细胞工程制药方面有什么实际用处,要例子,具体些

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-03
细胞工程的应用

细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。 利用细胞工程技术进行作物育种,是迄今人类受益最多的一个方面。中国在这一领域已达到世界先进水平,以花药单倍体育种途径,培育出的水稻品种或品系有近百个,小麦有30个左右。其中河南省农科院培育的小麦新品种,具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。在常规的杂交育种中,育成一个新品种一般需要8~10年,而用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养,可大大缩短育种周期,一般提前2~3年,而且有利优良性状的筛选。前面已介绍过的微繁殖技术,在农业生产上也有广泛的用途,其技术比较成熟,并已取得较大的经济效益。例如,中国已解决了马铃薯的退化问题,日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培养无病毒微型马铃薯块茎作为种薯,实现种薯生产的自动化。通过植物体细胞的遗传变异,筛选各种有经济意义的突变体,为创造种质资源和新品种的选育发挥了作用。现已选育出优质的番茄、抗寒的亚麻、以及水稻、小麦、玉米等新品系。有希望通过这一技术改良作物的品质,使它更适合人类的营养需求。蔬菜是人类膳食中不可缺少的成分,它为人体提供必需的维生素、矿物质等。蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖,化费成本低。但是,在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节,植物细胞工程技术仍大有作为。例如,从国外引进蔬菜新品种,最初往往只有几粒种子或很少量的块根、块茎等。要进行大规模的种植,必须先大量增殖,这就可应用微繁殖技术,在较短时间内迅速扩大群体。在常规育种过程中,也可应用原生质体或单倍体培养技术,快速繁殖后代,简化制种程序。另外,还可结合植物基因工程技术,改良蔬菜品种。 在果树、林木生产实践中应用细胞工程技术主要是微繁殖和去病毒技术。几乎所有的果树都患有病毒病,而且多是通过营养体繁殖代代相传的。用去病毒试管苗技术,可以有效地防止病毒病的侵害,恢复种性并加速繁殖速度。目前,香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龙眼、核桃等十余种果树的试管苗去病毒技术,已基本成熟。香蕉去病毒试管苗的微繁殖技术已成为产业化商品化的先例之一。因为香蕉是三倍体植物,必须通过无性繁殖延续后代,传统方法一般采用芽繁殖,感病严重,繁殖率低;而采用去病毒的微繁殖技术不仅改进了品质,亩产量约提高30%~50%,很容易被蕉农接受。近年来,对经济林木组织培养技术的研究也受到很大的重视。采用这一技术可比常规方法提前数年进行大面积种植。特别是有些林木的种子休眠期很长,常规育种十分费时。据不完全统计,现已研究成功的林木植物试管苗已达百余种,如松属、桉树属、杨属中的许多种,还有泡桐、槐树、银杏、茶、棕榈、咖啡、椰子树等。其中桉树、杨树和花旗松等大面积应用于生产,澳大利亚已实现桉树试管苗造林,用幼芽培养每年可繁殖40万株。植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的变化。1960年,科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后,很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业。现在,世界兰花市场上有150多种产品,其中大部分都是用快速微繁殖技术得到的试管苗。从此,市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制。至今,已报道的花卉试管苗有360余种。已投入商业化生产的有几十种。中国对康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫罗兰等品种的研究较为成熟,有的也已商品化,并有大量产品销往港澳及东南亚地区。 自1975年英国剑桥大学的科学家利用动物细胞融合技术首次获得单克隆抗体以来,许多人类无能为力的病毒性疾病遇到了克星。