細胞融合

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細胞融合(cell fusion) 

細胞融合

在自發(fā)或人工誘導下,兩個不同基因型細胞原生質體融合形成一個雜種細胞。基本過程包括細胞融合形成異核體(heterokaryon)、異核體通過細胞有絲分裂進行核融合、最終形成單核的雜種細胞。有性繁殖時發(fā)生的精卵結合是正常的細胞融合,即由兩個配子融合形成一個的的二倍體。在自然條件下或用人工方法(生物的、物理的、化學的)使兩個或兩個以上的細胞合并形成一個細胞的過程。人工誘導的細胞融合,在六十年代作為一門新興技術而發(fā)展起來。由于它不僅能產生同種細胞融合,也能產生種間細胞的融合,因此細胞融合技術目前被廣泛應用于細胞生物學和醫(yī)學研究的各個領域?!』蛐拖嗤募毎诤铣傻?a href="/index.php?title=%E6%9D%82%E4%BA%A4%E7%BB%86%E8%83%9E&action=edit&redlink=1" class="new" title="雜交細胞(尚未撰寫)" rel="nofollow">雜交細胞稱為同核體(homokaryon);來自不同基因型的雜交細胞則稱為異核體(heterokaryon)。  

目錄

過程

細胞膜有內外兩層,細胞融合首先發(fā)生在外層,然后再到內層,由此就出現(xiàn)了兩種融合通道,細胞體內物質通過這兩種通道轉移。病毒膜與目標細胞融合時,只出現(xiàn)一種融合通道,即導致融合的基因只能在病毒中找到,而在目標細胞中卻找不到。但是,通過EFF-1發(fā)生的細胞融合則是一個雙向融合過程,需要EFF-1出現(xiàn)在兩個相互融合的細胞中?! ?/p>

融合方法

同種細胞在培養(yǎng)時2個靠在一起的細胞自發(fā)合并,稱自發(fā)融合;異種間的細胞必須經誘導劑處理才能融合,稱誘發(fā)融合。

誘導細胞融合的方法有三種:生物方法(如病毒誘導融合法)、化學方法(如聚乙二醇PEG誘導融合法)、物理方法(如電場誘導融合法)。

某些病毒如:滅活的仙臺病毒、副流感病毒和新城雞瘟病毒的被膜中有融合蛋白(fusion protein),可介導病毒同宿主細胞融合,也可介導細胞與細胞的融合,因此可以用紫外線滅活的此類病毒誘導細胞融合?;瘜W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,質膜恢復原有的有序結構,在恢復過程中便可誘導相接觸的細胞發(fā)生融合?! ?/p>

融合誘導物

細胞融合的誘導物種類很多.常用的主要有生物法用滅活的仙臺病毒(Sendai virus),化學法如用聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)和物理法如電脈沖。目前應用最廣泛的是聚乙二醇,因為它易得、簡便,且融合效果穩(wěn)定。PEG的促融機制尚不完全清楚,它可能引起細胞膜中磷脂的酰鍵及極性基團發(fā)生結構重排。動植物細胞融合方法不同,生物法利用滅活仙臺病毒是動物細胞融合所特有的。

自發(fā)條件下或人工誘導下, 兩個不同基因型的細胞或原生質體融合形成一個雜種細胞?;具^程包括細胞融合導致異核體(heterokaryon)的形成, 異核體通過細胞有絲分裂導致核的融合, 形成單核的雜種細胞。有性生殖時發(fā)生正常的細胞融合, 即由兩個配子融合成一個合子?! ?/p>

實驗操作

人、鼠細胞融合實驗分步進行∶首先用熒光染料標記抗體∶將小鼠的抗體與發(fā)綠色熒光的熒光素(fluorescin)結合, 人的抗體與發(fā)紅色熒光的羅丹明(rhodamine)結合;第二步是將小鼠細胞和人細胞在滅活的仙臺病毒的誘導下進行融合;最后一步將標記的抗體加入到融合的人、鼠細胞中,讓這些標記抗體同融合細胞膜上相應的抗原結合。開始,融合的細胞一半是紅色, 一半是綠色。在37℃下40分鐘后, 兩種顏色的熒光在融合的雜種細胞表面呈均勻分布,這說明抗原蛋白在膜平面內經擴散運動而重新分布。這種過程不需要ATP。如果將對照實驗的融合細胞置于低溫(1℃)下培育, 則抗原蛋白基本停止運動。這一實驗結果令人信服地證明了膜整合蛋白的側向擴散運動。  

應用價值

細胞融合不僅可用于基礎研究,而且還有重要的應用價值,在植物育種方面已經成功的有蘿卜+甘藍、粉藍煙草+郎氏煙草、番茄+馬鈴薯等等。  

應用

自發(fā)的動物細胞融合機率很低,1962年Okada和Tadokoro發(fā)現(xiàn)滅活的仙臺病毒有促進細胞融合的作用。這是由于病毒的磷脂外衣與動物細胞的膜十分相似的緣故。病毒外殼上的某些糖蛋白可能還有促進細胞融合的功能。此外,用聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)作為細胞融合劑,它可引起鄰近的細胞膜的粘合,繼而使細胞融合成為一個細胞?! ?/p>

細胞融合的成功例證

生物種類 細胞來源
甘藍—青菜 葉—根
大豆馬唐 愈傷組織—葉
矮牽?!埫婊?/b> 葉—花瓣
大麥—花生 種子—種子
大麥—大豆 葉—懸浮細胞
小麥—矮牽牛 葉—花瓣
油菜—大豆 葉—懸浮細胞
玉米—大豆 葉—懸浮細胞
大豆—野豌豆 懸浮細胞—懸浮細胞
大麥—蠶豆 葉—根
大豆—香草木犀 懸浮細胞—葉
酵母菌—雞 原生質體—血紅細胞
大豆—煙草 懸浮細胞—葉
大豆—秋水仙 懸浮細胞—葉
人—胡蘿卜 腹水癌細胞—原生質體
番茄—馬鈴薯 葉—根尖
人—小鼠 纖維瘤細胞—畸態(tài)瘤細胞
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