以往我们谈干细胞的时候，通常都是指动物（人体）干细胞，今天我们就来谈谈植物干细胞，以及它们和动物干细胞之间的异同，最后再谈谈植物干细胞的应用大家都知道，植物不能运动，而且植物的寿命通常都很长，许多树木可以存活几百年甚至上千年，植物拥有如此长寿命的一个基本条件就是体内必须具有一群长期存在的干细胞，这样它们才能一方面不断的自我更新，另一方面分化成许多成熟的细胞或组织。这点和动物干细胞很相近，只是动物的干细胞衰竭的太快。植物干细胞有助于植物一生的持续生长，而动物干细胞有助于成年人的再生和修复。此外，植物干细胞存在于分生组织而动物干细胞存在于身体的大部分组织中。什么是植物干细胞植物干细胞是位于植物分生组织中未分化的细胞。它由全能细胞组成，能在植物体中产生任何类型的细胞。植物干细胞的主要功能是为植物组织的形成持续供应前体细胞。植物干细胞的特征包括：1.能够形成所有分化细胞的类型；2.具有自我更新的能力，维持干细胞的数量；3.位于分生组织或者原形成层。尽管愈伤组织具有干细胞样属性，但是从根本上来讲愈伤组织和植物干细胞不同。愈伤组织的分化能力与干细胞相似，但两者的不同在于它们的来源。植物干细胞存在于植物分生组织及原形成层；愈伤组织来自于体细胞，是体细胞对损伤的暂时响应，是一个临时获得刺激的细胞。植物干细胞和愈伤组织之间的差异还在于细胞分化和增殖的能力是不同的，只有位于分生组织中的干细胞在植物的整个生命周期可以产生并形成新的组织和器官。如下图所示。1.分生组织 2.中柱(具有平衡肌层的平衡细胞) 3.尖端的侧面部分 4.死亡细胞 5.伸长区什么是动物干细胞动物干细胞按照潜能分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞，成体干细胞一部分属于多能干细胞，一部分属于专能干细胞，它们存在于身体的大多数组织中，包括骨髓、骨骼肌、肝脏、胰腺、大脑、眼睛、牙髓、皮肤、血液和胃肠道内壁。这些组织中的动物干细胞持续分裂以形成新的细胞，这些新的细胞可以保留为干细胞或者在需要时分化成组织中的细胞。植物和动物干细胞的相似点1.植物和动物干细胞都是未分化的细胞。2.它们通过不断分裂产生新细胞来负责生长。3.两者都自我更新以维持干细胞数量。4.它们负责身体各部分的再生和修复。植物干细胞和动物干细胞的区别植物干细胞与动物干细胞在细胞特征、功能、信号传导、研究方法等方面均有所不同。位置植物干细胞存在于分生组织中，而动物干细胞存在于大多数动物组织中。功能植物干细胞负责植物体的持续生长，而动物干细胞负责组织的再生和修复。效力许多植物干细胞在它的整个生活周期中都具有全能性。例如存在于植物苗端分生组织和根端分生组织中的干细胞，具有旺盛的再生能力，在干细胞的整个生活周期中能使植物生长并且产生新的器官。在动物中，通常将干细胞分为全能干细胞(如胚胎干细胞可以分化形成所有的成体组织细胞，甚至发育成为完整的个体)、多能干细胞(具有多向分化的潜能，可以分化形成除自身组织细胞外的其它组织细胞，如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等)和单能干细胞。真正具有全能性的细胞是受精卵和其分裂产生的子细胞。研究方法的异同研究动、植物中干细胞的方法不同。在动物中，追踪干细胞的方法是进行细胞分离培养，观察这些细胞在诱导分化条件下的命运。研究人员曾尝试通过不同途径实现动物体细胞重编程以获取胚胎干细胞或胚胎干细胞样的细胞或多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPS细胞)。但是植物细胞被厚厚的细胞壁包围，无法进行单个细胞的分离培养。研究植物干细胞主要是通过观察体细胞胚的形成过程。通过悬浮培养分离出的细胞可以获得体细胞胚，此外早期发育的胚甚至是成熟组织都可以诱导体细胞胚的再生。哺乳动物的干细胞无法通过定位进行分离及鉴定。动、植物干细胞龛（stem cell niche） 干细胞的定向分化需要一个比较固定的、有调控活性的微环境，称之为龛。干细胞的龛是由容纳干细胞，并控制干细胞自我更新的组织细胞以及细胞外基质组成，干细胞龛的大小往往由信号分子来源及其所能到达的有效范围而限定。以造血干细胞为例，骨髓为造血干细胞的生长提供了由基质细胞和细胞外基质构成的三维微环境，即造血干细胞龛。造血干细胞龛的三维结构利于细胞与细胞、细胞与基质间的交流。造血干细胞龛对造血干细胞的调控正是通过造血干细胞与微环境的这些信号传递，使细胞表现出相应的生物学行为。植物干细胞龛则如下图所示。植物干细胞龛示意图维持动、植物干细胞功能的主要信号分子 在哺乳动物，Wnt和Notch经典信号途径调控造血干细胞、肠上皮干细胞、皮肤干细胞和神经干细胞的自我更新。在植物，WUS(wuschel)基因和CLV(clavata)基因之间形成一个反馈调节通路，控制着干细胞的数量和茎端分生组织中心区域的大小，调控茎尖干细胞稳态。Scarecrow(SCR)- Shortroot(SHR)信号通路对根尖细胞起调控作用。SCR和SHR属于GRAS家族的转录因子，对根尖分生区的维持起关键作用。SCR在静态中心及内皮层表达；SHR在根尖中柱细胞表达。SHR和SCR都是维持静态中心功能必需的，共同为干细胞微环境提供信号。近年来研究也证实生长素和细胞分裂素等植物激素通过相互作用，共同调控植物干细胞的分裂和分化。植物干细胞的应用植物干细胞的研究和应用主要集中在两个方面，主要包括建立细胞系库和提取物应用。建立细胞系库和种质资源的保存 在建立细胞系库中，如果冻存一般的植物细胞，那么冻存后复活，其存活率极低。而如果选择形成层的干细胞系，其在温度较低的环境中保存占绝对的优势，存活率高，并且生长速度较快，稳定性极强。将更有利于构建细胞系库和种质资源的保存。植物干细胞提取物应用植物干细胞的提取物，相较于动物源有自己独特应用优势，包括如生物多样性、应用安全、对环境更友好、获取容易等等（如下图）。植物干细胞的培养过程中，会有大量的细胞产物产生，并且这些成分都可用于化妆品、药品、食品等行业当中。以人参干细胞为例，它的细胞产物的功效有：1.有效治疗各种综合征，如免疫缺陷和神经机能障碍等；2.可以有效预防、治疗肝疾病，有效阻止肝炎病毒的再次繁殖；3.可以抑制癌细胞生长,防止肿瘤的再次形成、生长4.可以有效预防衰老等病症，抑制由UV辐射引起的活性氧。有研究证明来自青蒿形成层的干细胞及其培养物可用于药品、 化妆品，有抗炎的效果，能有效抑制环氧合酶；紫杉干细胞及其培养物有抗癌活性的疗效，如在一定程度上抑制肿瘤血管的生成，诱导癌细胞死亡；番茄干细胞及其培养物在保护皮肤免受重金属毒性引起的副作用方面具有巨大的潜力，番茄干细胞具有较高含量的抗氧化剂和螯合剂植物螯合素，它们负责螯合重金属，可用于捕获金属，防止对细胞物质和细胞器的潜在损害。生姜干细胞及其培养物在研究中显示出对女性50%的皮肤结构有改善的迹象，这种效果由于随之而来的皮脂的显著减少而得到增强，在体外试验中观察到皮肤中弹性蛋白纤维的合成增加，从而降低了皮脂产生的速率。另外在各种植物中发现了抗氧化剂和抗炎化合物，如葡萄、紫丁香，还有瑞士苹果等等，含有这些提取物的化妆品能够对紫外线引起的损伤表现出光保护作用，苹果干细胞也被认为富含植物营养素，如类胡萝卜素和类黄酮等，有苹果干细胞提取物应用效果如下图。图片来自“植物干细胞提取物延长皮肤和头发寿命”的研究论文，发表于2008年5月国际应用科学杂志，可见应用后皮肤凹陷明显减少。结语上文综述了植物干细胞和动物干细胞的异同，以及植物干细胞的应用，我们认为植物干细胞还有很多应用潜能有待挖掘。我们有理由相信植物干细胞和动物干细胞领域的各种最新发展都是有望寻找人类组织更新的重要来源。当前，在植物干细胞的应用上，我们还应该擦亮眼睛，看清楚在人体上不是直接应用植物干细胞，而是应用植物干细胞的细胞产物（许多化妆品制造商声称他们的产品含有干细胞，而实际上它们含有干细胞提取物，而不是活的干细胞），拿人体干细胞来做比方这就有点类似于干细胞外泌体而非干细胞。只有正确的科学认识，才能更好的开发和利用好植物
你看看这是不是你需要的类型论文，不过我还是建议只是参考，自己写最好了。 干细胞作为一种既有自我更新能力、又有多分化潜能的细胞，具有非常重要的理论研究意义和临床应用价值。近几年来，干细胞的研究取得了重大突破， 1999和2000年，世界最权威的美国《Science》杂志连续2年将干细胞和人类基因组计划列为当年的10大科学突破之首。美国《时代》周刊认为干细胞和人类基因组计划将同时成为新世纪最具有发展和应用前景的领域。为抢占这一科技制高点，世界各国纷纷投入大量的人力、物力和财力加紧研究开发，并已取得应用性成果：2005年10月，美国食品和药物管理局(FDA)也已批准将神经干细胞移植入人体大脑；2005年11月，美国心脏协会报道了干细胞治疗心肌梗塞的204例临床病例的研究报告，其结论是干细胞对心脏功能的改善效果，是没有任何现有临床药物能达到的；日本在2000年启动的“千年世纪工程”中，将干细胞工程作为四大重点之一，于第一年度就投入了108亿日元的巨额资金；瑞典、巴西也于2005年通过立法继续支持干细胞研究，并于2005年进行一项多中心1200病例的用干细胞治疗心脏病的临床应用研究。干细胞技术作为生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术，将可能导致一场医学和生物学革命，给无数疑难病症治疗带来了新的希望。 按照科学家描绘的美妙蓝图，通过干细胞技术的有效应用，今后更换人体器官就像给汽车换零件一样简单，血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换，即使患上绝症也能绝处逢生。其实，干细胞技术不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景，而且其对动物克隆、植物转基因生产、发育生物学、新药物的开发与药效、毒性评估等领域也将产生极其重要的影响。干细胞技术是世纪之交最为引人注目的科技成果，被认为是人类生命科学研究的重要里程碑，预示着生命科学研究将进入快速发展时期。 参考资料：
