从社会中来

在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能 不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？

【提示】可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。目前,科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养,以获得适合临床上使用的人造皮肤。

第1小节

旁栏思考题

进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？

【答案】用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白晦就会失去活性。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，所以用胃蛋白酶不行。

思考 •讨论

1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？

【答案】细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，増殖能力越强，所以更容易培养。

2. 动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？

【提示】可以从培养的原理，所需的营养条件、环境条件以及培养的过程等方面进行分析比较。

练习与应用

一、概念检测

1. 判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。

(1) 培养环境中需要O2，不需要CO2。(×)

(2) 细胞要经过脱分化形成愈伤组织。(×)

(3) 培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清。 (√)

(4) 培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖。 (×)

2. 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是 (A)

A. 干细胞是从胚胎中分离提取的细胞

B. 造血干细胞可以分化为各种血细胞

C. 不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的

D. 由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用

二、拓展应用

现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。

(1)由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施？

【答案】像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HA(Human Leukocyte Antigen，人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。

(2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？

【提示】该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。

第2小节

旁栏思考题

19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？

【答案】病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。

思考 •讨论

1. ADC的抗体和药物各具有什么作用？

【答案】抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如*伤靶细胞。

2. 除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？

【提示】可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。

3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？

【提示】单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异性识別的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的*伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。

4. 单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。

【提示】单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤；曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例,用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。

练习与应用

一、概念检测

1. 下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述，错误的是 （C）

A. 它们的原理都涉及细胞膜的流动性

B. 都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合

C. 融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞

D. 前者主要为了获得细胞产品，后者主要为了获得杂种植株

2. 科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是 （A）

A. 利用该单克隆抗体可以诊断是否感染 SARS病毒

B. 体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体

C. 将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞

D. 将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体

二、拓展应用

假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。

【提示】可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎,研究其发育机制,甚至可能培育出新的物种。但是,日前相关技术还不成熟,存在融合率低、胚胎死亡率高等问题,并且还可能带来些伦理方面的问题。

第3小节

思考 •讨论

1. 在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？

【答案】为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。

2. 你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了 100%的复制吗？为什么？

【提示】克隆动物绝大部分DNA来自体细胞供体(核供体)动物的细胞核，但其细胞核外的DNA，即线粒体中的DNA同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆动物不是对核供体动物进行完全相同的复制。

此外，即便动物的遗传基础完全相同，但由于动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同，所以从这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行100%的复制。

3. 体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相 比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。

【提示】利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。日前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异,这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。

到社会中去

我国科学家已成功地克隆了牛、羊和猪等多种哺乳动物，这些研究成果目前已经转化为生产力了吗？请你查阅资料、专利文献等，了解以下信息：哪些成果已经在生产实践上得以应用，其经济价值如何？哪些成果还没有在生产实践中得到推广，其限制因素是什么？

【提示】根据査阅资料了解的信息，分析回答问题。

练习与应用

一、概念检测

1. 假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生”的方案中可行的是 （D）

A. 将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育出新个体

B. 将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育岀新个体

C. 将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体

D. 将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，经孕育培育出新个体

2.2017年，某国批准了首例使用细胞核移 植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。

据图分析下列叙述错误的是 （C）

A. 该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作

B. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代

C. 卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”

D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因

二、拓展应用

1.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大 熊猫及其生存环境。对此你有什么看法？

【提示】是否赞成克隆大熊猫,学生的回答只要言之有理,就应该予以支持,并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究,都应该保护好大熊猫的生存环境,否则即使成功克隆了大熊猫,它们没有适宜的生存环境,也可能走向灭绝。

2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动 物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究考认为，克隆动物的端粒比较短， 基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的；或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据，你也可以调査克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。

【提示】在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。