1.4細(xì)胞模型朋友們好！明天我們來說說細(xì)胞模型。細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位細(xì)胞膜模型制作，是研究生命奧秘的基本模型。細(xì)胞擁有一些重要的共性特點(diǎn)，包括：1.細(xì)胞都擁有相同的基本生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；2.細(xì)胞都具有相同的基本生命物質(zhì)；3.細(xì)胞都執(zhí)行著相同的基本物質(zhì)代謝途徑；4.細(xì)胞都遵循基本遺傳法則貶抑生命；5.細(xì)胞都根據(jù)相像的形式生長(zhǎng)增殖分化發(fā)育；6.細(xì)胞都還能對(duì)環(huán)境剌激訊號(hào)進(jìn)行應(yīng)答和適應(yīng)。為此，任何細(xì)胞都是研究上述共性特點(diǎn)的適合模型。下邊主要介紹一些有針對(duì)性的細(xì)胞模型：一、原核細(xì)胞模型真菌是研究原核細(xì)胞的基本模型。原核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和生理功能均能從真菌中找到答案。包括：表層結(jié)構(gòu)，由里向外依次為細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和莢膜；內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞漿、核蛋白體、蛋白酶體、擬核和引物等；外部附件，主要指附肢和肺臟。不同的真菌類型還可闡明原核細(xì)胞生命的更多奧秘，比如：法國(guó)真菌學(xué)家革蘭按照真菌細(xì)胞壁成份的不同，發(fā)明了革蘭氏染色法，驟然發(fā)覺革蘭氏陰性菌與革蘭氏陽性菌之間在生長(zhǎng)、代謝和抗生素敏感性等方面的眾多差別。二、真核細(xì)胞模型多細(xì)胞生物是由不同細(xì)胞類群互相作用、相互配合完成生命活動(dòng)的。其中每一細(xì)胞類群在結(jié)構(gòu)與功能上的研究均須要構(gòu)建相應(yīng)的細(xì)胞模型。
比如我們?nèi)梭w約60萬億個(gè)細(xì)胞，組成了神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等。針對(duì)各大系統(tǒng)的病理生理過程，研究者均構(gòu)建了相應(yīng)的功能性細(xì)胞模型。下邊舉幾例廣泛使用的細(xì)胞模型：1.人胚腎上皮細(xì)胞(cells,HEK)：包括轉(zhuǎn)染有腺病毒E1A基因的293細(xì)胞和共抒發(fā)SV40抗體的293T細(xì)胞。293細(xì)胞系從1973年完善以來，常年廣泛用于細(xì)胞生物學(xué)研究，成為闡明細(xì)胞分子作用機(jī)制的重要細(xì)胞模型。2.人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(,HUVEC)：是從人臍帶靜脈分離培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞，它是一種原代細(xì)胞，具有一定的干細(xì)胞性，可以傳代50-60次。HUVEC是研究血管生成和內(nèi)皮功能的良好細(xì)胞模型。3.大鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系(ell,HT22)：該細(xì)胞系是體外研究神經(jīng)細(xì)胞功能的良好模型，在好多神經(jīng)退化性疾患，比如'和'中均有廣泛的應(yīng)用。4.巨噬細(xì)胞（，M?）：即可從組織中分離也可從單核細(xì)胞誘導(dǎo)獲得，它是研究細(xì)胞吞噬、細(xì)胞免疫和分子免疫學(xué)的重要模型。