1995年以来我国造血干细胞工程与相关的生物学领域的研究发展迅速。有关造血干/祖细胞基因表达的研究，上海国家人类基因组研究中心陈竺、陈赛娟等为正常和急性白血病人骨髓造血干祖细胞cDNA文库的基因表达建立了一套先进的工作体系。他们在许多白血病细胞系的干/祖细胞中发现了300个新的相关基因。中山大学医学院李树浓、黄绍良等从人的桑葚期胚胎干细胞成功地诱导出造血细胞等。北京输血研究所裴雪涛等从成人和胎儿的骨髓分离出成年源干细胞，又进一步诱导分化为骨、软骨、脂肪和神经原细胞等。他们成功地构建了胎儿和成人间充质干细胞cDNA扣除文库，获得了胎儿和成人间充质干细胞的差异表达基因及在胎儿特异表达基因。中国医学科学院天津血液学研究所、国家血液学重点实验室赵春华等证实从胚胎胰腺、骨髓和肝脏中都可以分离出人间充质干细胞，又证明G-CSF可以使输注的间充质干细胞在体内促造血重建。北京基础医学研究所毛宁等的实验不支持间充质干细胞可以“横向分化“。最近他们发现小鼠胚胎干细胞的体外分化重现了胚胎早期造血发生的生物学程序以及Smad5基因调控在胚胎造血发生中的必要性和多样性，又表明其上游配体TGF-beta家族分子在胚胎发生中的作用和特点。本文针对干细胞可塑性研究作了评论。国际上曾风靡一时的“横向分化“有关的实验都没有用完全纯化的胚层干细胞或组织干细胞来证实。然而，完全纯的胚层或组织定向的干细胞克隆是无法制备的。成年或胎儿全身各类组织中混有一些定向某胚层的或某组织的干细胞，甚至还混有桑葚胚干细胞。它们是胚胎发育过程的每个阶段中停止参与胚胎发育而残留下来的。它们在体内处于静止期，寿命长，长期存留在成人的各种组织中。各胚层和组织干细胞混杂在一起，它们都没有特异的形态、表型和功能，无法分离纯化，甚至和成人组织细胞也很难分开。它们在体外实验适当的条件诱导下可分化为各种组织细胞。在那些想证明组织干细胞“横向分化“的实验中，都无法排除上述可能。本专论指出，只有桑葚胚干细胞是全能的胚胎干细胞，具有向各个胚层分化的潜能，即具有全能分化的可塑 性。当它发育成为各个胚层的或各种组织的干细胞时，它的分化潜能只限于本胚层或本组织，不能向其它胚层其它组织分化。本专论又指出间充质干细胞的制备过程很长，经过许多次的换代。等到出现许多分化抗原标志时，已经是后代的各种不同的成熟间充质细胞了。当然，它们的存在可证实最初培养的是间充质干细胞。大量扩增后所获得的集落主要是各种成熟的间充质细胞，其中也包含一些未来参与分化的间充质干细胞和中胚层干细胞。间充质干细胞和造血干细胞都是来自中胚层。然而它们都是培养中的贴壁幼儿，无法区分也无法分离它们。因此在实验中无法排除所制备的间充质干细胞样品中，绝对没有中胚层或其它胚层干细胞的存在。至今，完全纯化的间充质干细胞是不可能制备的。所以，很可能从间充质干细胞体外诱导出各类不同的，甚至内、外胚层的组织细胞，切不可轻率地推率为“横向分化“。临床支持造血干/祖细胞移植的，主要是成熟而有调控功能的各种间充质细胞。总之，“横向分化“等的推论缺乏实验证据，在生物自然界和人类疾病史中都找不到佐证。想要推翻经无数科学家实践充分证明了的细胞遗传学的最基本原理，必须在生物自然界找到非常充足的科学证据唐佩弦 军事医学科学院基础医学研究所 我国造血干细胞基础研究的新进展兼论干细胞可塑性
1995年以来我国造血干细胞工程与相关的生物学领域的研究发展迅速。有关造血干/祖细胞基因表达的研究，上海国家人类基因组研究中心陈竺、陈赛娟等为正常和急性白血病人骨髓造血干祖细胞cDNA文库的基因表达建立了一套先进的工作体系。他们在许多白血病细胞系的干/祖细胞中发现了300个新的相关基因。中山大学医学院李树浓、黄绍良等从人的桑葚期胚胎干细胞成功地诱导出造血细胞等。北京输血研究所裴雪涛等从成人和胎儿的骨髓分离出成年源干细胞，又进一步诱导分化为骨、软骨、脂肪和神经原细胞等。他们成功地构建了胎儿和成人间充质干细胞cDNA扣除文库，获得了胎儿和成人间充质干细胞的差异表达基因及在胎儿特异表达基因。中国医学科学院天津血液学研究所、国家血液学重点实验室赵春华等证实从胚胎胰腺、骨髓和肝脏中都可以分离出人间充质干细胞，又证明G-CSF可以使输注的间充质干细胞在体内促造血重建。北京基础医学研究所毛宁等的实验不支持间充质干细胞可以“横向分化“。最近他们发现小鼠胚胎干细胞的体外分化重现了胚胎早期造血发生的生物学程序以及Smad5基因调控在胚胎造血发生中的必要性和多样性，又表明其上游配体TGF-beta家族分子在胚胎发生中的作用和特点。本文针对干细胞可塑性研究作了评论。国际上曾风靡一时的“横向分化“有关的实验都没有用完全纯化的胚层干细胞或组织干细胞来证实。然而，完全纯的胚层或组织定向的干细胞克隆是无法制备的。成年或胎儿全身各类组织中混有一些定向某胚层的或某组织的干细胞，甚至还混有桑葚胚干细胞。它们是胚胎发育过程的每个阶段中停止参与胚胎发育而残留下来的。它们在体内处于静止期，寿命长，长期存留在成人的各种组织中。各胚层和组织干细胞混杂在一起，它们都没有特异的形态、表型和功能，无法分离纯化，甚至和成人组织细胞也很难分开。它们在体外实验适当的条件诱导下可分化为各种组织细胞。在那些想证明组织干细胞“横向分化“的实验中，都无法排除上述可能。本专论指出，只有桑葚胚干细胞是全能的胚胎干细胞，具有向各个胚层分化的潜能，即具有全能分化的可塑 性。当它发育成为各个胚层的或各种组织的干细胞时，它的分化潜能只限于本胚层或本组织，不能向其它胚层其它组织分化。本专论又指出间充质干细胞的制备过程很长，经过许多次的换代。等到出现许多分化抗原标志时，已经是后代的各种不同的成熟间充质细胞了。当然，它们的存在可证实最初培养的是间充质干细胞。大量扩增后所获得的集落主要是各种成熟的间充质细胞，其中也包含一些未来参与分化的间充质干细胞和中胚层干细胞。间充质干细胞和造血干细胞都是来自中胚层。然而它们都是培养中的贴壁幼儿，无法区分也无法分离它们。因此在实验中无法排除所制备的间充质干细胞样品中，绝对没有中胚层或其它胚层干细胞的存在。至今，完全纯化的间充质干细胞是不可能制备的。所以，很可能从间充质干细胞体外诱导出各类不同的，甚至内、外胚层的组织细胞，切不可轻率地推率为“横向分化“。临床支持造血干/祖细胞移植的，主要是成熟而有调控功能的各种间充质细胞。总之，“横向分化“等的推论缺乏实验证据，在生物自然界和人类疾病史中都找不到佐证。想要推翻经无数科学家实践充分证明了的细胞遗传学的最基本原理，必须在生物自然界找到非常充足的科学证据唐佩弦 军事医学科学院基础医学研究所 我国造血干细胞基础研究的新进展兼论干细胞可塑性
如果这项干细胞研究能有很大的成果，那么那些秃头的人就能够重新生长出头发。
因为据说可以从干细胞中提取头发生长液。这项内容如果研究成功，给秃头患者带来很大的福音。
因为在《自然》杂志发表的这项论文中写出对于秃头人群来说，他们的头发很有可能在一定的条件下能够重新生长。
所以说对于秃头群体来说，他们作为关心的问题也在这篇论文中有了相应的回答，所以说对于他们来说他们知道了这一个好消息，所以说引发了他们的关注。而且科学家也在这篇论文中详细的解释了脱头产生的原因，就是因为人体头部的上面的干细胞出现了一定的问题，所以说就会导致一定的脱发和头发不生长，如果能够改变这一现状的话，那么对于这些头头群体来说，能够在一定的条件下重新让头发生长出来，所以说对于这些秃头群体来说是一个利好消息。
而且之前自然杂志上面也发表了多篇论文来论述干细胞的相应的研究成果，而且从多篇论文当中我们也能够看得出来相应的头头群体，他们的干细胞能够在相应的环境下进行一定的改善，如果能够经过一定的治疗的话，那么对于这类群体的话，他们头部上面的干细胞还能够重新生长，能够重新让自己的头发长出来，所以说对于头头群体来说，他们可以通过改变自己的饮食习惯和接受一定的治疗来获得相应的改善。
而且对于人体的干细胞来说，我们整个人类的相应的研究水平也比较高，相应的研究力度也比较大，干细胞能够通过分泌一种特殊的物质，然后促进相应的毛细血管的增长，通过这样的方式来改善整个头部的环境，从而促进头发的生长。所以说对于秃头群体来说，他们很有可能会在今年或者说是十几年内能够看到这项研究成果运用到实际的生产当中去，而且对于他们来说，他们也能够用一个比较小的成本来改善自己的头发形象。
动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科,是理论与实践紧密结合的学科,在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位。下面是我为大家整理的动物细胞工程论文，供大家参考。
摘 要 动物细胞工程是基于现代细胞生物学与实验技术发展起来的一门新兴学科，是理论与实践紧密结合的学科，在高等院校生命学科的课程设置中占有重要地位，本文就如何提高学生对本门课程的学习兴趣作一探讨，以为动物细胞工程这门课程的教学改革提供参考。
关键词 动物细胞工程 教学 兴趣教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
Interesting Teaching of Animal Cell Engineering
XU Yipeng
(Zhejiang Biometric Quarantine and Inspection and Technology Laboratory，
College of Life Sciences， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018)
Abstract Based on the development of modern cell biology and technology of an emerging discipline， animal cell engineering is a course that closely integrate theory and practice and that plays an important role in the curriculum of life sciences in institutions of higher learning. This article discusses how to improve the students' interest in the animal cell engineering course， in order to provide a reference for the teaching reform of the animal cell engineering course.
