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1、组织工程：技术与进展Tissue Engineering: Related Techniques And Progresses上海医学院 细胞与遗传医学系 左 伋一、相关技术 细胞体外培养 细胞融合 DNA和染色体介导的基因转移 干细胞分离与建立 转基因动物（一）细胞体外培养Applications of Rotary Cell Culture Research Cancer HIV Tissue Modeling Virus Vector （一）细胞体外培养Applications of Rotary Cell Culture Tissue Regeneration Liver Pancre
2、as Skin Heart Valve Nerve Cartilage Kidney Blood Blood Vessels Bone Marrow （一）细胞体外培养Applications of Rotary Cell CultureProduction Monoclonal Antibodies Polypeptides from Transformed Insect Cells Proteins, Pharmaceuticals Undiscovered Proteins from Differentiated Cultures（一）细胞体外培养（二）细胞融合细胞融合是两个（同种或不同
3、种） 活细胞紧密接触，接触部位的细胞膜发 生融合。这样，两个细胞的细胞质、细 胞器互相交流，最后完全合并成一个细 胞，通过培养，这个细胞有可能发育成 完整的生物个体，即原来两个细胞所属 物体的杂种后代，这个杂种后代有可能 兼有两个上代的一些性状。（二）细胞融合生物受精过程的实质是父本与母本 的生殖细胞（配子）互相融合。这两个 配子在形成新的合子上各自作出了同样 贡献。关键过程是两个的细胞核相互融 合。（二）细胞融合细胞融合是把细胞成分如遗传物质 从一细胞迁移或者移动到另一种细胞， 两个不同细胞的内含物混合后，创造一 种含有两个融合伴侣的全部基因的杂种 ，这样的杂种未必是稳定的或能活的。 尤其当
4、细胞是来自两个不同物种的时候 。（二）细胞融合细胞融合方法 融合本身不容易达到目的，通常还 需要使用病毒或者化学物质来进行帮助 。 如仙台病毒、PEG等融合细胞的筛选抗药性、营养缺陷和温度敏感（二）细胞融合细胞融合的应用获得具有新特征的细胞，医学如细胞 治疗（二）细胞融合（二）细胞融合（二）细胞融合三、DNA和染色体介导的基因转移 DNA介导的基因转移磷酸钙沉淀载体携带：脂质体显微注射三、DNA和染色体介导的基因转移 染色体介导的基因转移染色体直接转移微细胞技术三、DNA和染色体介导的基因转移 基因转移细胞的筛选G418 基因转移技术的应用三、DNA和染色体介导的基因转移三、DNA和染色体介导
5、的基因转移三、DNA和染色体介导的基因转移四、干细胞分离与建立五、转基因动物1974年，美国学者Jaenisch首次用显微镜注射法获得转基因小鼠。 1981年，美国科学家成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了转 基因动物技术。1982年获得转基因小鼠。 1987年，世界上第一只商业化转基因绵羊在英国著名的罗斯林研 究所诞生。这只转基因母羊的乳汁中可以分泌抗胰蛋白酶， 含量高达30毫克/升。 1989年，意大利学者用精子作为载体转移目的基因，成功地获得 了纯系转基因小鼠。 1997年2月，英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克 隆羊“多利”培育成功。 1997年10月，英国罗斯林研究所（R
6、oslin）宣布已成功克隆出3只 携带有人凝血因子基因转染绵羊。 1999年2月，上海遗传研究所宣布转基因试管牛“滔滔”诞生，其体 内被检测到带有人的血清白蛋白基因，这项成果被评为当年“中国 十大科技进展”之一。五、转基因动物 转基因动物（transgenic animal）技术 是通过遗传工程的手段对动物基因组 的结构或组成进行人为的修饰或改造 ，并通过相应的动物育种技术使得这 些经修饰改造后的基因组在世代间得 以传递和表现。五、转基因动物 可以在动物基因组的特定位点引入所设计的基因突变 ，模拟造成人类遗传性疾病的基因结构或数量异常； 可以通过对基因结构进行修饰，在动物发生、发育的 全过程研