用单克隆抗体可以检测出多种病毒中非常细微的株间差异,鉴定细菌的种型和亚种。这些都是传统血清法或动物免疫法所做不到的,而且诊断异常准确,误诊率大大降低。例如,抗乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)的单克隆抗体,其灵敏度比当前最佳的抗血清还要高100倍,能检测出抗血清的60%的假阴性。近年来,应用单克隆抗体可以检查出某些还尚无临床表现的极小肿瘤病灶,检测心肌梗死的部位和面积,这为有效的治疗提供方便。单克隆抗体并已成功地应用于临床治疗,主要是针对一些还没有特效药的病毒性疾病,尤其适用于抵抗力差的儿童。人们正在研究“生物导弹”——单克隆抗体作载体携带药物,使药物准确地到达癌细胞,以避免化疗或放射疗法把正常细胞与癌细胞一同杀死的副作用。单克隆抗体可以精确地检测排卵期。新一代免疫避孕药也在研制之中,其基本原理是用精子,卵透明带或早期胚胎来制备单克隆抗体,将它们注入妇女体内,人体就会产生对精子的免疫反应,从而起到避孕作用。人类体外受精技术的日趋成熟,使人类对生育活动有了较大的选择余地,促进优生优育,提高人口素质,也为不孕症患者或不宜生育的人带来福音。生物药品主要有各种疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物质,抗体等,是生物体内代谢的中间产物或分泌物。过去制备疫苗是从动物组织中提取,得到的产量低而且很费时。现在,通过培养、诱变等细胞工程或细胞融合途径,不仅大大提高了效率,还能制备出多价菌苗,可以同时抵御两种以上的病原菌的侵害。用同样的手段,也可培养出能在培养条件下长期生长、分裂并能分泌某种激素的细胞系。1982年美国科学家用诱变和细胞杂交手段,获得了可以持续分泌干扰素的体外培养细胞系,现已走向应用。 目前,人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产。精液和胚胎的液氮超低温(-196摄氏度)保存技术的综合使用,使优良公畜、禽的交配数与交配范围大为扩展,并且突破了动物交配的季节限制。另外,可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞与精子,在体外受精,然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内,繁殖优良新个体。综合利用各项技术,如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等,在细胞水平改造卵细胞,有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。特别是干细胞的建立,更展现了美好的前景。

进化

动物细胞技术(animal cell technology),有时也称细胞工程(Cytotechnology),是生物技术领域中重要的组成部分,它是利用动物细胞体外培养和扩增来生产生物产品,或者作为发现和测试新药的工具。如今这一技术已广泛应用于现代生物制药的研究和生产中。它的应用大大减少了用于疾病预防、治疗和诊断的实验动物,为生产疫苗、细胞团子乃至人选组织等产品提供了强有力的工具。   1 动物细胞技术的历史   动物细胞技术的开始:疫苗    在疫苗产业早期,往往利用动物来生产疫苗,如用家兔人工感染狂犬病毒生产狂犬疫苗,用奶牛来生产天花疫苗,用某些细菌接种到动物身上来生产抵抗该种细菌的疫苗。在1920年至1950年,已经开发了多种病毒或细菌疫苗,如伤寒疫苗、肺结核疫苗、破伤风疫苗、霍乱疫苗、百日咳疫苗、流感疫苗和黄热病疫苗等。    早在1950年代,已经能够利用动物细胞培养技术来生产病毒。先在反应器中大规模培养动物细胞,待细胞长到一定密度后,接种病毒,病毒利用培养的细胞进行复制,从而生产大量的病毒,这一突破是动物细胞技术或细胞工程的真正开始。基于动物细胞技术生产的病毒疫苗包括减毒的活病毒,或是灭活的病毒。在过去的30多年时间内,用动物细胞技术生产的疫苗挽救了几百万人和动物的生命。1950年至1985年期间,细胞工程及其他技术的进步,生产了多种人用疫苗来预防脊髓灰质炎、麻疹、腮腺炎、风疹、乙肝和带状疮疹等,并用于生产多种兽用疫苗(表1)。 