Key words animal cell engineering; teaching; interesting teaching
细胞工程是指按照一定的设计方案，通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作，获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程，是理论与实践相结合的典范，在现代生命科学的研究中，细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台，代表着现代生物工程最新的发展前沿，在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用，在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分，主要内容包括：细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革，笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。
1 合理定位课程，让学生充分认识到本课程的重要性
我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设，学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习，这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程，其教学目的也必然有别于必修课程。因此，教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理，而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造，让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程，而是一门理论和实践结合非常强的课程，是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为，在教授此课程时，需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心，联系现代生物技术产业，使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和 方法 及其应用。
2 上好第一节课，吸引学生眼球
上好第一节课，也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分，大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来，但是却不能引起学生的兴趣，笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时，笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、 “人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座，以激起学生的兴趣。
3 紧跟时代步伐，更新教学内容
目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》(科学出版社)、杨吉成版《细胞工程》(化学工业出版社)、__勇版《细胞工程》(高等 教育 出版社)、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等，笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多，但生物技术发展日新月异，教材的更新速度根本无法赶上，因此，必须及时查阅相关文献或信息，传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养;讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”;讲到干细胞可以引入“人工肾”等。
4 以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识
单纯理论的讲课效果，或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好，因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识，这样一来，学生课上的专注度明显提高，收到的讲课效果也非常好!比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时，笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目，其中就有不少抗体制备技术，这即刻引起学生的关注;比如在讲解干细胞这章节时，引入 “儿子严重烧伤 父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件，让学生重视干细胞研究的重要性;在讲解胚胎工程时，引入广州“代孕事件”。
5 合理利用多媒体技术
动物细胞工程是一门综合性很高的课程，传统的“粉笔+板书(或PPT)”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用，通过多媒体技术，我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息，甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时，可以发散学生思维，不但可以补充书本内容，也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时，可引入电影《生化危机》片段;在讲解细胞融合时，可引入《人兽杂交》这部电影;在讲解胚胎工程时，可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程;讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息，可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口，也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来，多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用，否则就主次不分，学生把握不住重点，效果就会适得其反。
6 在讨论中实践实验
笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验，实验内容为细胞培养的基本过程，基本为验证性实验，但这并不妨碍学生对知识的学习，这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前，笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等，让学生思考视频中实验人员的操作规范问题，让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中，引导学生对比实验前后结果，得出自己的结论，比如在做细胞培养基过滤实验时，教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况，判断污染微生物的类型，从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。
7 结语
动物细胞工程是一门综合性非常强的课程，唯有调动其学习的兴趣，学生才有学习积极性，才有可能得到好的教学效果。通过这两三年的兴趣教学法，笔者所教授的动物细胞工程深受学生喜爱，学生有时更简称笔者为“细胞老师”。当然，对于动物细胞工程课程，除了兴趣教学法外应当还有 其它 教学方法 与之相辅相成，共同达到良好的教学效果。
摘要对生物工程专业的动物细胞工程实验进行了开放式实验教学模式探讨,通过实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文 报告 、实验 总结 等5个教学环节的实施,达到了较好的教学效果。同时分析了此种教学模式存在的问题与改进 措施 ,以为切实搞好开放实验教学活动提供参考。
关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学
AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design,project discussion,experiment operation,experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While,existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.
Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology
西南科技大学地处四川省绵阳市,是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业,其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科,对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面,较强的实验、实践能力和创造能力。因此,笔者在优化理论教学的同时,也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学,强化实验与实践能力的训练,培养学生的动手能力,激励学生学习兴趣和创新精神,提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验,且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设,实验方法刻板,学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发,限制了创造性思维的发展,不能充分调动学生的积极性和能动性。因此,生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来,西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入,大大改善了本科生实验条件。2010年,生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机,根据实际情况,申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”,得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中,不仅考虑了实验室软、硬条件的改善,同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。
1课程简介
《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课,主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分,在课程的教学过程中,动物细胞工程的实验周期相对稍短一些,同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些,因此,在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。
2教学形式
教学共分为5部分内容,包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。
实验方案设计
笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中,发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理,在课程结束时,安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立,该设计既是理论课程的一个结课报告,也是本实验的一个实验指导。为节省材料,将学生分成几个大组,每个大组8个人,然后每个大组再分成4个小组,每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠,每个小组的学生根据自己的兴趣,可自由选择目的细胞,包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞,便于同学之间的相互交流和学习,同时也节约了材料。
该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案,包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中,要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项,这就要求学生认真思考自己所需要的材料,因为每组学生所做的细胞不同,采用的培养及纯化方法也不相同,所需要的材料也不相同,包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管,甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性,而不再像以前一样由老师准备好所有器材,自己只需要按照老师指定的步骤,将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。
方案讨论
方案设计好以后,教师进行修改,主要指出一些原则上的错误,让学生进行改进,然后进行交流。挑选一个比较典型的小组,向大家汇报,让同学来指出其设计上的不足,再在老师的指点下,比较自己的方案,这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后,给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像,详细介绍在操作中的注意事项,特别是一些细节问题,让同学们事先有所了解。
实验操作
大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改,经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材,自己进行清洗、包装和灭菌处理,配制所需的试剂,按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中,由于细胞生长的进度不同,同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾,实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式,保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中,要求学生每天来观察细胞生长情况。
实验论文报告
该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告,要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的,由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多,多种方法大多可以使用,学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行,但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细,以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分,要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符,应分析原因,列出改进措施。最后,要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。
实验 总结
课程结束后要对此次实验的情况进行总结,对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节,及操作上的一些不正确的地方,让学生明白自己的不足之处。
3教学效果
此次开放实验教学,总体来说还是取得了较为满意的效果,与以前传统的实验教学方式相比,该教学主要达到了以下目的[3-4]:
真正做到了理论和实践相结合
由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程,在课程讲授过程中,会涉及到许多与实验操作有关的知识,而学生以前并没有相关知识的积累,讲解起来非常空洞。比如,在讲授原代细胞的制备方法中,会包括酶消化法和组织块法2种方法,这2种方法有何优缺点,应怎样根据实际情况进行选用等,这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识,而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。
另外,由于要求学生自己动手设计实验方案,而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上,这就要求学生在实验方案设计的同时,必须理清楚方案设计的理论依据,同时也培养了同学们查阅资料、阅读 文献的能力。
有效培养了学生的动手能力、思维能力,训练了从事科研工作的基本功
由于实验带教老师仅指出实验的名称,提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等,其余由学生通过阅读教材、查阅资料,明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容,并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中,学生始终处于主体位置,教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能,完成整个实验,包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的,充满了挑战性,试验结果不是预先知道的,学生必须对实验中出现的异常现象及时分析,并提出相应解决办法,这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的 科学态度,调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作,平时大家都不太重视,而通过实验,就有了切身体会,有的同学在做过滤除菌制备培养基时,由于无菌工作未作好,导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同,也进一步拓宽了学生的知识面,充分挖掘了学生的创造才能,促进学生科学素质的提高,培养学生的综合能力。
实验结束后要求学生按照 论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说,撰写论文是一件遥不可及的事情,现在他们具有了论文的素材,就可以模仿科技论文的写作要求去完成,使学生获得了撰写科研论文的训练,掌握了从事科研工作的基本功。
加强了老师和学生之间的交流,增进了师生感情
由于学生频繁出入实验室,与老师接触的时间增多,师生之间可广泛的进行交流,可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。
培养了责任心和科学态度,提高了兴趣,增强了自信心
实验分小组,做到任务到人,每个人对自己培养的细胞都爱护有加,这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同,同学之间是用自己的劳动成果做比较,都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验,获到了很好的结果,会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气,但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上,在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外,由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行,增进了同学的团结、互助、协调的精神。
提高了师资队伍水平和实验教学质量
开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的 发展水平,涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能,还要加强业务学习,不断更新自己的知识,这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响,对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用,这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神,能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路,是培养学生创新能力的必备条件。
4存在的问题与改进措施
实验室配套设施不完善
由于实验人数剧增、延续时间较长,仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作,所以,大部分操作都在超净台上进行,这样就造成对超净台需求的矛盾。而且,因为同学们大多是新手,操作时非常小心、谨慎,这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验,设备流动速度慢,同学们等待时间较长。另外,由于学生人数多,人流量大,导致无菌室有名无实,也由此使一些同学的实验材料被污染。
增加了教师的实际工作量
设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备,缓解实验室设备紧张的压力,在一个规定的时间段,采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验,同学们无论中午、晚上,只要有时间就可以到实验室做实验,由于学生以前没有受过这样的训练,教师必须随时在场给学生提供帮助,这就要求教师做出更多的奉献。另外,由于学生采用了各种各样的材料,教课老师需要查阅大量的资料,自己做一些预备实验,这样才能更好地指导学生。
加大了实验费用开支
实验要求学生自己准备实验材料和试剂,这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料,从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致,虽然老师在审阅设计方案时,取消了一些耗费较大的项目,但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料,也造成了实验开支的大大增加。
5结语
与课堂理论教学相比,实验教学更有利于培养学生的创新能力,实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所,是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事,综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。
