一、在細(xì)胞生物學(xué)方面的應(yīng)用
通過細(xì)胞培養(yǎng)，可使離體組織細(xì)胞在體外能以單細(xì)胞和細(xì)胞群體的形式進行生長繁殖，這不僅有利于在比較簡單的容易觀察的條件下研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，而且可以采用特殊的培養(yǎng)方法和觀察手段研究不同細(xì)胞特有的功能和生命現(xiàn)象，如細(xì)胞轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)分化、細(xì)胞融合雜交，細(xì)胞對不同病毒、不同藥物和不同理化因素的敏感性，不同細(xì)胞在不同環(huán)境中所表現(xiàn)出的不同功能，如細(xì)胞因子分泌、吞噬和殺傷效應(yīng)，這些生命現(xiàn)象和特有的功能均屬于細(xì)胞的生物學(xué)特性，通過對不同細(xì)胞生物學(xué)特性的研究，我們又可以利用細(xì)胞的生物學(xué)特性來為醫(yī)學(xué)服務(wù)，如利用細(xì)胞融合雜交技術(shù)，可以制備單克隆抗體來對臨床疾病進行特異性診斷和治療；利用細(xì)胞對病毒的敏感性，用于生產(chǎn)病毒疫苗和病毒抗原及抗體，既可用于疾病的預(yù)防，又可用于疾病的診治；利用細(xì)胞的誘導(dǎo)分化可使癌細(xì)胞向正常細(xì)胞逆轉(zhuǎn)，為癌癥的徹底根治帶來了希望；利用細(xì)胞的誘生和促誘生效應(yīng)，可大量生產(chǎn)細(xì)胞因子藥物和生化試劑等；利用細(xì)胞凋亡又可指導(dǎo)臨床對腫瘤的化療；利用細(xì)胞染色體及分區(qū)帶特性，不僅可采用羊水細(xì)胞和絨毛細(xì)胞的培養(yǎng)及染色體分析，可進行早期的性別和遺傳疾病診斷，有應(yīng)用價值，而且又可為遺傳疾病的診斷提供了亞細(xì)胞水平的診斷技術(shù)；通過分子生物學(xué)技術(shù)的開展，又可從蛋白分子水平和基因表達調(diào)控的核酸分子水平來研究細(xì)胞的生物特性，將有利于揭示生命現(xiàn)象的機理和遺傳本質(zhì)。
21世紀(jì)是生命科學(xué)時代，不僅對細(xì)胞的生命現(xiàn)象和生命起源的理論將有重大突破，而且利用細(xì)胞特性所衍生的各種生物技術(shù)特別是生物高技術(shù)的應(yīng)用，將會獲得更大的發(fā)展，生物工程的產(chǎn)業(yè)化將會對社會的發(fā)展和經(jīng)濟騰飛產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效益，這一切均離不開細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞工程的推動。由此可見細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞工程在細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域?qū)l(fā)揮很重要的作用。
二、在細(xì)胞胚胎學(xué)方面的應(yīng)用
利用細(xì)胞培養(yǎng)，組織塊或器官培養(yǎng)技術(shù)，可在體外誘導(dǎo)胚胎生長和組織器官的分化，將有力地揭示胚胎發(fā)育和組織分化的秘密，為人工受精及卵的體外分裂、分化的條件和胎體發(fā)育的誘導(dǎo)分化等的研究提供了便利的研究手段。
早在1907年Harison采用組織培養(yǎng)法闡明了早期的蛙胚外胚層細(xì)胞發(fā)育成神經(jīng)原細(xì)胞，接著分化成神經(jīng)纖維，從而解決了神經(jīng)組織的發(fā)生問題，有人曾用組織培養(yǎng)法從一個胚胎里除去鼻原基，則前腦可以在受傷處上方誘導(dǎo)預(yù)定生鼻的表皮，形成新的鼻原基。又如將耳原基的外層除去，原預(yù)定在耳的外胚層部分可被誘導(dǎo)新生出耳基板，如果將耳區(qū)的神經(jīng)管壁移植到頰前部的外皮下，也可誘導(dǎo)一個小耳發(fā)生。
兔卵細(xì)胞在體外受精后，可在體外進行分裂，培養(yǎng)發(fā)育后，可移至假孕兔的輸卵管內(nèi)，也可發(fā)育成小動物，在這種試驗成功后，使試管嬰兒也相繼獲得了成功，使組織培養(yǎng)在胚胎學(xué)上的研究大大推進了一步。如今隨著生物高技術(shù)的發(fā)展，人們又可將目的基因采用單細(xì)胞顯微注射技術(shù)導(dǎo)入已受精的卵細(xì)胞中（胚卵），然后將胚卵接種入假孕的雌性動物子宮內(nèi)，形成胚胎，出生后可產(chǎn)生表達外源性基因的轉(zhuǎn)基因動物。如利用轉(zhuǎn)基因動物對轉(zhuǎn)移的外源性基因的表達特性，有的在乳汁中可合成某些藥物，為制藥業(yè)提供了新工藝；有的用生長因子基因轉(zhuǎn)移，可產(chǎn)生巨魚、巨鼠、巨豬；有的表現(xiàn)出只長瘦肉不長脂肪，如瘦肉型豬，甚至還可節(jié)約喂養(yǎng)的飼料，大大降低飼養(yǎng)成本，降低生長周期，這都可以通過轉(zhuǎn)基因動物來實現(xiàn)。
