动物细胞工程(二)

官方生物老师·14 页·深入(追求细节与边界)·0 次浏览·4 天前
细胞融合动物克隆单克隆抗体干细胞

动物细胞工程(二)

理解动物细胞融合、克隆与单抗制备的原理与关键技术细节

按 空格/→ 演示下一步

1 / 14 页

全部页面点击任意一页,跳回舞台从这页播放

细胞融合动物克隆单克隆抗体干细胞

动物细胞工程(二)

理解动物细胞融合、克隆与单抗制备的原理与关键技术细节

1第 1 页 · 动物细胞工程(二)

细胞贴壁

贴壁细胞照片里它们总是趴在瓶底、伸出伪足,与悬浮生长的细菌或酵母截然不同。这不是细胞懒得游,而是一套受体-配体识别与细胞骨架重排的主动事件。

贴壁定义
动物细胞体外培养时通过表面受体附着到固体表面的过程,是贴壁依赖细胞生长的前提
分子基础
整合素等表面蛋白识别ECM或血清铺底蛋白,介导黏着斑形成,锚定细胞骨架
贴壁后变化
细胞由球形铺展为多边形,骨架重排,启动DNA合成进入增殖周期
操作意义
传代、换液、收获前都需充分贴壁,贴壁率也是细胞活力与污染判断的指标
章鱼吸盘贴礁石对应 →细胞贴壁

吸盘≈整合素等黏附分子,礁石≈培养面,先贴合才能站稳、伸展

2第 2 页 · 细胞贴壁

悬浮培养细胞

上一页讲的是贴壁——细胞要'踩'在培养皿表面才能活。但有一类细胞天生就漂浮在液体里,或者经过长期适应也能脱离壁面独立生长,这就是悬浮培养。

天然与驯化
血液、淋巴中本就悬浮生长;少数贴壁细胞长期适应后也能悬浮
培养条件
持续搅拌使细胞无法贴壁,靠液体环境均匀获得营养与氧气
规模优势
单批细胞密度可达贴壁培养十倍以上,从摇瓶到生物反应器易放大
产业用途
广泛用于疫苗、重组蛋白、单克隆抗体等生物制品的大规模生产
水塘里游动的鱼对应 →悬浮培养的细胞

都不需要固定在某个表面,靠液体环境自由扩展

3第 3 页 · 悬浮培养细胞

接触抑制

接触抑制:定义、要点与典型应用

接触抑制
接触抑制:定义、要点与典型应用
4第 4 页 · 接触抑制

分瓶培养(传代操作)

贴壁细胞铺满瓶底后停止分裂——上一节讲的接触抑制。停下来是因为空间不够,不是因为死掉。实验还要继续?那就把瓶里的细胞分一部分到新瓶,让它们在新空间里继续长。这叫分瓶传代。

触发条件
汇合度80%~100%出现接触抑制;若不传代,营养耗尽细胞会凋亡
酶解消化
0.25%胰蛋白酶37℃短时消化,打断细胞与瓶壁的黏附
重悬分装
血清终止消化,离心洗涤,重悬为单细胞悬液后按比例接种
传代比例
1:2~1:10不等;肿瘤系可稀,原代细胞宜密
代数标记
P0为原代,每传一代号+1;代数过高细胞形态与功能会漂变
植物扦插繁殖对应 →细胞分瓶传代

母株剪一段枝条生根成新株;母瓶分出部分细胞在新瓶中继续扩增

5第 5 页 · 分瓶培养(传代操作)

原代培养

前面我们看到细胞贴壁、出现接触抑制,最终要分瓶传代。但这些细胞最早是从哪儿来的?答案是:从活体组织里直接取出细胞进行培养——这就是原代培养。

定义
从动物组织或器官取出细胞,在体外进行的首次培养,到第一次传代前为止
取材与分散
机械剪碎 + 酶消化(胰蛋白酶或胶原酶),将组织解离成单细胞或细胞团悬液
培养方式
贴壁型(如肝细胞、成纤维细胞)或悬浮型(如淋巴细胞),取决于细胞本身特性
细胞特点
异质性强,保留来源组织的生理功能和分化特征,更接近体内真实状态
典型应用
药物毒性测试、疫苗生产(如脊髓灰质炎疫苗)、细胞遗传学与组织工程研究
刚摘下的新鲜蔬果做第一道菜对应 →原代培养

食材直接来自田间、保留原味,但每批都要重摘、不能反复用

6第 6 页 · 原代培养

传代培养

上一页我们亲手操作了"分瓶"——把一瓶长满的细胞分成三瓶继续养。这个动作背后有一整套概念:什么时机该分、分完算几代、能分多少次、有何用处。今天把边界讲清楚。

定义与时机
细胞汇合(达接触抑制)后被消化分散,重新接种到新培养容器
代次标记
P0为原代培养,第一次传代后记为P1,依此类推
传代极限
正常细胞约50次(Hayflick极限),转化细胞可无限传代
典型应用
建系、冻存保种、疫苗与重组蛋白规模化生产
复印文件装订成新本对应 →传代培养