表1 动物细胞培养技术生产的疫苗---------------------------------------------------------------- 人用疫苗 兽用疫苗----------------------------------------------------------------狂犬病疫苗 风疹疫苗 乙肝疫苗 口蹄疫疫苗腮腺炎疫苗 脊髓灰质炎疫苗 带状炮疹疫苗 Marek`s病疫苗甲肝疫苗 黄热病疫苗 腺病毒疫苗 假性狂犬病疫苗脑炎疫苗 麻疹疫苗 日本脑炎疫苗 犬细小病毒登革热疫苗----------------------------------------------------------------   在动物细胞技术早期,一般培养原代细胞,例如,生产脊髓灰质炎疫苗的细胞取自猴肾,细胞培养几天后用病毒感染,扩增大量病毒用于制备疫苗。虽然动物细胞技术发展迅猛,大大降低了实验动物的用量,提高了生产效率,但由于原代细胞增殖能力有限,一般只能通过简单增加动物的数量来增加产量。而使用具有无限增殖潜力的细胞系,则使疫苗生产得到飞跃。某些来自人体或动物体内的细胞,在一定条件下的体外培养后,可以获得无限增殖的潜力,用它们来生产疫苗可以大大降低实验动物的用量。更为重要的是,用动物细胞体外大规模培养技术生产的疫苗可以保证质量,因为所用的细胞性质均一,经过严格的安全检验,克服了动物个体间的差异产生的疫苗质量不稳定的问题,并且大大降低了来自动物的病原体传染给使用者的可能性。    用类似的细胞培养技术可生产酶、细胞因子、抗体等生物制品,而先决条件是能够获得可分泌目标蛋白的细胞系。但是,在基因工程技术出现之前,细胞表达蛋白的水平很低,因而用这种工艺生产蛋白制品产量低、成本高,因此早期的动物细胞技术只用于疫苗及少量的干扰素和尿激酶的生产。    新技术的出现和进步促进了动物细胞技术的应用    1970年代的两项划时代的科学发现——基因重组技术和杂交瘤技术大大促进了动物细胞技术的进步以及在工业领域的应用,使得动物细胞大规模培养技术在生产疫苗,尤其在生产天然的用于诊断和治疗疾病的生物制品中具有举足轻重的作用。表2列出了用细胞培养技术生产的产品,包括治疗心肌梗塞的t-PA,治疗囊性纤维化的DNases,治疗贫血的EPO,治疗血友病的凝血因子VⅢ和IX,治疗癌症和病毒性疾病如乙肝的干扰素,以及治疗身材矮小的人生长激素。动物细胞技术还用于生产许多诊断和治疗疾病的单克隆抗体。用于生化检测的单抗有几千种,而单抗用于人体疾病治疗是近几年来生物制药的一个重要领域,有几十种单抗药物正处于临床试验中。从1986年FDA批准第一种单抗治疗药物——用于器官移植治疗、可以抑制排斥反应的抗CD3单克隆抗体OK-T3以来,已有9种治疗用单抗药物获得FDA批准。另外,许多将病毒的抗原决定簇基因转染到宿主细胞体内,用于生产安全性更高、疗效更好的基因工程疫苗也正在开发之中。表3为正在开发中的产品。 表2 动物细胞培养技术生产的治疗用生物制品---------------------------------------------------------------- 生物制品 适用症----------------------------------------------------------------组织型纤溶酶原激活剂(t-PA) 肺部栓塞和急性心肌梗塞干扰素-alpha 癌症和病毒性疾病如乙肝干扰素-gamma 肉芽肿性疾病、病毒性疾病加湿性丙肝、癌症凝血因子IX(factor IX) 血友病B促生长索 矮小病DNase 囊性纤维化单抗Orthoclone (OK-T3) 移植排斥单抗ReoProTM(Abciximab) 高危险血管成型术单抗Rcmicade (infliximab) 局限性回肠炎,瘘管单抗SynagisTM(palivizumab) RSV感染单抗Herceptin(trastuzumab) 乳腺癌组织工程软骨CarticelTM 修复软骨组织促红细胞生成素(EPO) 与肾性疾病、肿瘤和艾滋病相关的贫血干扰素-beta 癌症、多发性硬化症凝血因子Ⅷ(factor Ⅷ) 血友病A人生长激素 儿童生长缺陷 粒细胞集落刺激因子(G-CSF) 嗜中性白血球减少症葡萄脑苷脂酶 I型Gaucher`s病单抗Panorex 结肠癌单抗RituxanTM(Rituximab) 非霍奇金淋巴瘤单抗Simulect(basiliximab) 移植排斥单抗Zenapax(Dalizumab) 移植排斥组织工程皮肤Apligraf 深度溃疡、顽固性溃疡抗体诊断试试 各种疾病的体内成像试剂, 例如结肠癌、前列腺癌、乳腺癌 