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动物生物技术是以大量的实验为基础，涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多，是一门非常强调实验技术和技能的学科，我整理了动物生物技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下! 动物生物技术论文篇一 动物生物技术实验室的安全监控和管理 摘 要 实验室作为高校教学科研的重要组成部分，其安全管理具有举足轻重的作用。目前，动物生物技术实验室在实验过程中需运用大量的生物组织、化学试剂、仪器设备等。生物组织的安全操作、化学试剂的合理归放以及仪器设备的正确操作和管理是科研顺利进行的基础条件。高校应加强 安全 教育 ，采取积极的防范 措施 ，保证高校实验室的正常高效运转。 关键词 动物生物技术实验室;安全管理;仪器设备 中图分类号：G482 文献标识码：B 文章 编号：1671-489X(2015)16-0166-03 随着科学技术的迅速发展，越来越多的高校纷纷设立动物生物技术实验室进行这方面的研究工作。动物生物技术是以大量的实验为基础，涉及的实验动物、生化试剂、仪器设备种类繁多，是一门非常强调实验技术和技能的学科，旨在培养具备生物学、医学、公共卫生学、环境保护和野生动物保护、基因工程、人类疾病模型和医药工业等基础理论知识和实践能力，能在动物生物科学领域前沿承担创新研究和管理的高级科学技术人才。 目前，大部分实验室都缺乏专业技术人员的管理、维护。实验室的使用、人员流动和内部管理产生许多新情况，其安全问题已经迫切地摆在人们面前。因此，如果希望实验室安全、顺利、高效地为教学和科研提供服务，就要求重视实验室的安全管理，进而预防事故的发生。 1 动物生物技术实验室现状 自2009年新版《实验室生物安全通用要求》(GB19489―2008)开始实施，国家检验检疫局和标准化管理委员会对生物技术类实验室的安全设施、安全管理体系做出统一的执行方案[1]。虽然国家把高校实验室的安全管理一直视为重点，人们的环保意识和安全意识也在不断增强，但免不了还有很多问题存在。例如：实验室的 规章制度 不能有效执行;师生的安全意识薄弱，管理混乱，不规范操作仪器，对化学有毒有害药品不合理归置;对实验动物质量检测、生物安全控制不重视，病原微生物检测实验室的设施条件未达到国家颁布的生物安全实验室标准;实验中产生的废弃物未进行无害化处理便与生活垃圾混放或倾倒入下水道，实验后的动物组织、尸体随意扔入垃圾桶;等等。这都为实验室的安全和人员的安全埋下了隐患。 基于此，本文提出一些关于动物生物技术实验室的安全管理措施来和大家共同探讨。 2 动物生物技术实验室安全管理的改进措施 加强人才队伍建设 实验室的安全监控离不开人的作用，提高专业技术人员的基本素质是做好实验室管理工作的基础。这要求实验技术人员不但要有扎实的理论基础、过硬的实验技能、良好的品德修养、较强的管理能力，还要能熟练掌握仪器设备的安全操作，解决实验中出现的种种问题[2]。 要达到以上要求，可通过如下途径： 1)认真学习实验室生物安全手册以及实验室安全管理的各项规章制度; 2)定期组织专业技术人员技能、仪器设备的安全规范操作、有毒有害试剂的管理等方面的培训; 3)定期举办实验室紧急状况的处理和应急程序的演练，如洗眼装置的正确使用、伤口的正确处理、水电安全的应急措施、紧急逃生能力等; 4)学校要对实验室加强监督与考核，以严格认真的科学态度对实验室进行计划管理、技术管理和经济管理，只有这样才能实现实验室的科学化和规范化[3]。 加强生物安全意识 动物生物技术实验室是一类与动物(小鼠、大鼠、豚鼠、兔、鸡、犬、羊、牛等)、动物组织(细胞、血液、皮毛、排泄物、组织器官等)密切接触的实验室。这些动物、动物组织可能携带一些已知或未知的病原体，通过各种方式(空气、器械污染、操作不慎等)对实验技术人员和环境造成污染。据报道，在过去几十年里，时有发生实验室相关感染的调查 报告 ，例如：2004年4月中国疾病预防控制中心病毒所实验室由SARS冠状病毒引起实验人员的感染[1];2011年3月，黑龙江省东北农业大学的27名学生及1名教师因使用4只未检疫山羊进行实验而感染布鲁氏菌病。为此，提出以下安全控制措施。 1)实验动物的来源确定及实验前观察。动物生物技术实验室所采购的动物，其来源一定要遵循国家的规定。所选动物必须是由符合《实验动物管理条件》《医学实验动物管理实施细则》的规定并取得动物检疫合格证明的实验室提供[4]。在实验前，要观察、了解参加实验的动物，掌握其生活习性与 饲养 要求;在预实验中，要对动物组织、器官等生理解剖部位、动物对各种处理因素的反应情况作初步评估，以便预防正式实验过程中，动物在生理、精神状态等方面可能出现的问题，确保实验过程的顺利进行。 2)实验过程中的安全操作。首先要进行外观检查，包括：毛色光泽是否清洁贴身，行动是否异常，头脸有无肿大，背有无穹起，四肢、尾和皮肤有无缺损，动物有无喘息、鼻分泌物增多、肛门不洁等现象。外观异常是某些疾病发病前出现的临床症状，是疾病诊断的前期信号。如鼠的唇部、四肢、尾部出现水肿和小疱，则有可能是得鼠痘病毒感染所致;小鼠出现斜颈、眼鼻分泌物增多，有可能是肺支原体感染所致。 其次，在实验过程中要有防护措施，根据GB19489―2004《实验室生物安全通用要求》，动物生物技术实验室应当具备生物安全防护二级水平[5]。具体要求如下： ①实验室制定生物安全手册及规章制度，限制非实验人员进入; ②远离公共区域，与外界进行有效隔离; ③硬件设施包括二级生物安全橱、个人防护设备、工作台(耐热、耐酸碱、耐有机溶剂消毒剂腐蚀)、通风系统、洗手池、眼部冲洗装置、防蚊纱窗; ④实验结束后，实验人员用消毒水泡手，工作服、手术器械要进行高温灭菌，离开后开启紫外灯。 3)动物尸体及组织的合理清除。动物尸体作为一种废弃物，要进行无害化处理。必须按照兽医卫生的要求和程序，严格动物尸体的收集、运输和无害化处理。在运输过程中，车厢需做到无泄漏、密封严格，小型动物需装入密封塑料袋中。常用的的无害化处理方式包括以下几种。 ①深埋法处理：在远离居民区、水源、泄洪区、草原和交通要道，挖深度不少于2米、能容纳动物尸体侧卧的坑，坑底铺2～5厘米厚的生石灰，将尸体放入使之侧卧，再铺上2～5厘米厚的生石灰，用土覆盖土层厚度不少于米，并与周围持平。 ②焚烧法处理：这也是处理尸体最彻底的 方法 ，一般用焚尸炉即可。 ③发酵法处理：将尸体抛入专门的尸体坑内，用生物热的方法将尸体发酵分解，堆尸体的坑封闭待尸体完全分解就可挖出作肥料[6]。 加强设备的统筹管理、化学试剂正确存放 1)对设备的管理。 一是明确职责：实验室管理人员对仪器的保管、使用及维护进行管理。 二是对仪器进行分类标识，标明每台仪器的编号、名称、使用部门、保管人等，同时在仪器醒目位置标明“合格”“准用”(仪器设备某些功能已丧失，但检测工作所需要的功能正常且经检定/校准合格者)“停用”标识[7]。 三是资源充分利用：将闲置设备为多个实验室共用，避免资源浪费。 2)药品的管理。 一是完善实验室管理制度。设立专职人员负责制，实验危险品入库前，必须进行检查登记，切实做到“四无一保”(无被盗、无事故、无丢失、无违章、保安全)和“五双”(双人保管、双人收发、双人领用、双把门锁、双本账目)[8-9]。 校内相关部门定期或不定期检查危险化学药品的登记记录(领、用、剩、废、耗)，核对账物，检查个体防护设备及实验室安全设备状况。 二是对药品进行集中存放和统一管理。根据药品的种类、性质，设置相应的通风、防爆、泄压、防火、防雷、报警、灭火、防晒、调湿、消除静电等安全设施，将药品存放在条件完备的专用仓库中。对实验危险品，特别是爆炸物品、剧毒物品，应严格遵守分类专库保存，精确计量和记载，严加保管，不得转送、转让给其他单位和个人，或用于食品、药品或其他非实验室使用。储存实验危险品的仓库内严禁吸烟和使用明火，并根据消防条例配备消防力量、消防设施以及通讯、报警等必要装置。 三是定期对实验室管理人员进行培训。进一步了解危险化学品的种类、性质、储存、使用管理规定，防护设备的正确使用以及必要的应急措施等，以便有效地防止事故的发生。 加强废弃物的清理措施 实验中产生的废弃物如卤素有机物、一般有机物、无机物废液要分别回收，不可混放，更不能作为生活垃圾随意倾倒，除了玻璃仪器的洗刷废水。且要注意剧毒废液应单独回收。集中回收后，可先对回收的废弃物做一些初步处理，处理时注意可能产生的发热、有毒气体、喷溅及爆炸等危险。对于危险性较小、普通实验室就可处理的废弃物可自行完成。如易挥发的有机试剂用量较小时，可使其在通风环境下向空气中自然稀释挥发;废酸、碱液，可加入相应试剂中和至pH值呈中性，再和大量水稀释后排入下水道;乙醇及醋酸之类有机溶剂，能被细菌作用而易于分解，经用大量水稀释后，即可排放;不富集重金属且不溶于水的此类溶剂，如乙醚可采用燃烧法进行处理(燃烧时装入铁制或瓷制容器，选择室外安全地方，点燃时取一长棒，站在上风方向点燃，监视至烧完为止)。其有害物质浓度不得超过国家和环保部门规定的排放标准。对于剧毒废液和过期实验危险品要定期联系专业的处理厂进行销毁，并做好处置记录。 实验室危险化学品管理是一种风险管理，认真研究探索适应新时期高校实验室危险化学品管理的措施非常必要，以切实保证学校实验教学及科研工作顺利进行[10-11]。 3 结束语 实验教学和实验室建设是高等学校教学和科研活动的重要载体，是培养学生较强的动手能力和创新能力的基地，是培养高科技人才的摇篮。必须本着预防为主、安全第一的原则，使学生树立安全意识和环保意识，自觉维护自身安全和环境安全。同时加强工作人员的业务培训，有效地排除可能发生的各种危险因素，保障实验室的安全、高效运行。 参考文献 [1]梁宏伟，王玉兵，陈发菊.浅谈分子生物学实验室安全管理及研究生的作用[J].中国电力教育，2012(7)：92-93. 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[11]应佩蓓，杨奕，王磊.高职院校实验室危险化学品安全管理探讨[J].卫生职业教育，2011(23)：110-111. 动物生物技术论文篇二 生物技术专业动物生物技术课程建设与改革 摘要 动物生物技术是生物技术专业的一门专业必修课，针对该课程特点，从教学思想与目标、师资队伍、教材、课程内容、 教学方法 以及考核方法等6个方面探索该课程建设和改革思路，旨在提高该课程的教学质量，满足新时期人才培养的需求。 关键词 动物生物技术;课程建设;教学改革 中图分类号 G642;G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)01-0326-02 21世纪是生命科学的世纪。生物技术是人类科学技术发展历史中最悠久、对人类社会具有重大贡献的学科之一。随着分子生物学前沿学科的不断进步，生物技术也得到了突飞猛进的发展。动物生物技术是一门现代生物科学理论和技术相结合的综合性学科，主要涉及动物基因工程、动物细胞工程、动物胚胎工程等几大领域，在诸多行业都得到了广泛的应用，如农业、食品业、医学行业等[1]。生物技术这门学科在各大高校中都占有很重要的地位，可见该门学科的重要性，因此学好生物技术这门学科对今后的就业至关重要。笔者在介绍生物技术的概念的基础上， 总结 了动物生物技术课程的建设与改革措施，以期为学生的就业打下坚实的基础[1]。 1 生物技术的概念 生物技术是指在现代生命科学的基础上，利用各种先进的技术手段和其他类科学的原理和技术来对生物体或生物原料等进行加工或改造等，目的是生产出人类所需的产品。先进的工程技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等新技术。对生物体的改造是指按照人类的需要，改造或加工生物包括植物、动物、微生物等，使其能够生产出对人类有利的产品[1-2]。 2 教学现状与分析 内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业自1996年开始招生，2006年成为内蒙古自治区品牌专业，经过了16年的专业建设，首先于2003级生物技术专业学生中开设36学时的动物胚胎工程课程(专业选修课)，随着现代生物技术的迅猛发展，36学时的理论讲授明显不足，于2005级学生中更改教学大纲，内容上增加了动物组织、细胞的培养技术、基因工程技术等，理论教学增加到54学时，并增加18学时实验教学，课程性质首次转为专业必修课，并创新性地更名为动物生物技术，当时整个生物领域还未出现命名为动物生物技术的课程，直到2009年5月1日，科学出版社出版了普通高等教育十一五规划教材《动物生物技术》，至此这一新课程有了正式出版的教材可参考。笔者调查了部分农林院校生物技术专业开设的主干课程，主要有11门(动物学，植物学，微生物学，生物化学，遗传学，细胞生物学，分子生物学，基因工程，细胞工程，发酵工程和酶工程)，在调查的农林院校中(安徽农业大学，西北农林科技大学，山东农业大学，湖南农业大学，吉林农业大学，东北林业大学，青岛农业大学，江西农业大学，福建农业大学，华中农业大学，华南农业大学，云南农业大学)，都开设《细胞工程》课程，目前只有内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业开设与《细胞工程》相近课程《动物生物技术》和《植物生物技术》课程。 3 动物生物技术课程建设与改革 教学思想与目标改革 落实科学发展观，逐步树立“以学生为中心”、“一切为了学生”的意识。