動物細(xì)胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史
19世紀(jì)30年代,科學(xué)家們相繼在肺結(jié)核、天花、水痘、麻疹等**患者的病理組織中觀察到多核細(xì)胞。19世紀(jì)70年代,科學(xué)家們在蛙的血細(xì)胞中也看到了多核細(xì)胞的現(xiàn)象,但是由于受當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制,人們對這一現(xiàn)象并沒有給予足夠的重視。1958年,日本科學(xué)家崗田用滅活的仙臺病毒誘導(dǎo)人的腹水癌細(xì)胞融合成功。后來科學(xué)家們又成功地誘導(dǎo)了不同種動物的體細(xì)胞融合,并且能將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成活。隨著細(xì)胞融合技術(shù)的不斷改進(jìn),現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、**學(xué)、病毒學(xué)等多種學(xué)科的研究工作中。
通過培養(yǎng)和誘導(dǎo),兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞合并成一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過程稱為細(xì)胞融合(cell fusion)或細(xì)胞雜交(cell hybridization)。
基因型相同的細(xì)胞融合成的雜交細(xì)胞稱為同核體(homokaryon);來自不同基因型的雜交細(xì)胞則稱為異核體(heterokaryon)。
同種細(xì)胞在培養(yǎng)時(shí)2個(gè)靠在一起的細(xì)胞自發(fā)合并,稱自發(fā)融合;異種間的細(xì)胞必須經(jīng)誘導(dǎo)劑處理才能融合,稱誘發(fā)融合。
誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法有三種:生物方法(病毒)、化學(xué)方法(聚乙二醇PEG)、物理方法(電激和激光)。某些病毒如:仙臺病毒、副流感病毒和新城雞瘟病毒的被膜中有融合蛋白(fusion protein),可介導(dǎo)病毒同宿主細(xì)胞融合,也可介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞的融合,因此可以用紫外線滅活的此類病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合?;瘜W(xué)和物理方法可造成膜脂分子排列的改變,去掉作用因素之后,質(zhì)膜恢復(fù)原有的有序結(jié)構(gòu),在恢復(fù)過程中便可誘導(dǎo)相接觸的細(xì)胞發(fā)生融合。
細(xì)胞融合不僅可用于基礎(chǔ)研究,而且還有重要的應(yīng)用價(jià)值,在植物育種方面已經(jīng)成功的有蘿卜+甘藍(lán)、粉藍(lán)**+郎氏**、番茄+馬鈴薯等等。
1957年,日本學(xué)者岡田善雄在培養(yǎng)動物細(xì)胞時(shí)加入失去活性的仙臺病毒,發(fā)現(xiàn)能使兩個(gè)動物細(xì)胞融合,產(chǎn)生具有兩個(gè)核的細(xì)胞。研究表明,很多不同種的動物細(xì)胞都能進(jìn)行融合,形成雜種細(xì)胞。如人-鼠、人-兔、人-雞、人-蛙、鼠-雞、鼠-兔、鼠-猴等等。細(xì)胞融合的具體步驟包括:
(1)細(xì)胞準(zhǔn)備。分貼壁和懸浮細(xì)胞兩種。前者可直接將兩親本細(xì)胞混合培養(yǎng),后者需制成一定濃度的細(xì)胞懸浮液。
(2)細(xì)胞融合,加促融因子于將行融合的細(xì)胞之中,誘導(dǎo)融合。
(3)雜種細(xì)胞選擇。利用選擇性培養(yǎng)基等,使親本細(xì)胞死亡,而讓雜種細(xì)胞存活。
(4)雜種細(xì)胞克隆。對選出的雜種細(xì)胞進(jìn)行克隆(選擇與純化),經(jīng)過培養(yǎng),就能獲得所需要的無
性繁殖系。
植物細(xì)胞融合較動物細(xì)胞難些。
首先,植物細(xì)胞外面有細(xì)胞壁,因此需要先用纖維素酶去壁,形成原生質(zhì)體后,才能進(jìn)行細(xì)胞融合。
其次,植物細(xì)胞融合后形成的雜種細(xì)胞,經(jīng)過培養(yǎng)有可能分化發(fā)育成植株,而動物細(xì)胞的雜種細(xì)胞則缺乏此種能力。
植物體細(xì)胞融合的過程大致包括:細(xì)胞分離,原生質(zhì)體制備,原生質(zhì)體融合,雜種細(xì)胞篩選及其培養(yǎng),然后再通過愈傷組織誘導(dǎo)分化出根、莖、葉,*后長成完整的體細(xì)胞雜種植株。植物細(xì)胞融合技術(shù)不僅打破了常規(guī)有性雜交育種的親和性障礙,而且為實(shí)現(xiàn)“超遠(yuǎn)緣雜交”提供了可能,有重大的應(yīng)用價(jià)值。