1、 細胞培養技術原理與應用研究進展：鵬 學號：158033038 專業：流行病與衛生統計學摘要：細胞培養是指將采集體組織的細胞模擬體生長環境，放置在無菌、一定營養條件、適宜的溫度與酸堿度下，使其生長、繁殖，并維持其結構和功能的一種技術，已成為生物、醫學研究與應用廣泛采用的技術方法。文章對細胞培養技術的應用作一綜述。關鍵詞：細胞培養；應用；研究進展細胞是構成機體的基本單位，是生命活動的基本單位。一切有機體（除病毒）都是由細胞組成的。細胞具有獨立的、有序的自控代體系。因此，對細胞的深入研究是揭開生命奧秘、征服疾病的關鍵。細胞培養是指將采集體組織的細胞模擬體生長環境，放置在無菌、一定營養條件、適宜的溫

2、度與酸堿度下，使其生長、繁殖，并維持其結構和功能的一種技術。細胞培養技術的優點是可以直接觀察活細胞的形態結構、生命活動與其變化；提供大量生物性狀相似的試驗對象，特別是研究大型動物（奶牛）時具有耗資少的優點。但模擬體環境仍與實際有很大的差異，因此利用細胞培養技術的試驗結果不可以輕易做出與體等同的結論。動物組織（細胞）培養開始于20世紀初，現已成為生物、醫學研究與應用廣泛采用的技術方法1 。隨著細胞培養技術的不斷發展，現在也廣泛應用于動物生產研究。20 世紀 60 年代，該技術應用于水產動物的病毒分離和純化，對于魚類疾病的防治具有重要作用。近年來研究發現單一種子細胞難以完成構建復雜組織的需要，因此

3、產生了聯合培養細胞技術。聯合培養下的細胞之間存在著精細的相互調控關系，因而更符合仿生學的原理且更有利于種子細胞的增殖與分化，為復雜的細胞誘導分化以與體外組織構建提供了新思路、新方法2 。1 細胞培養細胞培養是將活體組織或細胞從試驗動物體取出，放在模擬體生存環境的體外環境（無菌、適溫、營養豐富）中，使高體細胞生長、發育的一種方法。按照培養的結構成分不同，將其分為組織培養、細胞培養與器官培養等。根據細胞是否在支持物上生長，將其分為貼壁型和懸浮型。一般來說，圓形細胞如淋巴細胞屬于懸浮型，而胞體梭型（成纖維型細胞）、扁平不規則（上皮型細胞）等屬于貼壁型，貼壁型細胞必需貼附在支持物表面生長。細胞培養開始

4、于 1906 年，Harrison 用蛙新鮮淋巴液培養蛙胚神經組織 4 周，首次成功地利用體外培養液培養神經元，標志著組織細胞的體外培養模式的基本建立。隨著細胞培養技術的不斷發展和完善，20 世紀 50 年代進入繁盛階段，細胞培養逐漸被基礎研究與應用領域所應用，特別是在醫學領域得到迅速的發展。目前，細胞培養技術已經涉與到生物學、農業、環境保護等領域 3 。目前，在細胞培養過程中，只能根據離體細胞的特點和培養條件，提供滿足其生長和發育的一些基本生理條件。必須在無菌條件下進行，細胞感染微生物后，會因被奪營養物質而導致細胞生長緩慢或停滯，甚至死亡。需要提供適宜的溫度和pH，一般哺乳動物細胞培養的溫度

5、控制在37 ，魚類的溫度要低一些。溫度過高或過低時，均不利于細胞生長甚至會導致細胞死亡。動物細胞最適宜pH一般控制在 7.27.4，在此圍細胞生長活躍，增殖速度快，如果過低或過高性，細胞會因為細胞膜受損而死亡。細胞離體培養技術的關鍵是細胞培養液的設計，理想的細胞培養液可以同時解決細胞離體培養所需要的pH、滲透壓、營養物質、調節物質的全部需要。細胞培養液中需含有細胞增殖、生長所需要的各種營養物質。如提供能量的物質（N源、C源）、代調節控制的物質（無機鹽、維生素、激素）。另外，在細胞培養過程中需要提供一定量的氣體（O2和CO2）。CO2具有調節pH和緩沖的作用，一般提供 5% CO2。2 細胞培養

6、技術的應用研究2.1 在病毒學中的應用培養細胞為病毒的增殖提供了場所，細胞是分離病毒的基質，體外培養細胞無抗體與非特異頡頏物質的影響，而且對病毒的敏感性較體細胞高，可采用離心感染法或提取病毒核酸進行感染，并以細胞打孔器協助感染擴大病毒感染的宿主圍，使病毒感染指標容易觀察，光學顯微鏡下就可見到包涵體、細胞融合等現象，同時也便于用分子病毒學技術進行檢測。乙肝病毒（BV）的感染可引發急、慢性病毒性肝炎，還與肝硬化、肝細胞癌的發生和發展有密切關系。肝源細胞模型對研究BV生物學特性、BV的致病機制、BV基因組的復制、表達和調控、體外抗病毒藥物的篩選發揮了重要作用，大大促進了對 BV的研究4。通過細胞培養

7、技術，可了解豬輪狀病毒的培養特性，建立其分離方法以與FQ-PCR檢測方法，為研發診斷試劑盒和疫苗奠定基礎。使用細胞培養研究魚類病毒可以減少隱性感染機率和個體差異引起的誤差，使試驗結果更加準確迅速，可建立細胞株（系）分離和鑒定魚類病毒，進行生物學、病理學和流行病學研究，具有非常重要的意義5-6。2.2 在腫瘤學中的應用腫瘤是機體在致癌因子的作用下，組織中的細胞失去對其生長的正常調控，導致其克隆性異常增生而形成的新生物。目前對于各種癌癥還沒有有效的藥物來治療，腫瘤研究的首要任務是明確致癌機制。細胞培養技術使研究人員能夠清楚地認識正常細胞、癌前病變細胞、生命有限的腫瘤細胞以與完全轉化或永生化的腫瘤細