教师要改变传统的教学观念[3]，正确处理传授知识与提高学生学习能力之间的关系，使学生在学习一些课程基础知识的情况下，掌握一种主动学习课程相关知识的能力，成为富有知识和具有学习知识能力的复合型人才。 师资队伍建设 组建教学团队，将教学内容分为不同的教学模块，打破传统的一人一课的教学模式，每一模块由具有相应专业背景的教师承担，业务上要精益求精，力争紧跟各教学内容的学科前沿。定期开展教学研讨，督导组专家听课、评课，同时不定期开展自评和互评及学生评教，以促进整体教学水平的提高。 教材建设与改革 根据调研，笔者选用了科学出版社出版的普通高等教育十一五规划教材――蒋思文教授主编的《动物生物技术》作为教材，该书比较全面系统地介绍了动物生物技术的概况、基本原理、技术方法和最新发展。同时，由于课时的限制，在教学过程中，不可能做到面面俱到，且课程知识更新速度较快，一些最新 热点 在教材中没有体现的，自行编写部分讲义，以文本形式拷贝给学生，并推荐其阅读中外文的优秀参考书。 课程内容改革 动物生物技术属于多学科交叉课程，也是各国科研工作者研究的热点领域，大量的研究成果层出不穷，也在不断地更新和充实着这一新兴学科的知识。无论是教师的教，还是学生的学都具有一定的难度，这就要求在授课内容的选择上，既要注意授课内容的完整性，又要保证实用性和先进性，同时做好与其他课程交叉内容的增、减和衔接。在课程内容上，首先介绍绪论，动物胚胎工程技术概述，体外受精，胚胎移植，性别控制，胚胎分割，嵌合体;其次，介绍分子生物学及基因工程基础;最后重点介绍细胞核移植技术、干细胞技术、转基因技术、动物生物反应器、动物细胞培养技术，动物细胞融合技术，杂交瘤技术和单克隆抗体技术。通过精心的安排，使学生能在有限的时间内，全面系统地了解动物生物技术课程体系的基本内容。 教学方法改革 利用重大科研成果，激发学生学习的兴趣，提高其学习的主动性。如美国科学家马里奥?卡佩基、奥利弗?史密斯和英国科学家马丁?埃文斯，利用“基因靶向”技术让小鼠体内的特定基因失去活性，培养出研究价值极高的“基因敲除”小鼠，为人类遗传病研究提供了药物试验的动物模型。有了这些动物模型后，人类就能更有效地找到治疗各种遗传病的新疗法，彻底攻克遗传病就为时不远了，这一成果使得他们一起获得2007年诺贝尔生理学或医学奖。罗伯特?杰弗里?爱德华兹爵士，英国生理学家，生殖医学的先驱者，因创建了“体外受精技术”，被授予2010年诺贝尔生理学或医学奖。一门课程的讲授，不但要使学生掌握和了解课程相关的一些基础知识，更重要的是要教会学生如何通过有效途径尽可能的获取更多的、更丰富的相关知识，特别是对于像动物生物技术这样一门新兴的学科领域，许多知识都处于动态更新和完善的过程中[1]。 跟踪学科科研动态，开拓学生视野，培养 创新思维 。本科生的课堂教学过程不仅仅是传授书本知识，更重要的是启发学生的开拓性思维能力和创新意识，培养和提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力[3-5]。因此，在应用范围广、知识更新快的动物生物技术教学过程中，介绍学科研究的新动态和新进展，有意识地拓宽学生视野，打开学生思路，培养学生创新性思维是十分必要的。例如诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell，IPS cell)，由日本的2位科学家于2006年发表于世界顶级杂志《Cell》上。通俗地讲，就是通过某种方法，把高度分化的成体细胞去分化，使之成为多能干细胞，重新获得分化成多种细胞的能力。IPS技术是干细胞研究领域的一项重大突破，它回避了历来已久的伦理争议，解决了干细胞移植医学上的免疫排斥问题，使干细胞向临床应用又迈进了一大步，该成果的研究者获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。随着IPS技术的不断发展以及技术水平的不断更新，它在生命科学基础研究和医学领域的优势也已日趋明显[6]。 创新教学形式，提高教学效果。在课堂教学过程中，要认真倾听学生意见，像朋友一样对待学生，拉进教师与学生的距离，让学生感受课堂 文化 ，使其融入其中，积极思考，成为课堂的主体。同时可适当增加专题讨论会，通过学生准备ppt演讲等形式，一改以往整节课教师讲、学生记，缺乏沟通的模式，使学生处于主动学习的状态[7]。 优化多媒体教学，引入现代信息技术。利用有限的课时，着重讲授课程的重点、难点、关键点、知识点间的联系，引导学生自觉地去思考，对于容易掌握的部分课程内容可安排学生自学。利用计算机和Internet等手段，从国外引进和下载原版图书和动感图像，进行多媒体教学，可以有效提高教学组织效率，充实教学内容。不仅可以多层次、多角度地向学生提供丰富多彩的教学信息，还可以提供更加生动形象的人机交互界面，充分调动学生学习的积极性[8]。例如，细胞融合，精卵受精，细胞核移植等内容。在多媒体教学中，坚持适度运用原则和有机结合原则，留出足够的时间给学生理解、思考，且结合使用板书、实物等各种教学媒体，取长补短，将教学内容化繁为简，增强教学的生动性和创造性，使学生喜欢学习[2]。 考核方法改革 首先，改变以往的考核方法，将重视课本上的知识转变成重视实践、将重视成绩转变成重视课堂教学，今后不以单一的考试成绩为总成绩，而要加上一定比例的实践考核成绩，让教师、学生都能重视实践;其次，增减考核方式的多样性，以平时成绩、实验成绩、期中成绩和期末考试等作为综合考查学生学习成绩的考核体系，即20%平时成绩、20%实验成绩、20%期中成绩和40%期末成绩[9]。 4 结语 随着科学技术的快速发展，动物生物技术方面的研究也会更加深入，因此各个高校要建设好动物生物技术专业已迫在眉睫。课程组立足于内蒙古农业大学生命科学学院自身特色，通过分析生物工程、生物技术、制药工程3个专业之间的内在联系，准确把握动物生物技术课程的教学地位，注重该门课程特点，围绕课程内容，加强教学建设，创新教学形式及考核体系，逐步完善优化动物生物技术多媒体教学，提高教学质量，达到人才培养的目的和要求[10]。 5 参考文献 [1] 王伟霞，李福后.生物技术专业《细胞工程》课程建设与改革[J].科技创新导报，2008(9)：245. 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胚胎干细胞研究在美国一直是一个颇具争议的领域，支持者认为这项研究有助于根治很多疑难杂症，是一种挽救生命的慈善行为，是科学进步的表现。而反对者则认为，进行胚胎干细胞研究就必须破坏胚胎，而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式。 因此，如果支持进行胚胎干细胞研究就等于是怂恿他人“扼杀生命”，是不道德的，违反伦理的。 布什坚决反对 美国参议院在2006年7月17日就增加政府对胚胎干细胞研究经费拨款的议案进行了辩论。新法案要求，增加联邦政府用于干细胞研究的经费，用于对那些将被遗弃的、处于冷冻状态的临床胚胎进行胚胎干细胞研究。当天进行的辩论可谓相当激烈，正反双方都带着强烈的感情色彩讨论这一议案的利弊。不过，从现在的情形看来，参议院通过此项法案的难度不大。 但让很多人头痛的是总统布什的态度。布什此前已经表示，如果这项议案在参议院获得通过，他将不惜动用总统否决权来阻挠议案付诸实施。17日，白宫再次发表了类似声明，称“他（总统）将对议案行使否决权”。 科学家过去研究胚胎干细胞，都必须在胚胎上“大动手脚”，有人认为这样做就牺牲了胚胎，即间接牺牲了一个未来的小生命，所以惹来了很多伦理上的反对和斥责。白宫的声明说：“这项议案将强迫美国的纳税人为人类胚胎干细胞研究提供经济支持，而我们不应使用公众的钱来支持摧毁生命的行为。” 当然，布什也有很多同盟军，他们也都认为，胚胎是一个未来的生命，不能因为进行科学研究而扼杀生命。再者说，对胚胎干细胞的研究现在还只是停留在最初阶段，距离临床试验还有很长一段路要走，更不用说用于治疗疾病了。“我们不能仅仅因为有的胚胎不能发育成生命就残忍地在它们上面做试验。”共和党参议员吉姆·伯恩宁说。“有谁知道在这一研究领域取得实质性进展之前需要破坏多少胚胎呢？” 支持者据理力争 支持者，特别是一些温和派的共和党人认为，美国人民需要扩大干细胞研究。他们指出，根据自愿的原则，利用一些废弃的胚胎扩大干细胞研究是为美国人所做的正确的事情。干细胞研究被认为是找到老年性痴呆症、帕金森症等神经和大脑疾病新疗法的希望。 前美国第一夫人南希·里根就是一位积极推动此议案形成的热心人士。她的丈夫、前总统里根2004年死于阿尔茨海默氏痴呆症，而如果干细胞研究取得突破，这种疾病以后就有望治愈。“她依然在为此事而到处奔波。”民主党参议员埃德华德·肯尼迪说。“我们都知道，正是由于她的努力，这项议案才有今天，也才有可能取得一个理想的结果。” 参议院司法委员会主席斯佩克特本人是一位癌症患者，而癌症也是一种可以依赖干细胞研究获得治疗的疾病，因此，他也是此议案的拥趸之一。他还把这项议案的反对者比喻作阻挠科学车轮前进的阻力，称他们是“愚蠢的，不理智的，绝对荒谬的。” 而参议院多数党领袖弗里斯特也持有这种观点。他说：“我们将团结起来，使得科学在伦理道德的界限之内继续前进。” 2006年7月19日，美国总统布什上任5年来首次动用总统否决权，否决了参议院一项旨在资助胚胎干细胞研究的提案，此举引起了社会各界的广泛争论和关注。与此相对的是，7月24日，欧盟25国负责科研的部长在布鲁塞尔开会决定，将继续资助欧盟科研人员有限度地开展人类干细胞研究。道德层面的争议已经成为制约干细胞研究的瓶颈，科学与伦理再次成为对立的两方。
近期的科学研究新进展，科学家们已经十分接近量产血球细胞了!这个新进展将能解决血液供给不足，以及骨髓疾病患者的问题，将彻底改变需要频繁输血的疾病治疗模式。
近年来，干细胞的相关研究逐渐扩展，除了生物科学的研究外，更尝试应用于人类医学治疗上。干细胞与体内一般细胞不同，他具有特殊的编程，可以透过自然或诱导的方式，分化成为其他细胞。主要可分为两种，一为胚胎干细胞，具有较强的分化能力，可分化成为多种不同的细胞。另一种为成体干细胞，分化能力较为受限，仅能分化成特定几种细胞，用于修复组织或是汰换掉旧的细胞。2006年时，科学家首次将小鼠的细胞，经过诱导后转变成为iPS多能性干细胞。自此之后开启干细胞领域的大量研究。而从此时开始，科学家就不断尝试利用干细胞来生产新的血液细胞，然而，这是首次这么接近将干细胞分化成为完整功能的血球细胞。
利用干细胞生产血液细胞的目标，是希望可以透过提取患者自身的细胞，将其转变为iPS多能性干细胞后，利用此干细胞不断分化产生新的血液细胞，这样患者就可以自己生产无限供给的血球，不需要倚靠其他健康人们的捐赠。另外，这样的作法也能应用在一般的血液捐赠上，可以使用一般健康捐血者的细胞并将其转变为iPS多能性干细胞，这样将能大幅增加血液供给，提供需要输血的病患使用。来自波士顿儿童医院的Rio Sugimura研究员表示，遗传性的血液疾病患者，甚至可以利用基因编辑的方式，修复遗传缺陷，并成功制造出健康的血球细胞。
第一个发表相关研究的论文中，研究人员使用了iPS和胚胎干细胞，给予他们特殊的化学信号，使干细胞转化为血球前驱细胞，接着再给细胞转录因子，使其成为真正具功能的血球细胞。研究人员发现需要五种转录因子，分别为RUNX1、ERG、LCOR、HOXA5和HOXA9，来强制细胞进入正确的分化程序。波士顿儿童医院的研究负责人Gee Daley表示:「我们非常接近能够产生真正的人类血球细胞，这项工作是20多年努力的结果。」
第二篇研究的作法略有不同，来自纽约威尔康奈尔医学中心（Weill Cornell Medicine）的一个小组不再使用iPS多能性干细胞或胚胎干细胞，而是使用从小鼠肺壁获取的成体干细胞，培养于含有四种转录因子Fo *** 、Gfi1、Runx1和Spi1，且模拟人类血管内环境的培养皿中，此方法能够将成体干细胞直接分化为血球细胞，无需经过iPS的过程。带领团队完成研究的Shahin Rafii表示，他们的实验方法有如直航班机，可以挑过中间的复杂程序。而Daley团队的技术则是转机后才到达目的地。虽说如此，但目前结果仅止于动物实验，哪一种方法在人体中会有更好的效果暂时还不得而知。不过可以期待的是，未来人类或许可以透过简单的方式，自给自足需要的血液供给，在医疗上不再需要仰赖他人捐赠，并且可以修复遗传性的血液或骨髓疾病。