的定 位,各种疾病的体外检测,如早孕, 乙肝、艾滋病等检测----------------------------------------------------------------表3 正在开发的用动物细胞培养技术生产的部分生物制品----------------------------------------------------------------产品 适用症----------------------------------------------------------------凝血因子Ⅶ,因子Ⅸ 血友病血小板生成素 血小板增殖各种白细胞介素 癌症、血液细胞疾病、炎症等疫苗 艾滋病疫苗,多价或单价疫苗等单克隆抗体,包括 治疗和诊断癌症、脓毒症、风湿性关节炎、自身免疫基因工程单克隆抗体 性疾病、结肠炎、器官移植免疫排斥抑制剂等等基因治疗载体 基因治疗癌症、囊性纤维化疾病等的载体组织工程产品 生物人靠组织或器官生长因子和激素 癌症、伤口治疗、传染性疾病、骨髓移植、 生长紊乱、多囊性 卵巢疾病滤泡刺激激素 不孕症尿型纤溶酶原激活剂 溶解血栓( u-PA)CD4免疫粘附剂 艾滋病可溶性受体 癌症、传染性疾病、炎症、脓毒症干细胞或体细胞扩增、 干细胞治疗,如治疗帕金森综合症、细胞治疗 糖尿症 、阿尔茨海默病等,免疫细胞治 疗,如癌症、乙肝、艾滋病等的治疗----------------------------------------------------------------   为什么选择动物细胞来生产生物制品    有多种宿主系统可供DNA重组技术选择,来表达目的蛋白。常见的宿主系统有:细菌、酵母、霉菌、丝状真菌、植物细胞、哺乳动物细胞以及动、植物。各种表达系统各有利弊,主要应考虑产品的特性来选择。细菌等原核表达系统繁殖快、易于培养,但表达的蛋白质缺乏转录后的修饰,如缺乏蛋白质限制性酶切位点、二硫键、特殊的糖基化、磷酸化、酰胺化作用于及形成天然蛋白质精确的三维结构的环境等。而许多蛋白的生物活性与转录后的修饰有关,并且原核系统表达的蛋白一般为胞内产物,需要破碎细胞才能提取产物,给产物的分高纯化带来困难,同时还容易受到外源毒素的污染。而真核表达系统表达的蛋白具有转录后的修饰作用,与人体自身分泌的天然蛋白无论在结构和功能上都非常近似(因而美国FDA倾向在21世纪都采用真核表达系统生产蛋白质药物),几乎所有用原核细胞表达的蛋白均可采用真核表达系统生产,反之则不尽然。并且,用动物细胞表达系统表达的蛋白都是胞外分泌的,产物的分离纯化过程非常简单,但是,由于细胞大规模培养技术比较复杂,目前仍处于发展完善阶段,因而许多重组蛋白仍选用原校表达系统生产。    原核表达系统一般用于小分子、结构简单的蛋白生产,蛋白转录后无需修饰,如胰岛素。而真核表达系统主要用于生产大分子、结构复杂的蛋白,并且转录后的修饰对蛋白的生物活性具有重要影响,如组织型纤溶酶原激活剂(tPA)、促红细胞生成素等(EPO)。    某些蛋白既可用原核表达系统,也可用真核表达系统来生产,如a-干扰素、人生长激素等,它们不需要转录后的修饰便具有生物活性。在这种情况下,应综合考察生产的经济成本和技术难易等因素来选择表达系统。表4列出了各种表达系统的优缺点。 表4 生产量组蛋白的各种表达系统的一般特点------------------------------------------------------------------------- 酵母和丝状真菌 细菌 大肠杆菌 动物细胞-------------------------------------------------------------------------蛋白结构的正确性(正确 不定 不定 不定 确定折叠、二硫键正确配对等)N未端甲硫氨酸的去除 确定 不定 不定 确定胞外分泌型产物 不定 不定 极少 确定蛋白转录后的修饰, 不定,但糖基化组 没有 没有 有 如糖基化 成和结构与哺乳动 物细胞表达的蛋白 不同 培养时间 几天 几十小时 几十小时 几周-几月----------------------------------------------------------------------------   今天动物细胞技术已经在生物制药领域发挥了巨大作用,由动物细胞大规模培养技术生产的产品在生物高技术产品中的销售额在1990年便已超过50 %。更为重要的是,许多细胞工程产品在以前不可能获得足够的数量用于治疗,或者生产成本极其昂贵!