在細(xì)胞分化方面，我們可以采用體外細(xì)胞的培養(yǎng)，不僅可研究造血干細(xì)胞的分化和骨髓基質(zhì)細(xì)胞的分化，而且還可體外研究對癌細(xì)胞的誘導(dǎo)分化。通過我們在前面介紹的骨髓單個核細(xì)胞的分離培養(yǎng)技術(shù)，我們通過加入不同的細(xì)胞因子以促使定向分化形成CFU-G、CFU-E、CFU-GM等，而且可定向擴增和擴大培養(yǎng)，為臨床的骨髓移值和細(xì)胞移植治療血液病、腫瘤等疾病創(chuàng)造了條件，骨髓基質(zhì)細(xì)胞的體外分化，也可在不同誘導(dǎo)條件下發(fā)揮促進造血干細(xì)胞生長繁殖及向軟骨分化和產(chǎn)生成骨效應(yīng)的功能，這又可為臨床研究和治療軟骨缺損，骨延遲愈合（骨不愈），發(fā)揮治療潛能。通過對癌細(xì)胞的誘導(dǎo)分化以降低或根除腫瘤細(xì)胞的惡性化特性，為臨床癌癥的根治帶來了曙光，此外對免疫細(xì)胞的分化過程，可在體外開展不同微環(huán)境對細(xì)胞在分化過程中的膜受體及CD抗原表達，分泌的因子以及信號傳導(dǎo)通路的研究和免疫細(xì)胞在不同發(fā)育階段特定功能的研究，這對免疫學(xué)的發(fā)展也將會發(fā)揮推動作用。
由此可見，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞工程不僅對研究細(xì)胞和組織的分化，而且對胚胎的發(fā)育創(chuàng)造新品種、制造新產(chǎn)品都有很高的應(yīng)用價值。
三、在藥物學(xué)和藥理學(xué)方面的應(yīng)用
(一)在藥物學(xué)方面的研究
利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以制藥，并可開發(fā)出技術(shù)含量高的新藥。如①利用病毒的弱毒株或細(xì)胞培養(yǎng)傳代后產(chǎn)生的減毒適應(yīng)病毒株，接種相應(yīng)的敏感細(xì)胞后，可制備病毒疫苗。利用細(xì)胞的大量培養(yǎng)技術(shù)可生產(chǎn)病毒及病毒抗原，抗原提純后又可免疫動物產(chǎn)生抗體（抗病毒血清）或制備單克隆抗體，這在病毒病的預(yù)防、診斷、治療中都是很有特效的，已被廣泛應(yīng)用；②利用細(xì)胞合成代謝產(chǎn)物可制備細(xì)胞因子，用于疾病的特殊治療；③利用細(xì)胞的殺腫瘤特性可用于細(xì)胞移植治療腫瘤，如LAK細(xì)胞、TIL細(xì)胞等；④利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可通過細(xì)胞培養(yǎng)和擴增，開展基因制藥和基因治療的研究等。
(二)在藥理學(xué)方面的研究
用細(xì)胞培養(yǎng)方法研究藥物的藥理效應(yīng)，觀察不同藥物對離體細(xì)胞的作用，可為臨床實際使用時提供參考依據(jù)，也可為藥物的藥效作用提供實驗依據(jù)。
采用細(xì)胞培養(yǎng)法，不僅可檢查細(xì)胞株對藥物的敏感性，而且還可開展體內(nèi)和體外敏感性比較，同時也可在體外觀察細(xì)胞對不同藥物所引起的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，如銨鹽和腺苷均可使細(xì)胞漿內(nèi)形成空泡。膿綠素可增加細(xì)胞對氧的吸收，抑制細(xì)胞核分裂，一定劑量的復(fù)方丹參能阻礙細(xì)胞貼壁，具有抑制培養(yǎng)的人食管癌細(xì)胞對基質(zhì)附著力的作用，故有“活血化瘀”的療效。有一些藥物是核分裂的毒物，其中有吖啶黃、秋水仙素、腎上腺素等，吖啶黃可使細(xì)胞在核分裂時形成染色體“橋”。使兩個細(xì)胞不能完全分開，秋水仙素可以抑制細(xì)胞紡錘體的活動。是染色體制片中控制細(xì)胞分裂中期染色體圖象的有效藥物，腎上腺素可以引起細(xì)胞核的分裂異常。松胞菌素B（CB）可誘發(fā)多核細(xì)胞，使細(xì)胞核易于從細(xì)胞內(nèi)脫離出來等，可用于細(xì)胞脫核研究。
利用細(xì)胞培養(yǎng)進行抗癌藥物的研究，不僅可以研究藥物對癌細(xì)胞的直接作用，如細(xì)胞死亡、破裂的細(xì)胞毒作用和細(xì)胞進入程序性死亡（即凋亡），而且可以研究藥物的間接作用，如某些藥物如補氣、補益類中藥如人參、黃芪等抗癌作用可能是通過促進免疫反應(yīng)，如對免疫促進和調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞因子（干擾素、白細(xì)胞介素等），可通過體外對淋巴細(xì)胞的促誘生細(xì)胞因子效應(yīng)來獲得證實，或通過對殺腫瘤的免疫細(xì)胞（NK、T、LAK、TCL等）的體外殺腫瘤的細(xì)胞毒效應(yīng)來證明，中藥的微量細(xì)胞毒試驗（96孔板）可用來篩選人腫瘤細(xì)胞對中藥化療藥物的敏感性。
藥物的抗衰老研究，常采用二倍體細(xì)胞長期傳代法，觀察藥物對細(xì)胞延長傳代能力來表示藥物的抗衰老作用。
細(xì)胞培養(yǎng)還可用來檢測藥物的致畸、致突變效應(yīng)。
不同的藥物對不同的細(xì)胞有不同的敏感性和藥效作用，可開展藥物敏感性選擇的篩選研究。有的藥物可以開展對細(xì)胞誘導(dǎo)分化的研究，可呈現(xiàn)向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化的細(xì)胞表型和生物學(xué)特性，應(yīng)用前景廣闊。
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