胚胎干细胞（ESC）是指从胚胎囊胚期内细胞群中获取的、具有全分化潜能的干细胞， 不同于与成人干细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性，从理论上讲可以发育为完整个体或定向发育为某一器官或组织。因此，该领域研究被科学家所热衷，这一技术有望被应用于老年痴呆症，帕金森氏症和糖尿病的治疗。但目前得到胚胎干细胞的主要途径就是从5天大的胚胎即胚泡中获得，而且获得胚胎干细胞后，胚胎将被破坏。即使这些实验用的胚胎是生育治疗过程中产生的多余胚胎，仍有许多人反对破坏胚胎来获取胚胎干细胞，反对程度取决于各自的宗教信仰。近年来，尽管人类在胚胎干细胞研究方面取得了很大的进步，但是宗教界人士对此的质疑也没有停止。就在上个月，梵蒂冈教廷发表35页的生物伦理相关文件谴责这种研究，并提出敏感的问题即：如何界定胚胎转变成人的时机，这种转变意味着什么？对此，不同道德和宗教信仰的个人会得出不同答案。英国一家非营利组织——教育信托基金（Progress Educational Trust）2008年11月在伦敦举办了为期一天的研讨会议，世界各主要宗教代表，及相关领域的科学家齐聚一堂，就“胚胎研究的宗教和伦理问题” 进行讨论，会议主题：“胚胎是神圣不可侵犯的吗？”讨论涉及体外受精、胚胎植入前基因诊断等胚胎和生殖技术研究，但重点仍是人类胚胎干细胞研究。大多数出席宗教的代表并不认为，胚胎应该被自动赋予和人类同等的权利。普遍观点是，胚胎人格发生在妊娠的某个时期，宗教称为赋予灵魂（ensoulment），精确时间节点在不同的宗教甚至不同派别之间互不相同，但大多数宗教都认为应该给早期胚胎一定程度的保护。根据犹太教律，一个胚胎应被给与最大的关怀和照顾。如果一个穆斯林信徒将赋予灵魂后（被认为发生在妊娠的40-120天之间）的胚胎堕胎，就等同是谋杀。基督教中的英格兰教会认为，小于14天胚胎不能被视为一个人。但罗马天主教会认为胚胎从受孕起就是生命，摧毁人类胚胎是不道德的。英国曼彻斯特大学生物伦理学约翰哈里斯教授提出不同意见：“坐在这个会议室中的每个人都有3-5个同胞因为我们的诞生而死去。”就是说，即使在自然繁殖过程中，胚胎破坏也是不可避免的，因此利用多余胚胎获得胚胎干细胞研究应该获得支持。自2006年以来，一些研究人员报告通过基因重组技术，可以从成年老鼠、人类、猴子的表皮细胞中生成类ESC多能干细胞。从表面上看，这种研究应该受到反对胚胎研究人士欢迎，因为它提供了一种不用破坏胚胎就能获得胚胎干细胞的途径。但是如果科学家真的找到一种技术，能够将体细胞转变成全能干细胞继而发展成完整的胚胎，新的伦理问题（克隆人）又会接踵而至。相信随着ESC技术的发展，相关的宗教和伦理的辩论会更加复杂和富有感情色彩。如何更好利用科学技术造福人类，而又避免科学与伦理成为对立的两方，这是需要科学家和社会共同思考并解决的问题。(转载)
2001，01－2007,2 论文题目：共97篇1.徐评议,梁秀龄,马少青等.肝豆状核变性分子生物学研究.中山医科大学学报.2001，22(1):1-42.黄帆,谭家香,郑国俊,马中富,马金玉,潘广伟,梁秀龄.毒品戒断后出现广泛中枢神经系统损害.中国神经精神疾病杂志.2001;27(1):42-433.杨春水,梁秀龄,闫振文等.肝豆状核变性基因8号内含子的研究.中国神经精神疾病杂志.2001；27(2):89-924.马少春,梁秀龄,徐评议.中国人肝豆状核变性基因18号外显子的构象多态性.中国神经精神疾病杂志.2001；27(2):86-885.闫振文,梁秀龄,杨春水等.肝豆状核变性基因在皮肤成纤维细胞株转染后的表达.中国神经精神疾病杂志.2001；27(2):83-856.梁秀龄.肝豆状核变性研究的过去、现在和将来.中国神经精神疾病杂志 2001；27(2):81-827.王丽娟,梁秀龄,刘焯霖等.中国人D13S301位点多态性及Wilson病基因诊断的研究.中华神经科杂志.2001；34(1):578.李晓曦,林勇杰,黄灿之,梁秀龄.肝豆状核变性患者消化道出血的治疗中华胃肠外科杂志.2001；4(1):40-429.梁秀龄,侯国庆,陈嵘等.肝豆状核变性基因表达产物的初步研究.中华肝脏病杂志.2001；9(2):86-8810.黄帆,梁秀龄,徐评议.用荧光PCR对中国人肝豆状核变性进行早期诊断及携带者检测.中华医学遗传学杂志.2001；18(1):17-2011.侯国庆,梁秀龄,杨春水等.肝豆状核变性基因蛋白产物表达的改变.中华医学杂志.2001；81(6):366-36712.侯国庆,梁秀龄,陈嵘等.肝豆状核变性基因表达产物及基因突变的研究.中华医学遗传学杂志.2001；18(3):165-16813.丰岩清,郭云良,梁秀龄.神经生长因子对脑缺血再灌注大鼠突触素表达的影响.中国动脉硬化杂志.2001；9(2):123-125 14.王丽娟,郑芷萍,唐安戊,刘斌,徐卫平,詹培源,周晓红,梁秀龄.阿尔茨海默病18F-FDG PET显像诊断的研究.中国神经精神疾病杂志. 2001. 27(4): 260-26215.闫振文,梁秀龄.Wilson病基因编码产物:铜转运P型ATP酶研究进展.国外医学-分子生物学分册.2001；23(5):311-31416.闫振文,石铸,梁秀龄等.肝豆状核变性的临床诊治体会.新医学 2001；32(10): 585-58617.黄智恒,徐评议,梁秀龄.遗传性脊髓小脑性共济失调7型的基因突变及临床特征分析.临床神经病学杂志.2001；14(5):272-27518.闫振文,杨春水,石铸,侯国庆,徐评议,黄帆,梁秀龄.RT-PCR检Wilson病基因在Menkes病人皮肤成纤维细胞株转染后的表达.神经生化学通讯.2001；14(2):1-519.梁秀龄,石铸.我国神经遗传病的过去、现在和展望.当代医学 2001；7(12): 48-5320.刘军,邢诒刚,梁秀龄等.人芳香族氨基酸脱羧酶基因的克隆及测序.中山医科大学学报.2001；22(6): Xu ,XL Liang ,WD Le ,. 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三 干细胞是生命科学研究的热点 干细胞是目前细胞工程研究最活跃的领域，随着基础研究、应用研究的进一步深化，这项技术将会在相当大程度上引发医学领域的重大变革，它已成为 21世纪生命科学领域的一个热点。 造血干细胞是最早发现，研究最多和最先用干治疗疾病的成体干细胞，长期以来，一直认为干细胞只属干造血系统，随着干细胞的不断深入研究，近年来，几乎在所有组织中都发现了干细胞，干细胞生物学和干细胞生物工程已成为继人类基因组大规模测序之后最具活力，最有影响和最有应用前景的生命学科。 美国政府已批准投入巨资，给予支持人体胚胎干细胞的研究，并在短短的两年中，成立了几十家以干细胞研究应用为主的生物工程公司，并在美国上市。 日本在2000年度启动的“千年世纪工程”中把干细胞工程作为四大重点之一，并投入大量资金，鼓励有关科学家进行研究。 英国在2000年以多数票通过了允许克隆人类早期胚胎，并从中提取干细胞，进行医疗上的研究等等。 在我国，党和政府也十分重视并大力支持有关研究院所与学校积极开展这项研究工作和成立专门研究干细胞基地，已在北京、上海、天津分别成立干细胞研究中心。近年来北京大学、协和医科大学、上海二医大和军事医学科学院等单位在造血干细胞研究和成体干细胞建库等方面已有相当的基础，并积累了大量经验，相信我国的科学家在不久的将来，在干细胞生物工程研究上必将取得辉煌成就。 另外，在全球的干细胞生物工程研究中，由干胚胎干细胞来源干人类胚胎，必然会遇到来自社会各方面的制约与争论，因此，有些国家对于是否支持干细胞的研究，一直是一个颇有争议的问题，然而随着干细胞生物工程研究的不段深入与发展，相信这些问题都会得到的妥善解决。
摘要： 肿瘤是目前威胁人类健康的重要因素。靶向肿瘤的新药与肿瘤免疫新疗法的研发如火如荼，这些研究为攻克肿瘤带来了全新的希望。但受限于患者作为研究对象的不可操控性，而实验动物与人差异巨大，目前从基础到临床的转化效率极低，肿瘤类器官的兴起为转化医学提供了全新的技术平台。从最初单个肿瘤样本类器官的成功构建，到现在建立了大规模的肿瘤类器官库，肿瘤类器官研究已经成为肿瘤基础和临床研究中的重要工具，尤其在结合基因修饰技术的基础上，对揭示肿瘤发生发展的机制、快速评估肿瘤药物与免疫细胞的治疗效果意义重大。 关键词： 肿瘤；类器官；基因修饰；新药研发；免疫疗法；临床转化 抗生素和疫苗发现以前，传染性疾病曾肆虐全球，是人类健康的头号杀手。而现今，非传染性疾病已成为健康问题的主要影响因素，其中，肿瘤更是首要致死原因。最新统计学数据预测，2018年将有超过1800万新增肿瘤病例，960万肿瘤死亡病例[1]，肿瘤所造成的巨大经济、社会负担毋庸置疑。 人类与肿瘤的斗争历史源远流长。从希波克拉底时代开始，就有对肿瘤的描述性研究，包括其生长形态、表面溃烂的形成与否等等，肿瘤（carcinoma/carcinos）在希腊语是螃蟹（crab）的意思，由此，罗马医生将carcinoma/carcinos翻译为cancer，成为癌症的最初定义。近年来，随着理论和技术的飞速发展，包括“肿瘤是不可愈合的创口”、“种子与土壤学说”、“肿瘤免疫互作四部曲”、“肿瘤放射化学药物疗法”、“肿瘤免疫治疗”等，我们对肿瘤的认识日渐深入，部分肿瘤甚至已经有了完全治愈的方法。但目前对绝大多数肿瘤，我们一方面没有有效的预防和监测手段，另一方面可以选择的治疗策略极其有限。因此，对肿瘤的研究一直是生物医药领域的核心热点。有意思的是，每年肿瘤相关研究的学术论文发表量数以万计，绝大多数肿瘤在实验室已经得到了成百上千次治愈，但能真正转化到临床应用的治疗方案却极少。美国食品与药品监管局统计发现，临床前研究具有治疗作用的新药进入临床试验后，85%在早期就被证明没有效果，而那些成功通过三期临床试验的药物，只有一半能被FDA批准进入临床应用[2]。目前肿瘤新药研究的主要工具是体外培养的肿瘤细胞和啮齿类动物（主要是小鼠）上建立的肿瘤模型，但越来越多的证据表明，小鼠与人在疾病过程中的变化及其对药物的反应性存在一定的差异[3]。此外，小鼠模型通常只能模拟人类疾病的一个阶段，无法从病因、时间和进展速度等方面再现人肿瘤发生发展的全过程，在此基础上开发的肿瘤治疗方案，并不能预测其临床应用的有效性。更重要的是，实验小鼠基因背景、生长环境、致病因素和用药处理均非常单一，自然无法应对临床多种多样肿瘤病人的复杂情况。 动物模型的局限性促使人们转向直接研究肿瘤病人标本，常用的人源肿瘤模型包括人来源肿瘤细胞系培养和免疫缺陷动物人源肿瘤组织异种移植。肿瘤细胞培养的确提供了研究特定患者肿瘤细胞特性及其对药物敏感性的机会，但并非所有肿瘤均能成功体外扩增，另外，体外单一肿瘤细胞培养使其丧失了与肿瘤微环境中其他组分的相互作用，而肿瘤微环境对肿瘤的发生发展以及对药物的反应性决定至关重要。同样，人源肿瘤组织异种移植至免疫缺陷小鼠中也存在类似的问题，一方面移植成功率较低，另一方面免疫缺陷小鼠形成的肿瘤微环境与患者体内环境相差较大，可能导致肿瘤组织发生小鼠样进化[4]。 1 类器官在肿瘤研究中的发展 近年来，组织器官3D培养技术发展迅猛。2009年，Hans Clevers实验室将单个LGR5+小肠干细胞种植于含有R-spondin1、EGF、BMP抑制剂等干细胞维持因子的基质胶中，发现干细胞增殖分化，形成了具有增殖隐窝和高分化绒毛的类小肠结构[5]。随后，该实验室在小鼠小肠干细胞成类器官技术的基础上，进一步加入Wnt3A nicotinamide、Alk抑制剂及p38抑制剂，实现了人结直肠肿瘤类器官培养[6]。同年，Eduard Batlle实验室分离出人大肠EPHB2高表达干细胞，并在体外3D培养中使单个细胞分化成为具有维持长期自我更新和多向分化潜能的大肠隐窝结构[7]。随后，包括前列腺[8, 9]、味蕾[10]、食管[11]、输卵管[12]、肝脏[13]、胰腺[14]、胃[15]、唾液腺[16]和乳腺[17]等在内的多个器官均成功在体外获得正常组织或肿瘤的类器官（图一）。由此可见，利用目前对肿瘤细胞和肿瘤微环境相互作用机制的认识，从肿瘤病人样本出发，通过加入多种细胞因子或小分子抑制剂，构建出患者特异性的肿瘤类器官，用于新药筛选和药物敏感性研究是可行的。 相比于传统2D培养和肿瘤组织异种移植，肿瘤类器官一方面构建成功率明显增高，且可长期低成本快速培养，便于基因修饰和大规模药物筛选等；另一方面，3D培养保留了肿瘤的组织特性，在研究过程中不会丢失肿瘤微环境的影响作用，为肿瘤药物研发提供更真实的环境。目前已经成功构建出包括结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌等在内多种组织的肿瘤类器官。常用的肿瘤类器官构建技术有两类，一种是通过诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）分化而来，另一种是直接来源于肿瘤组织。iPSCs来源的肿瘤类器官构建成功与否很大程度上依赖于肿瘤类型，操作更复杂，由此导致构建效率较低。此外，依靠iPSCs分化获得的肿瘤类器官也会丢失肿瘤微环境的复杂性。因此，直接通过肿瘤组织培养或干细胞分化，辅以细胞因子、肿瘤基质等补充，是肿瘤类器官研究的发展趋势。 肿瘤类器官对源肿瘤组织异质性的保存是类器官研究的核心基础。