细胞融合论文

班级：生工（2） 学号： 姓名：

摘要：细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础技术已在农业、医药、环保等领

域得到了迅速发展和应用。文章综述了细胞融合技术中的常用方法：仙台病毒、诱导法、聚乙二醇/ 化学诱导法、电融合诱导法、激光诱导法及此技术的最新研究进展：基于微流控芯片的细胞融合技术、高通量细胞融合芯片等，并对它们的优缺点进行讨论。并综述了有利于细胞融合技术完善的基础理论研究：细胞同步性和单 方的染色体丢失现象。同时提出了未来研究方向的设想。

关键词：细胞融合；应用研究；常用方法；基础理论研究；设想 正文：

细胞融合技术是20世纪60年代迅速发展起来的一项新兴细胞工程技术。细胞融合

(cell fusion)也称细胞杂交( cellhybridization) 、原生质体融合(protoplast fusion)或体细胞杂交(somatic hybridization), 是指细胞通过介导和培养, 在离体条件下用人工方法将不同种的细胞通过无性方式融合( 合并) 成一个核或多核的杂合细胞的过程

[1]细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌肉骨骼胎盘的发育。

[2肿瘤发生、干细胞介导的组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段。 [3]被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物学,特别是在单克隆抗体。 [4] 动植物远缘杂交育种方面具有重要意义。

一.细胞融合的常用方法

1生物法

自从发现活的仙台病毒可在体内介导癌细胞融合后,人们又实现了利用灭活的病毒促进动物异种细胞融合,从而打破了细胞融合的种属屏障,推动细胞融合技术跃上新台阶。解决病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异等问题是病毒诱导细胞融合新的研究方向。 2 化学法

盐类融合法。此法是应用最早的诱导原生质体融合的方法。盐类融合剂对原生质体的破坏小。今后研究应提高其融合率,使其对液泡化发达的原生质体能够诱发融合。

高钙和高pH值融合法。Keller 首先发现高Ca2 + 和高pH值可以诱发融合。Melchers 用此法将烟草种内2 个光敏感突变体诱导融合成功并获得100 余株体细胞杂种。提高该方法的使用范围是亟待解决的问题。

聚乙二醇融合法(PEG法) 。加拿大籍华人高国(1974) 用聚乙二醇(PEG) 为融合剂诱发大豆与大麦、大豆与玉米、哈加野豌豆与豌豆的融合。此法比病毒更易制备和控制,活性稳定,用PEG作为病毒的替代物诱导细胞融合。在PEG诱导细胞融合的有效浓度范围内(50 %～55 %) 对细胞的毒性应进一步减小。 3 物理法

电脉冲诱导细胞融合技术。该技术融合效率高,是PEG的100 倍,操作简便、快速,对细胞无毒无害,可在显微镜下观察融合全过程。

激光融合技术。1987 和19 年德国海德堡理化研究所采用准分子激光器使油菜原生质体融合,从开始照射到完成融合仅需几秒钟。该法可选择任意两个细胞进行融合,易于实现特异性细胞融合,作用于细胞的应力小,定时定位性强,损伤小,参数易于控制,操作方便,可

利用监控器清晰地观察整个融合过程,实验重复性好,无菌无毒性,但它只能逐一处理细胞。

此外常用的物理法还有空间细胞融合技术、离子束细胞融合技术、非对称细胞融合技术等，在此就不细说,很多文献对此有所论述。

二.细胞融合技术的最新进展

1 基于微流控芯片的细胞融合技术

随着微机电系统(MEMS) 技术和微加工技术的发展, 微电极阵列的设计加工制作也日趋成熟, 加之微通道网络可以整合到生物芯片之上, 这将使得微流控系统成为细胞融合的理想平台, 利用微流控系统可以按照预定的要求大量融合异种细胞。目前, 基于微流控芯片的细胞融合技术已成为细胞融合技术研究的重点领域。