為研究癌癥的發(fā)生進(jìn)展機(jī)制，常須要建立相應(yīng)的病理細(xì)胞模型。非常值得提出的是，從人類癌癥和癌組織中早已分離培養(yǎng)數(shù)以千計(jì)的永生化突變細(xì)胞或癌細(xì)胞株，它們?cè)谘芯考?xì)胞自噬和防癌抗生素時(shí)廣為應(yīng)用。諸如海拉細(xì)胞(HeLa)。HeLa是一株人子宮癌細(xì)胞，它是從名叫海瑞塔?拉克斯()的英國(guó)白人子宮癌病人體內(nèi)分離培養(yǎng)而至。被確診患上了子子宮癌，其主治大夫采集了她的癌組織標(biāo)本。同年10月，Lacks逝世了，但Lacks頭上采集的細(xì)胞卻沒有死亡，每隔24小時(shí)細(xì)胞數(shù)目就降低一倍，被永久保存了出來。當(dāng)前，HeLa早已傳播到世界各地的研究機(jī)構(gòu)，成為腫瘤研究和細(xì)胞生物學(xué)研究的“明星”細(xì)胞模型。HeLa細(xì)胞應(yīng)用非常廣泛，包括：細(xì)胞病毒感染、細(xì)胞變性和抗蟲毒抗生素研究。HeLa細(xì)胞曾被用于觀察原子彈爆燃對(duì)生命導(dǎo)致的害處，也曾搭載尼克斯遨游太空來研究失重狀態(tài)下的細(xì)胞增殖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用HeLa細(xì)胞發(fā)表的研究論文已超過65000份。21世紀(jì)以來，早已有5個(gè)用HeLa細(xì)胞模型所取得的研究成果入選了諾貝爾獎(jiǎng)。HeLa細(xì)胞作為世界上最知名的人體細(xì)胞模型，早已成為醫(yī)學(xué)研究、生物研究中非常重要的工具，相信這些“永生”細(xì)胞會(huì)繼續(xù)造就傳奇。
三、細(xì)胞模型新進(jìn)展主要包括：1.干細(xì)胞()：干細(xì)胞具有自我更新和分化潛能兩大特點(diǎn)，具有廣泛醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。從健康組織中分離培養(yǎng)出成體干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)“定向分化”，可以形成特定的細(xì)胞類型，為干細(xì)胞移植和再生醫(yī)學(xué)研究提供相應(yīng)的細(xì)胞模型；體細(xì)胞重編程構(gòu)建的誘導(dǎo)干細(xì)胞(,)模型，對(duì)細(xì)胞命運(yùn)決定和表觀遺傳調(diào)控研究形成了巨大促進(jìn)作用；據(jù)悉，癌癥干細(xì)胞(,CST)的研究可能發(fā)覺疾病復(fù)發(fā)的癥結(jié)，并為抗肺癌抗生素醫(yī)治提供靶細(xì)胞模型。2.虛擬細(xì)胞()或電子細(xì)胞()：它們是隨著計(jì)算機(jī)仿真和可視化生命研究的進(jìn)展而提出來的。目前國(guó)際上主要有兩種虛擬細(xì)胞模型，一個(gè)是由127個(gè)與糖和能量代謝過程相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)為“元件”構(gòu)建的真菌糖代謝虛擬細(xì)胞。另一個(gè)是可模擬細(xì)胞鈣離子流、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)、線粒體功能和細(xì)胞膜作用的真核虛擬細(xì)胞。日本國(guó)立衛(wèi)生研究院NIH正在設(shè)立細(xì)胞訊號(hào)傳導(dǎo)的虛擬細(xì)胞模型。虛擬細(xì)胞是生命科學(xué)技術(shù)的重大突破。科學(xué)預(yù)計(jì)虛擬細(xì)胞在未來15能成為生命研究不可取代的工具。
3.人造細(xì)胞()：“仿生”科學(xué)已然成功實(shí)現(xiàn)人工合成生物大分子、組裝分子復(fù)合體、體外重構(gòu)細(xì)胞器、以及人造細(xì)胞。2010月20日，《科學(xué)》雜志報(bào)導(dǎo)了由JCVI(J.)的科學(xué)家們?cè)谑澜缟鲜状蝹€(gè)人合成的活細(xì)胞－原體JCVI-syn1.0細(xì)胞膜模型制作，開創(chuàng)了前所未有的制造與操控細(xì)胞生命的新征程。2016月25日，她們又宣布了合成的JCVI-syn3.0。非常值得一提的是，2017月10日《科學(xué)》雜志以封面論文方式同刊物發(fā)了中國(guó)科學(xué)家的4篇研究長(zhǎng)文，報(bào)道了4條真核生物釀酒酵母染色體的從頭設(shè)計(jì)與物理合成，這是合成生命的系列重大突破。人造細(xì)胞模型無需經(jīng)過慢長(zhǎng)的進(jìn)化歷程，可以在短時(shí)間內(nèi)從實(shí)驗(yàn)室定制形成，因而在細(xì)胞研究、藥物篩選和醫(yī)學(xué)醫(yī)治方面將具有巨大優(yōu)勢(shì)。綜上所述，細(xì)胞模型將為我們揭露生命奧秘、改造生命和征服疾患提供成功之門。明天的課就提到這兒，下一講我們將開始學(xué)習(xí)細(xì)胞研究基本技術(shù)和技巧。朋友們?cè)贂?huì)。