原件是P0;普通纸复印几十页就模糊(有限细胞),特种纸可一直复印(无限细胞系)

7第 7 页 · 传代培养

胚胎干细胞(ES细胞)

胚胎干细胞(ES细胞):定义、要点与典型应用

胚胎干细胞(ES细胞)
胚胎干细胞(ES细胞):定义、要点与典型应用
8第 8 页 · 胚胎干细胞(ES细胞)

成体干细胞

上一张讲了胚胎干细胞——它来自早期胚胎,分化能力几乎"万能"。但人出生之后,体内还有没有"零件储备库"?当然有:骨髓移植能治白血病,皮肤破了能愈合——这些修复能力都靠成体干细胞。

定义
存在于已分化组织中的干细胞,能自我更新并分化为该组织的特定细胞
分化受限
多向分化能力,只能在所属组织范围内变为几种细胞,不像ES细胞可分三胚层
典型代表
造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞等
主要应用
骨髓移植治疗白血病、组织修复与再生医学,规避胚胎干细胞的伦理争议
工厂的专属备件库对应 →成体干细胞

只能换自家设备的零件,种类有限但随时能调用

9第 9 页 · 成体干细胞

诱导多能干细胞(iPS细胞

诱导多能干细胞(iPS细胞):定义、要点与典型应用

诱导多能干细胞(iPS细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞):定义、要点与典型应用
10第 10 页 · 诱导多能干细胞(iPS细胞

干细胞

前页我们分别认识了ES、成体、iPS细胞——它们为什么都叫"干细胞"?"干"字本身就有"主干、源头"的意思,本页抽出它们的共同本质。

干细胞定义
具有自我更新能力和多向分化潜能的原始细胞,是个体发育与组织再生的源头
自我更新
通过对称或不对称分裂,长期维持自身干细胞池不被耗尽
分化潜能
能分化为不同类型的子细胞,按潜能由强到弱:全能→多能→专能
两条分类轴
按来源分:ES、成体、iPS;按潜能分:全能、多能、专能——两轴交叉定位
典型应用
再生医学(移植修复)、疾病建模(体外重现病理)、药物筛选(高通量测试)
工厂的总原料仓对应 →干细胞

原料仓能加工成任何产品(分化),也能补货(自我更新);成品就无法再变回原料了

11第 11 页 · 干细胞

造血干细胞

上页 iPS 细胞是人工诱导的多能干细胞,而造血干细胞是大自然早就备好的'成品'——它已经救了几十年白血病患者的命。

定义
骨髓中能自我更新、分化为所有血细胞的成体干细胞
多向分化
可分化为髓系与淋巴系所有血细胞类型
自我更新
通过对称/不对称分裂维持干细胞池
典型应用
骨髓/脐带血移植治疗白血病等血液病
表面标志
CD34⁺、CD38⁻ 等用于鉴定与富集
骨髓里的万能种子对应 →造血干细胞

一粒种子能长出红细胞、白细胞、血小板等所有血细胞种类

12第 12 页 · 造血干细胞

本节要点

  • 贴壁与悬浮由细胞本性决定,不是任意选择的培养方式
  • 接触抑制是正常细胞的「刹车」,肿瘤细胞恰恰丢失了它
  • 原代培养贴近体内但寿命有限;传代需警惕Hayflick极限
  • 干细胞分化潜能逐级收窄:全能→多能→专能→单能
  • iPS绕开ES的伦理,但表观遗传记忆与致瘤风险是新议题
延伸主题:Hayflick极限与端粒缩短重编程的表观遗传机制类器官与3D培养技术
13第 13 页 · 本节要点

课后思考

先自己想,再看参考答案——答案不是终点,思路才是。

1原代培养与传代培养最本质的区别是什么?经历传代后,细胞群的哪些特性会悄然改变?

参考答案原代培养直接取自组织、保留体内原始状态;传代是经消化分散后的扩增过程。传代后细胞群体更均一、扩增更快,但部分分化特性和原始组织结构可能丢失,逐渐偏离体内状态。

2诱导iPS细胞时,若四个转录因子中有一个没能成功导入,结果会怎样?为什么?

参考答案重编程效率会显著下降甚至失败。四个因子各司其职——Oct4维持多能性、Sox2与Oct4协同、Klf4和c-Myc推动去分化与增殖,缺一整套重编程网络就难以启动。

3胚胎干细胞几乎能分化成所有细胞,造血干细胞却只能分化成血细胞。这种分化潜力差异的背后机制是什么?

参考答案由发育阶段和基因表达状态决定。ES细胞处于最早阶段、基因表达更'开放';成体干细胞已部分分化,命运被限制在特定谱系内。分化潜力随发育逐级收窄,是干细胞世界的铁律。

14第 14 页 · 课后思考