实际意义~没有

  • 细胞工程制药方面有什么实际用处,要例子,具体些
    答:回答:动物细胞技术(animal cell technology),有时也称细胞工程(Cytotechnology),是生物技术领域中重要的组成部分,它是利用动物细胞体外培养和扩增来生产生物产品,或者作为发现和测试新药的工具。如今这一技术已广泛应用于现代生物制药的研究和生产中。它的应用大大减少了用于疾病预防、治疗和诊断的实验动物,为生...
  • 细胞工程技术在生物制药行业中的应用
    答:细胞工程技术是生物制药行业中的重要应用之一。通过细胞工程技术,可以生产出具有特定功能的蛋白质、细胞因子或其他生物活性物质,这些物质可以用作药物或疫苗。细胞工程技术的应用包括以下方面:细胞培养技术:通过细胞培养技术,可以生产出大量的具有特定功能的细胞。这些细胞可以在实验室或生产车间中进行培养,...
  • 细胞工程制药发展前景
    答:细胞工程制药作为现代生物技术的重要分支,其发展潜力不容小觑。通过大规模工业化生产,它能够满足对天然稀有药物的大量需求,而且其产品以其高效性和对疾病的高度针对性而备受瞩目。这无疑预示着细胞工程药物将对制药工业带来深刻的变革,其在医疗保健领域的应用前景广阔,将为人类健康带来革命性的提升。近半...
  • 细胞工程技术细胞工程的重要应用
    答:在动物领域,胚胎工程的应用尤为突出,它帮助科学家快速繁殖出优良、甚至濒危的物种,为物种保护和遗传资源的保存提供了有力支持。细胞培养技术进一步拓展了细胞工程的应用范围,通过生产活性产物和药品,细胞工程在生物制药领域发挥了重要作用,推动了新药研发和医疗技术的进步。此外,细胞工程技术也用于新型动...
  • 举一例子说明植物细胞工程在制药工业上的应用
    答:人参的培养。培养出的人参,不仅生长周期短,而且营养价值高于野生的人参。大体步骤是 :脱分化——愈伤组织——植物细胞培养 个人理解,如有错误尽情原谅
  • 生物技术在制药中有那些应用?
    答:(1)基因工程制药,利用基因工程技术可生产出具有生理活性的肽类和蛋白质 类药物,基因工程疫苗和抗体,还可建立更有效的药物筛选模型,改良现有发 酵菌种,改进生产工艺,提供更准确的诊断技术和更有效的治疗技术等。随着 基因技术的发展,应用前景会更广阔。(2)细胞工程和酶工程制药 该技术的发展为现代...
  • 动物细胞和植物细胞工程制药探讨论文
    答:应用植物细胞及组织培养,具有杂质少、提取简单、有效成分含量高和培养周期短的优势。植物细胞工程制药目前主要体现在组织及细胞培养、遗传特性改造以及转基因植物等方面。 3.2、植物细胞工程大规模培养 最早提出应用植物大规模提取天然药物的是20世纪50年代美国的科学家,他们从多升发酵罐中得到了大量药用成分呋喃色酮。我国...
  • 动物细胞培养在生物制药领域中的应用与意义是什么?
    答:◆动物细胞培养技术与制药 牛血清在细胞培养中的作用及产生的常见问题 现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程,这些技术的发展几乎都与细胞培养有密切的关系,特别是在生物医药领域,细胞培养更具有特殊的作用。比如基因工程药物或疫苗在研究生产过程中很多都是通过细胞培养来实现的,基因工程...
  • 细胞工程的好处
    答:医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。21世纪合成生物学的发展,采用计算机辅助设计、DNA或基因合成技术,人工设计细胞的信号传导与基因表达调控网络,乃至整个基因组与细胞的人工设计与合成,从而刷新了基因工程与细胞工程技术,并将带来生物计算机、细胞制药厂、生物炼制石油等技术与产业革命。
  • 你认为植物细胞工程制药技术由哪些方面的技术方法,阐述其技术原理与特...
    答:植物细胞工程制药技术由哪些方面的技术方法,其技术原理与特点如下:1、植物细胞工程的基本技术:植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术、植物细胞的全能性。植物细胞工程指已经分化的细胞,仍具有发育成完整个体的潜能。2、原因特点:生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为...