研究发现，肿瘤组织体外类器官培养可以获得大量不同特性的肿瘤类器官，单个类器官分析结果也表明同一肿瘤来源的类器官的异质性[18]。与此同时，组织化学分析发现肿瘤类器官内部即存在与源肿瘤相似的组织结构，通过原位DNA分析进一步证实类器官中同样存在源肿瘤相同的基因突变位点[18]。由此可见，肿瘤类器官在基因、转录、代谢、细胞和组织学上均较高水平地重现了其来源肿瘤的多样性和复杂性。更重要的是，体外培养过程对肿瘤类器官不会呈现明显均一化[19, 20]。但也有研究利用荧光标记不同突变体实验发现，大肠癌肿瘤类器官体外培养30-40天后，类器官会被某一种荧光标记的细胞主导，意味着培养过程中的确出现了特定突变体细胞优势生存的现象[21]。但这一现象并非体外类器官培养所独有，在体肿瘤中各类突变体也非均匀分布。由此说明肿瘤类器官确实在很大程度上模拟了在体肿瘤的各方面特性，是目前肿瘤基础研究和临床应用之间相互转换跨越的桥梁。 2 类器官在肿瘤发生发展机制研究中的应用 肿瘤的发生初始于细胞基因突变的累积，大量临床数据和实验室结果都显示正常个体内即存在大量的突变，且这些突变与年龄、生存环境、生活方式等均有一定的相关性，但并非所有的突变都会诱发肿瘤，不同组织对突变的耐受程度也不同。虽然已经有许多细胞和动物实验阐明从突变到肿瘤生成的关键因素和决定机制，由于无法监测和干预人体内肿瘤发展最初期的过程，目前对人体内肿瘤发生发展的认识还非常粗浅。类器官培养技术的兴起，为研究人体正常组织向肿瘤组织转变的过程提供了可能。 统计预测发现高达五分之一的肿瘤与感染相关[22]，虽然从感染到肿瘤的发展过程已有研究加以证明，但具体发生机制，尤其在人体内是如何进展的尚不明确。将病原体与健康组织类器官共培养，观察在感染情况下健康组织的突变起始和累积过程，评估感染作为肿瘤危险因子的相关性。如胃类器官可作为研究幽门螺旋杆菌在胃癌发生中作用机制的载体，精细观察幽门螺旋杆菌在胃上皮细胞的定植和克隆，及其对胃上皮细胞在基因、转录和蛋白水平的影响。结果显示在幽门螺杆菌注入能引起胃类器官发生强烈的炎症反应[23]，而慢性炎症与肿瘤发生有着密不可分的联系。此外，沙门氏杆菌与胆囊癌、人乳头状瘤病毒与宫颈癌、乙型肝炎病毒与肝癌等等，均可利用相应组织的类器官，研究病原体与宿主细胞之间的相互作用及致瘤机制。由于感染诱发肿瘤往往是一个长期慢性的过程，且伴随炎症的发生，因此，一方面类器官的长期稳定培养是前期基础，另一方面，在上皮细胞构建的类器官基础上，引入免疫系统和组织基质也是类器官应用的重要需求。 除了感染，肿瘤危险因素还包括年龄、家族史、物理化学诱变因素等，而这些因素诱导的突变累积是一个长期存在的过程。通过分析比较不同年龄供体来源、不同组织类器官中的突变体发现，体内的确以平均每年新增40个突变位点的速度在累积，且不同组织间突变模式相差较大，这可能是由于不同组织中细胞更新增殖水平相差较大，而细胞快速增殖过程中DNA复制为基因突变创造了先决条件[24]。值得注意的是，同一组织不同个体间突变频率和范围差异均较小，在一定程度上解释了肿瘤发生与年龄的相关性[24]。但不同个体间肿瘤发生的类型、进展速度等各不相同，因此，突变频率和突变模式并非决定肿瘤发生发展的唯一因素，而在肿瘤已经发生之后，突变累积和筛选已经完成，无法追踪到最初始的突变特性。在类器官培养健康组织的基础上，利用各种诱变因子诱导健康组织向肿瘤转化，将极大地加速对肿瘤发生过程的研究。 不管是感染、物理化学诱变剂或是年龄增长导致肿瘤发生，最终都是由于基因突变发生和累加导致正常细胞癌变。因此，结合类器官培养和基因修饰技术可以快速建立肿瘤体外模型，研究肿瘤的发生发展过程。Drost实验室第一次在正常大肠类器官中通过CRISPR技术引入常见的大肠癌突变基因，如APC、TP53、KRAS和SMAD4，研究不同突变体在初始阶段对肿瘤发生的影响[25]。结果显示，突变后的肠类器官生长不依赖于肠干细胞生长维持因子EGF、WNT、R-spondin 1和noggin等，与此同时，他们还发现APC和TP53的突变是导致染色体不稳定和形成多倍体的关键因素[25]。将基因修饰后的肿瘤类器官皮下移植至免疫缺陷小鼠可以存活，但不会发生转移。而如果将上述诱导的肠癌类器官移植在小鼠盲肠，肿瘤会向肝脏和肺部转移[26, 27]。这一现象说明肿瘤转移需要特定组织微环境的支持，也提示虽然肠癌类器官的生长不依赖于肠干细胞维持因子，这些因子在肿瘤转移过程中必不可少。 肿瘤类器官以其特性模拟人肿瘤组织、可大规模长期稳定培养、容易基因修饰、处理因素可控和表型观察便捷的特性，成为肿瘤基础研究中替代人而又超越实验动物的有力工具。此外，肿瘤类器官作为体外培养体系，非常利于结合最新技术如基因修饰、单细胞分析、高分辨率电子/光学影像等联合应用，将突破肿瘤研究完全依赖于动物实验的时间、技术瓶颈。 3 类器官在肿瘤治疗策略研究的应用 肿瘤治疗是目前生物医学领域最大、最急迫的难题之一。一方面实验室研究越来越多，另一方面新药临床转化效率却依然低下。类器官培养为肿瘤药物快速有效研发提供了新的技术平台。有研究认为肿瘤类器官敏感的药物超过80%的可能性对应的肿瘤患者对该药也敏感，而在肿瘤类器官上无治疗效果的化疗药物对该肿瘤患者也无效。 随着类器官培养技术的迅速发展，越来越多的实验室和医院开始有意识地采集肿瘤类器官及其对应的健康组织类器官，并运用合适的冻存传代方法进行大规模保存，形成类器官库。根据患者信息、组织来源、基因表型等多个方面对类器官进行归类，使之成为公共的肿瘤研究资源，用于评测抗肿瘤药物的肿瘤杀伤效果和正常组织毒副作用。最早于2011年Masahiro Inoue实验室尝试大规模采集肿瘤组织体外成球培养保存[28]，但这一培养方法无法实现正常组织的长期保存。2015年，Hans Clevers团队第一次成功构建了20个结直肠癌患者来源的肿瘤与对应正常组织类器官库[18]。利用这些类器官样本，他们发现只有WNT 拮抗剂泛素连接酶RNF43突变的肿瘤类器官表现出对WNT分泌抑制剂的敏感性[18]。同时，结合类器官的突变表型和药物筛选，他们一方面验证了已知的突变体与特定药物的相关性，另一方面还发现了多个对肿瘤具有杀伤作用的化学药物。此外，由于正常组织类器官对照的存在，在验证药物肿瘤杀伤作用的同时，也能评估其对正常组织的毒副作用，最终选择出肿瘤杀伤强、毒副作用小的化疗药物用于临床。更重要的是，这一类器官库除了用于药物筛选，还被其他项目利用，从基因组和蛋白组学对不同个体肿瘤类器官与正常组织类器官进行对比分析[29]，实现对患者肿瘤状态的精准评估，为肿瘤的个性化治疗提供参考信息。目前已有包括结直肠癌、胰腺导管腺癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌等在内的多个组织肿瘤类器官库，尤其是结直肠癌与乳腺癌，类器官库中患者数目已达到上百个，为肿瘤新药大规模筛选和临床前研究奠定了基础。 借助于肿瘤类器官与对应健康组织类器官库的建立，同时基于肿瘤类器官对药物肿瘤杀伤效果预测的准确性，可以在制定肿瘤患者治疗策略前，一方面通过检测肿瘤类器官的突变体类型，确定可能起作用的候选药；另一方面利用肿瘤类器官对药物进行筛选，获得在类器官上对肿瘤有杀伤作用而对健康组织毒副作用较小的药物，应用于临床，真正实现肿瘤的个体化治疗。这一策略不仅适用于化疗药物的选择，更有利于免疫疗法的有效性评估。与化疗药物的普遍性杀伤不同，免疫疗法具有较高的特异性，更需要直接来源于患者的样本进行临床前检测。利用肿瘤类器官与免疫细胞共培养，可以快速有效地检测免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。研究发现特定T细胞亚群与乳腺癌肿瘤类器官共培养后，可以显著性杀伤三阴性乳腺癌细胞[30]。最近，Emile E. Voest实验室利用外周血单个核细胞与肺癌或结直肠癌肿瘤类器官共培养诱导出一群肿瘤特异性T细胞[31]。进一步研究发现这群肿瘤杀伤性T细胞不会攻击正常组织类器官[31]，说明通过肿瘤类器官中的新抗原表位获得杀伤细胞用于临床肿瘤个体化免疫治疗具有很好的应用潜能。 4 展望 类器官在肿瘤研究中的应用目前尚处于起步阶段，但不管是在基础研究还是临床转化，均获得了很好的研究成果。相对于肿瘤细胞系培养和小鼠异种移植，类器官具有培养成功率高、能快速获得大规模资源库、同时可以采集对应的正常组织对照、最接近患者真实信息等多个优势，但目前类器官培养也存在许多问题亟待解决。首先虽然类器官本身去除了异种移植鼠源进化的问题，但目前3D培养用的基质胶来源于小鼠，且一些类器官培养还需要加小牛血清等动物源物质，可能对细胞性质与药物筛选过程中的反应性有未知的影响。因此，无血清培养基、非动物来源基质胶等是目前类器官研究的重点之一。此外，利用成体干细胞培养获得的类器官成分依然比较单一，血管、基质和免疫系统均缺失，也有许多研究关注于类器官中肿瘤微环境的构建。最后，目前仅仅上皮细胞源肿瘤成功构建了类器官，而非上皮细胞类肿瘤如血液细胞肿瘤是否能进行类器官培养尚且未知。虽然类器官培养在肿瘤研究中还存在一定的问题，但这一技术的确搭建了从基础到临床转化的快速通道，为肿瘤新药研究和个体化治疗提供了新的平台。 参考文献 1. Bray,F., et al., Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence andmortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin, 2018. 2. Ledford,H., Translational research: 4 ways to fix the clinical trial. Nature, (7366): p. 526-8. 3. Uhl,. and . Warner, Mouse Models as Predictors of Human Responses:Evolutionary Medicine. Curr Pathobiol Rep, 2015. 3(3): p. 219-223. 4. 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与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有许多优势：1、胚胎干细胞具有全能性和可以建系传代等优点，因此理论上应用前景广阔。但实际上由于每个个体的主要组织相容性复合体（MHC）不同，同种异体胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥，因此基于胚胎干细胞的治疗方案要求对患者进行长期免疫抑制剂治疗或将患者的造血系统和外来细胞形成嵌合体。造血细胞，但小鼠胚胎干细胞的实验表明，来源于胚胎干细胞的造血细胞在体内无法重建造血机制，因而限制了临床应用。为了解决免疫排斥的问题，研究人员探索将患者的体细胞核移植到去核的健康供体卵细胞中，在体外克隆并随后发育分化产生携带患者自己MHC的胚胎干细胞。这些胚胎干细胞及其衍生组织移植后不会产生免疫排斥，因此可以用于患者病变组织及其功能的重建，这就是治疗性克隆。但一些研究观察到，胚胎干细胞发育分化过程中具有极高的非整倍体发生率，美国马萨诸塞州耶尼德研究组的最新研究发现，克隆动物的基因在构成没有缺陷的情况下，也不能像正常动物基因一样准确表达出来，也就是说，克隆动物存在无法正确生长发育的危险。正是这个原因，造成当前98%的动物克隆实验失败，而顺利降生的克隆动物也经常出现体重超重等异常。研究还发现，利用当前的克隆技术取患者体细胞核的细胞克隆培育出来的新组织一样会存在缺陷，这项技术还有待完善、成熟。体细胞克隆所需的卵细胞难以获得，成体干细胞则可从患者自身获得，而不存在组织相容性的问题，治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。此外，少量的骨髓切除治疗有助于形成部分造血嵌合，可使异体成体干细胞的治疗成为可能。 但胚胎干细胞也存在自身的优势：1、胚胎干细胞能永生化，可以传代建系，且增殖能力强，来源充沛。2、虽然成体干细胞具有向多系分化的能力，但这种分化的“效率”尚不理想。通过体外的扩增培养能提高转化效率，但是体外的转化是否会引起成体干细胞遗传变化还有待证实，而且这种分化是否是成体干细胞多系分化的结果尚无法肯定。即使是成体干细胞多系分化的结果，我们也不明了是何种信号诱导了整个过程的发生。而胚胎干细胞的研究已经有三十多年的历史。鼠胚胎干细胞的研究已经证明了胚胎干细胞的全能性。相应的信号诱导机制的研究也取得了长足的进展。当前鼠胚胎干细胞的研究成果给正在进行的人体胚胎干细胞研究很大的助力。成体干细胞和胚胎干细胞各有自身的优势和缺陷。对于一个实验室而言，同时开展对两者的研究，不仅是可能的，而且能互为裨益，相得益彰。两者的研究对干细胞领域而言都是必要的。