8、胞的生物學特征，這些逐級進化的細胞是體外研究多階段致癌機制的基礎。體外血管模型主要研究血管的生理和病理以與藥物的作用，根據培養方式不同可以分為二維和三維血管7-8。徐燕等利用人卵巢癌（ODMCs）微血管皮細胞的培養用抗CD31 的免疫磁珠與皮細胞特異性結合的原理，分離獲得了高純度可傳代并具有體外二維管腔樣結構形成特性的 ODMCs，建立起簡便快速的卵巢癌微血管皮細胞體外培養體系，為后續研究卵巢癌抗血管生成提供了良好的試驗材料9。馬曉雯等建立一種有效培養人肺腺癌A549Sphere細胞的方法，并在A549 Sphere 細胞中初步證明了人肺腺癌中可能存在腫瘤干細胞，這些Sphere細胞可富集干細

9、胞樣細胞，抗化療藥物的能力也增強。不僅為分離A549細胞中的腫瘤干細胞提供一種可能的有效途徑，也為理解臨床肺腺癌治療的耐藥性提供了新思路10。2.3 在藥理學中的應用細胞培養在藥理學中的應用比較廣泛。通過培養細胞的生長曲線可計數細胞增長的絕對指數，從而可以直觀地了解細胞生長與死亡的動態變化，一般用于檢測各種藥物對細胞生長的影響。利用培養細胞的放射自顯技術，研究細胞的物質代、動態變化和細胞周期等，對于藥物作用機制的研究有重要作用。細胞培養可用于抗動脈粥樣硬化、血糖等藥物的研究等應用。目前，體外培養活的心肌細胞已經廣泛應用于藥理學方面的研究。此方法通過對心肌細胞的培養，可以觀察各種藥物對其直接作用

10、和對活細胞影響的動態過程，深入研究藥物對心肌細胞的離子轉運的影響，建立各種心肌細胞損傷模型，利于探討藥物的作用機制。此外，還具有簡便、準確、快捷、節約動物和藥品等特點，可大幅提高研究效率。陽海鷹等利用試驗建立的新生小鼠心肌細胞體外培養方法，結果表明，單細胞收獲率和心肌細胞純度高，心肌細胞搏動時間長；并應用此細胞模型觀察了鐮刀菌毒素丁烯酸酯（BUT）對心肌的毒性作用，證明具有結果穩定，重復性好等優點11。這不僅為毒理學，還為藥理學研究提供了一個較好的實驗模型。2.4 在動物生產中的應用細胞培養作為細胞生物學乃至生物學研究的重要技術，在生物領域中占有重要地位。動物組織（細胞）培養開始于20世紀初，

11、發展至今已成為生物、醫學研究與應用廣泛采用的技術方法，目前這項技術也廣泛應用于動物生產的研究。球蟲是一類寄生于雞等動物腸道上皮細胞引起的一種原蟲，廣泛分布于世界各地，是目前危害養雞業的重要疾病之一。而細胞培養為球蟲研究提供潔凈無污染的環境，為研究抗球蟲藥物的作用機制、活性以與球蟲的發育、行為、結構、免疫、遺傳、細胞化學和生物化學等方面提供更有效的研究工具12。在魚類方面，利用細胞克隆技術可以培育出新品種，還可以通過細胞培養技術對于魚類病毒的分離、鑒定和增殖，病毒抑制和復制途徑的阻斷等方面具有重要作用。Nicolajsen 等證明，虹彩病毒在BF-2、EPC、CHSE-214、RTG-2、FHM

12、等5種細胞系均有較好的繁殖，這為研究宿主和病原之間的機理提供了幫助13。凱等研究通過獲得較高純度的牦牛子宮肉阜上皮細胞并進行培養，可為牦牛胎兒與母體之間的相互調控與物質運輸提供簡捷的研究平臺14。2.5 在其他方面的應用細胞培養技術可用于有毒物質的毒性機理的研究。可利用體外培養動物細胞來研究氟化物的毒性機制15。木脂素類、黃酮等活性物質是植物的次生代產物，其具有抗腫瘤、抗氧化等多種功能，現在可以利用細胞培養技術從植物細胞獲取。利用連翹葉子的懸浮細胞可進行培養提取木脂素；可利用銀杏液體懸浮細胞培養生產黃酮、藥材金鐵鎖細胞培養生產皂苷等16-21。除此之外，細胞培養在生產疫苗方面也做出了貢獻。法國

13、巴斯德研究所和美國西奈山醫學中心就在哺乳動物細胞中成功表達了乙肝表面抗原。我國也成功研制了由中國倉鼠卵巢細胞（CHO）細胞系表達的基因工程乙肝疫苗。3 小結細胞培養技術經過不斷的研究和完善，已經成為實驗室常用的研究方法，廣泛應用于農業、醫藥學等領域。目前，動物細胞培養可以降低試驗成本、避免浪費等優點也逐漸應用于在動物生產中。但細胞培養只是在模擬機體的生理環境，使細胞維持生長、繁殖的技術，相對于機體這個系統來講，存在很大的差異，會導致細胞或組織的形態或功能發生不同程度的改變，因此試驗的結果不能等同于在體研究的結果。參考文獻1勇.細胞培養在水產養殖中的應用J.才", 2011 (18)：

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