。它提供了类似体内的复杂微环境,包括细胞与细胞间的接触反应和细胞因子的作用。由于其操作简便,目前广泛应用于模拟人表皮微环境的实验研究。1988年,Halaban[14]首次成功地将黑素细胞和角质形成细胞共培养,验证了该模型的可行性。马慧军等[15]也成功建立了人表皮原代黑素细胞与角质形成细胞共培养的体外模型,为美白药物的筛选提供了可行的方法。仲少敏等[16]选取85种生药醇提物和水提物在 melan-a 与SP-1 共培养体系做实验研究,熊果苷作为阳性对照,结果川芎、威灵仙、桂枝、麦冬、白果、蒿本、红花、白苏叶的醇提物,五倍子的水提物在细胞培养水平对黑素生成有明显抑制作用,强于相同浓度熊果苷的作用,这一结果可为美白药物筛选提供依据。兰海龙等[17]以人包皮组织作为细胞来源,体外构建黑素细胞与角质形成细胞直接接触的混合培养模型,检测芦荟苦素、熊果苷及茶多酚作用于此模型后对黑素细胞酪氨酸酶活性以及黑素合成的影响,发现三种单体均对黑素细胞酪氨酸酶活性及黑素合成产生浓度依赖性抑制,初步阐明了美白药物的作用机理。解士海[4] 通过建立人表皮黑素细胞-角质形成细胞共培养的体外模型,研究了丹皮酚、苦参碱、氧化苦参碱、大黄素等中药单体对黑素合成过程的影响,结果表明通过观察黑素小体的转运证明了共培养模型的成功建立;熊果苷、丹皮酚、苦参碱剂量依赖性抑制共培养体系中黑素小体的转运;大黄素、氧化苦参碱对于黑素小体的转运无影响,表明丹皮酚具有很好的美白应用开发前景,大黄素及苦参碱有待进一步研究。左付国[9]建立了人的黑素细胞与角质形成细胞共培养模型,研究了熊果苷和淫羊藿苷两种中药单体对黑素小体转运的影响及其可能的作用机制,发现熊果苷可通过诱导黑素细胞树突退缩,抑制黑素小体的转运,这一研究结果为熊果苷作为美白药物提供了一项新的依据。

2.2皮肤类似物的应用前景:单层混合共培养模型可以对美白药物进行有效的筛选,但Tae-Jin Yoon 等[18]通过实验证明了黑素瘤细胞或黑素细胞单独培养或是与角质形成细胞共培养得到的数据与三维皮肤类似物的均有不同,而皮肤类似物更能准确地表现组织学构造,所以皮肤类似物模型,有望用于中药美白药物的大范围筛选,提高工作效率。人类正常皮肤主要以Ⅰ型和Ⅲ型胶原为主,其中Ⅰ型胶原含量最多,由于胶原分子结构中含有大量的双羧基及双氨基氨基酸和碳水化合物,适于细胞的粘附;胶原又是一种广泛存在于动物皮肤、肌腱和其他结缔组织中的天然蛋白质,来源广泛。因此,在胶原重组膜上接种人黑素细胞和角质形成细胞可以建立皮肤类似物模型。Lee等[19]利用含角质形成细胞和黑素细胞的皮肤类似物模型检测化合物光毒性,结果显示光生物学效应与天然皮肤很接近;Damour等[20]很早便指出组织工程皮肤将成为评估化妆品原料及产品皮肤刺激、光毒性、光保护等特征的有用工具,这都为皮肤类似物模型成为筛选美白中药的有效途径提供了依据。杨颖等[21-22]分别从胎牛皮和大鼠鼠尾腱中提取胶原纤维,再经处理制成生物相容性良好的胶原作为支架,在支架材料上种植成纤维细胞构建皮肤类似物模型。杨壮群等[23-24]通过人永生化表皮细胞(HaCaT)和黑素细胞共培养体系接种在鼠尾胶原凝胶支架上构建皮肤类似物模型。张铁良等[25]将鼠尾胶原溶液、浓缩培养基、NaOH溶液和以血清重悬的成纤维细胞溶液在适当的比例下混合后形成凝胶构建真皮类似物。刘源等[26]也运用组织工程方法以包皮组织作为细胞来源构建含有黑素细胞的皮肤类似物模型。虽然以上皮肤类似物模型的建立多是用于研究皮肤缺损的修复,美白中药筛选还未有人使用这种模型,但由于皮肤类似物模型有可能与人皮肤组织融合,将使得中药美白药物筛选的数据更加可靠,筛选方法更加有效,可以作为美白药物筛选的新尝试。

3小结

现今,通过细胞共培养技术筛选美白药物已成为研究的热点。细胞共培养技术经历了单层细胞的接触、非接触式共培养到三维皮肤类似物,共培养方法已日趋成熟。单层细胞共培养由于操作简单适合于实验室中药物筛选的研究,而且该模型接近真实的人体生理环境,使研究者能够更好地观察细胞与细胞、细胞与培养环境之间的相互作用以及探讨药物的作用机制和可能作用的靶点,填补了一种细胞单独培养和整体动物实验的空白[27],用此方法已筛选出了许多有效的中药提取物,有些已用于美白产品中。而三维皮肤类似物模型由于已验证了它与人类缺损皮肤的融合能力,证明了它与正常人皮肤具有良好的相似度,用该模型进行药物筛选得到的结果将更具有可信度。如果能够商品化皮肤类似物,将为中药美白药物的筛选提供一个更方便、快捷、有效的途径[28]。共培养技术的不断发展给研究者带来了新的机遇与挑战,在研究者的共同努力下将会得到更加方便、有效的药物筛选方法。

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