思德博格等研究人员已经在微流控系统中实现了单个成对细胞的融合。他们的成功证明了利用微流控技术使细胞之间可以实现可控融合。这种可控的融合势必对于未来杂交瘤细胞的制备、克隆技术以及对基因表达的研究方面产生巨大的影响。利用基于芯片技术的微流控系统不仅可以实现对细胞甚至单个细胞的操控, 比如转移、定位( 移动到指定的位置) 、变形等; 也可以同时输送、合并、分离和分选大量细胞; 细胞融合在芯片上可以通过并行或快速排队的方式实现。此外由于在微通道内的腔体容积很小, 所以会大幅减少细胞融合中所需的细胞数量,同时细胞融合率和杂合细胞的成活率会大大提高。

2 高通量细胞融合芯片

高通量细胞融合芯片利用微电极阵列在细胞融合芯片的微米范围内(10 um～40 um)产生的高强度高梯度辐射电场, 使得细胞融合芯片中的细胞在此特殊辐射电场的作用下产生介电质电泳力, 精确处理和刺激预定的细胞目标; 从而使目标细胞按照预先设计的方向( 细胞可以以任何预先设计好的方向) 以预定的速度可以使不同种的细胞以不同的速度定向) 移动, 从而可以按照设计要求准确地大批量地得到目标细胞配型; 集成微电极阵列的微流控系统,可以方便灵活地实现对细胞的操作、隔离和转移。由于在微通道内微电极间距可以做得很小,因此获得同样强度的辐射电场强度只需施加较低电压的交变电场和脉冲就可以了, 不用加载昂贵的高电压发生装置。而且高通量细胞融合芯片可以与化学诱导融合、电诱导融合等方法相互结合,比如: 在细胞融合缓冲液中加入少量的PEG 可大大提高细胞的融合率。此外,二价阳离子( 例如: Ca2+) 以及蛋白酶(protease)对细胞的预处理, 融合率也可大幅提高。

三.问题及展望

为了进一步完善细胞融合技术，必须开展有关细胞生物学、细胞遗传学等基础理论的研究。一些细胞融合技术在技术进一步完善的同时，还应开展不同方法对细胞生理、遗传等影响的研究。如精卵融合是有性生殖中最为关键的事件之一,已经发现多种蛋白质涉及到这个重要的过程, 主要包括卵子表面的CD9、GPI锚定蛋白和整合素等, 精子表面的附睾蛋白DE、Izumo 和ADAM 家族成员等, 它们通过特异性的识别和结合而辅助完成了精卵融合，因此对该过程分子机制的理解具有十分重要意义。了解细胞与细胞融合的机理有望对诸如细胞凋亡、神经系统发生、肿瘤发生、干细胞生物学等生命现象作出诠释,对癌症及传染病进行有效的防护和治疗。但我们做的确实不够。

虽然，各种不同的原生质体无论其亲源关系远近，利用现在的技术一般都能被诱导融合，但在细胞周期中同步化程度却有着巨大差异，染色体单向消失是不亲合的标志。同时在体细胞杂种的不亲和反应中应当注意到细胞核与细胞质以及细胞器与细胞器之间的相互作用。端粒的长度反映着细胞复制史及复制潜能,因此被称作细胞寿命的“ 有丝钟”，因此我想端粒的结构与细胞周期的长短有一定关系，不过还没有文献资料指出它们之间的联系，细胞

融合技术与现代分子生物学和基因工程的技术相结合可能有助于在方面取得突破。

细胞工程核心技术的细胞融合技术与新兴的微流控技术的交汇,有望为细胞融合技术带来一次新的，毕竟计算机与生物是分不了家的。

[1] 李志勇. 细胞工程.北京：科学出版社，2003.

[2] 王克明.细胞融合技术及其进展.浙江科技学院学报.2006.6(12)：113—116. [3]赵志强，郑小林，张思杰等.细胞融合技术.生物学通报.2005.40(10)：40—41. [4]霍乃蕊,韩克光. 细胞融合技术的发展及应用.激光生物学报.2006.15(2)：209—213.

[5]郭晓强，杨彩卿. 精卵细胞融合分子机制.细胞生物学杂志. 2007, 29: 361-3 [6] 夏镇澳.植物原生质体融合研究的近况. 植物生理学通讯.1985, 4：13—18 [7] 甄蕾. 端粒、端粒酶与细胞永生化. 口腔领面外科杂志.2008,18(4)：285—287