细胞工程和细胞培养技术是怎么发展起来的?

细胞工程的发展历史与应用是指利用细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的方法,通过类似工程的步骤,按照人的意愿,在细胞后细胞器水平上改变细胞中的遗传物质,从而获得新的生物物种、品种或特殊细胞产物的综合技术。随着科学的发展和人们对生命科学的深入探索,细胞工程技术必将在工业、农业、环境保护、资源利用等领域发挥越来越重要的作用。

细胞工程的理论基础是细胞理论和细胞全能性理论。1839年,施万和施莱登建立了细胞学说,细胞学研究进入快速发展阶段。德国学者Haberlandt(1902)在《植物细胞的三维培养实验》一文中提出了细胞全能性的观点。h?晋宁(1904)将萝卜和辣根的幼胚培养在含有糖、无机盐、氨基酸和植物提取物的培养基中。发现离体幼胚能充分发育,提前萌发成苗。

1925年,莱巴赫成功培育了亚麻种间杂交幼胚,并获得杂种。自20世纪20年代以来,未成熟胚培养被用于保存远缘杂交早期流产的胚胎,因此可以认为未成熟胚培养和胚胎拯救技术是最早应用的植物细胞工程技术。

20世纪30年代,植物组织培养技术基本建立。李继东(1933)成功培养出3mm以上的银杏胚胎,发现添加胚胎乳可以促进体外胚胎的生长。1937年,怀特发现B族维生素和吲哚乙酸能促进植物生长。从1937年到1939年,怀特、高特雷和诺伯考特分别建立了植物组织的连续培养,使离体植物组织能够在人工培养基上连续生长,从而奠定了现代组织培养的基础。

20世纪60年代初,Cocking等人利用纤维素酶分离植物原生质体并获得成功。在培养过程中,分离出的原生质体可以长出新的细胞壁,分裂分化,最终形成完整的植株。成功的植物有胡萝卜、矮牵牛、油菜、芦笋等。

在动物学上,65438-0907年,美国生物学家哈里森用盖玻片培养青蛙胚胎的神经组织,存活了数周,观察到细胞生长的现象,开创了动物细胞培养的先河。

德国胚胎学家斯佩玛姆(1938)认为,早期胚胎细胞具有很高的分化潜能,胚胎的细胞核可以移植到去核卵母细胞中发育成新的胚胎。Briggs和Kings(1952)将非洲豹蛙胚泡的细胞核放入去核卵母细胞,获得了非洲豹蛙胚胎的克隆后代,从而证实了Spemamm的观点。

Okata(1962)发现Sendal病毒可以诱导艾氏腹水瘤细胞融合形成多核细胞,为动物细胞融合技术的发展奠定了基础。诺贝尔医学和生理学奖获得者塞萨尔·米尔斯坦和乔治·科勒(1975)将免疫小鼠的脾细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合,获得了能在体外无限增殖并产生特异性抗体的杂交瘤细胞,有力地促进了免疫学的发展。

随着细胞工程技术的飞速发展,试管植物、试管动物、转基因生物反应器相继问世。以色列胚胎干细胞用于培养能正常跳动的人心脏组织,以及美国培养的造血先驱细胞和中国培养的胃肠粘膜组织。1977年,英国利用胚胎工程技术成功培育出世界首例试管婴儿,1997年首次克隆出绵羊多利,2001年培育出第一批转基因猪。