7、究体内基因的功能及其结构/ 功能的关系； 可以在动物基因组引入病毒基因组以模拟病毒性疾病 的发病过程； 可以通过引入具有重要药用价值蛋白的编码基因，使 动物成为该药物蛋白的生产农场； 可以将所引入的DNA 片段作为环境诱变剂作用的靶 DNA，通过对它回收后的结构分析，研究诱变剂造成 DNA损伤和诱发基因突变的规律。五、转基因动物 建立转基因动物途径及其发展 （1） 受精卵原核显微注射和育种 （2） 胚胎干细胞（embryonic stem cells，ES）介导的基因转移和育种； （3） 体细胞基因转移和克隆； （4） 精子介导的基因转移和育种五、转基因动物五、转基因动物二、进展 组织工程为解
8、除病人痛苦提供了一种新 的治疗方法，更主要的是提出了复制“ 组织“、“器官“的新思想，它标志着“生 物科技人体时代“的到来，是“再生医学 的新时代“，是“一场深远的医学革命“ ；因此，组织工程学一经提出即受到各 国科学家、政府、企业界的极大重视。 二、进展 组织工作研究具有巨大的潜在经济效益 ，因此引起美国企业界的极大重视。据 不完全统计，在美国已有20多家上市公 司为组织工程开发、研究提供资金，一 些大的公司投入数千万到2亿美元进行 研究。据预测在今后几年时间内，组织 工程产品将有800亿美元的收入，成为 美国经济的支柱性产业之一。 二、进展 这一新兴的研究领域涉及到了材料学、工程 学及生命
9、科学。在医学领域，包括基础医学 的遗传学、组织胚胎学、细胞生物学、分子 生物学等；在临床医学领域包括骨科、整形 外科、胸外科、神经外科、口腔颌面外科、 五官科、普外科、康复医学等。在材料学方 面，主要涉及可降解高分子材料、陶瓷材料 ；生物衍生材料包括天然生物衍生材料和提 纯衍生材料（如胶原）等。 骨头 将骨生长因子或干细胞植入一种做成 特别形状的孔状材料中，制造新的下颌或 肢体。一种能制造胫骨的产品正处在临床 试验中。公司：Creative Biomolecules, Orquest, Sulzer Orthopedics, Biologics, Genetics Institute, Osi
10、ris Therapeutics, Regeneron。 皮肤 Organogenesis公司研制的与人类皮肤相 同的Apligraf，是第一个获得食品及药物管理 局（FDA）批准的人造组织。它最初用于治 疗腿部溃疡，也可用于治疗足部溃疡和烧伤 。公司：Organogenesis, Advanced Tissue Sciences, Integra LifeSciences, LifeCell, Ortec International。 胰脏 从猪的身上提取大量的可制造胰岛素的 细胞，将其植入包膜中，然后注入人体腹部 。这种方法已在动物身上进行了试验，在两 年内可能用于人体临床试验。公司：Bi
11、oHybrid Technologies, Neocrin, Circe Biomedical。 心脏瓣膜、动脉及静脉 一项为期10年的制造心脏的首创行 动已拉开序幕。基因改造后的蛋白质已 成功地被用于血管再生。公司：Organogenesis, Advanced Tissue Sciences, Genetech, LifeCell, Reprogenesis。 尿道 从病人身上取出软骨细胞，将它们放入 一个较小的基质中，然后植入受损的输尿管 中。从而使管壁增强，以阻止尿液回流及失 禁。该方法已处于临床试验后期。公司：Reprogensis, Integra LifeSciences。 耳软
12、骨 一种能够使膝关节软骨再生的产品 已经面市。已为一个男孩培养了一个 胸廓并在裸鼠身上制造出了人耳。公司：Genzyme Tissue, Biomatrix, Integra LifeSciences, Advanced Tissue Sciences, ReGen Biologics, Osiris Therapeutics。 牙齿 珐琅质基质蛋白被用来填充龋齿 洞，在狗身上已获得成功。几年后有 望进行人体试验。公司：Biora, Atrix Laboratories, Creative BioMolecules。 乳房 在临床使用前的研究中，几家公 司已经能够通过植入一个软骨球，制 造一个
13、装饰乳头。研究人员目前正在 试图培养一个完整的装饰乳房。公司：Reprogenesis, Integra LifeSciences。 肝脏 制成一个海绵状的包膜，然后将肝脏 细胞植入其中。已培养出一个10美分大小 的器官，但由于肝脏结构较为复杂，要培 养出整个肝脏可能要花10年的时间。公司：Advanced Tissue Sciences, Human Organ Sciences, Organogenesis 。 膀胱 波士顿儿童医院的医生已用皮 肤细胞培养出膀胱并将它们植入绵 羊体内。他们准备将同样的方法用 于病人身上。公司：Reprogenesis。 脊髓神经 科学家们正在研究神经生长因 子，并将其植入受损处，以促使神 经再生，或者将它们接种在可进行 生物降解的人工材料上并植入神经 缺损处。按此方法处理的老鼠已能 够再次行走。
