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,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,從動物細胞培養到組織工程,施秀惠,國立台灣大學生命科學系,從動物細胞培養到組織工程,1,嚴重急性呼吸道症候群,SARS,(severe acute respiratory syndrome),病原體究竟是冠狀病毒?副黏液病毒?或其他?,臺灣與香港的研究進展有落差!,重要關鍵:是否尋獲,有感受性的細胞株?,嚴重急性呼吸道症候群SARS(severe acute,2,何謂動物細胞培養？,何謂動物細胞培養？,3,植物組織培養(,plant tissue culture),金線蓮,非洲菫,植物組織培養(plant tissue culture),4,生物組成之階層,(The hierarchy of biological order),分子,(molecule),細胞(,cell),組織(,tissue),器官,(organ),系統(,system),個體(,organism),族群(,population,),群聚,(community),生態系,(ecosystem),植物細胞與組織培養,動物細胞或動物組織培養,生物組成之階層(The hierarchy of biol,5,通稱的動物組織培養,(ATC-Animal tissue culture),究竟在培養什麼?,通稱的動物組織培養(ATC-Animal tissue,6,蛙胚延髓組織,培養在青蛙淋巴凝塊內,動物細胞培養之創始,蛙胚延髓組織動物細胞培養之創始,7,通稱的動物組織培養,培養對象為(動物),細胞,層級,增殖基礎為,有絲分裂,不涉及 減數分裂,獲得初級培養(primary culture)或 細胞株(cell line),Clone-株,克隆,in vitro,culture,(,體外培養),vs.,in vivo,(活體),通稱的動物組織培養培養對象為(動物)細胞層級,8,如何培養動物細胞？,如何培養動物細胞？,9,兩種基本策略,初級組織塊培養法,(primary explant culture),分散細胞培養法,(dispersed cell culture),兩種基本策略 初級組織塊培養法(primary expla,10,草蝦淋巴器官,組織塊,細胞培養,草蝦淋巴器官組織塊細胞培養,11,吳郭魚生殖腺,單層細胞,培養,吳郭魚生殖腺單層細胞培養,12,基本設備,無菌操作檯,-,配備,HEPA filter,基本設備,13,倒立顯微鏡,倒立顯微鏡,14,倒立顯微鏡和25T培養瓶,倒立顯微鏡和25T培養瓶,15,培養環境,培養器材,:培養皿、盤、瓶等,培養基,:amino acids,vitamins,coenzymes,添加物:血清、生長激素等,培養條件:氣相、,溫度等,培養環境培養器材:培養皿、盤、瓶等,16,利用動物細胞培養技術之優勢和限制,利用動物細胞培養技術之優勢和限制,17,優 勢,控制下的環境,性質已知且均質化的標本,經濟性,優 勢 控制下的環境,18,限 制,經驗和技術之需求度高,量產之困難,細胞株之穩定性,限 制 經驗和技術之需求度高,19,最嚴峻的挑戰,-,污染,(contamination),-自始至今皆然,污染物的種類與特徵,偵測方法與操作原則,交叉污染,最嚴峻的挑戰-污染(contamination),20,預防污染方法,消毒,(Sterilization),物理法、化學法、機械法,無菌操作(Aseptic technique),學習之宗旨與精髓,預防污染方法 消毒(Sterilization),21,動物細胞培養技術之成就與貢獻,動物細胞培養技術之成就與貢獻,22,病毒學研究,體外,(,in vitro,),培養病毒,1937:黃熱病毒,1949:小兒麻痺病毒.,製備疫苗,1954諾貝爾生理醫學獎:Enders,Weller，Robbins,試想:如果開發出,SARS,(禽)流感,或,AIDS,疫苗?!,病毒學研究體外(in vitro)培養病毒,23,HPV疫苗-,子宮頸癌新剋星,HPV-人類乳突病毒,經由性行為傳染,引起子宮頸癌,HPV16型疫苗之人體試驗,(2002/11新英格蘭醫學雜誌刊登),全美16個醫學中心,2392位,1623歲女性,同步進行,實驗組-1194人,對照組-1198人,接種疫苗後追蹤,17.4個月,結果:,實驗組-,無人,發生持續性HPV感染,對照組-,9個,HPV導致之子宮頸癌前病變,HPV疫苗-子宮頸癌新剋星HPV-人類乳突病毒,經由性行為,24,遺傳學研究,核型,(karyotype),分析,例如:胎兒診斷,羊膜或絨毛膜穿刺,遺傳代謝疾病診斷,遺傳學研究 核型(karyotype)分析,25,其他重要應用,基因工程,作為基因之增殖與表現系統,癌症研究,基因轉殖動物,人工生殖,其他重要應用基因工程,26,潛力與展望,潛力與展望,27,組織工程學,(Tissue engineering),-,2000年5月美國時代雜誌列為未來十大熱門工作之首,主要致力於組織和器官的再生與形成,在一個模仿組織與器官形狀的材料中種入細胞，使細胞依照模型長成新的組織與器官，以修復人體組織的缺損。,組織工程學 (Tissue e,28,前驅:,美國麻州總醫院外科醫師韋肯逖(Joseph Vacanti）,麻省理工學院化工系教授藍格(Robert Langer）,構想:,結合,醫學,與,材料工程,的知識背景，研發製造,能修復人體病變組織與器官的零件，以克服,器官捐贈來源短缺的困境。,組織工程的開始,前驅:組織工程的開始,29,成果,1.體外培養:1992年在多孔狀結構高分子材料上培養出,軟骨細胞，並形成新的軟骨組織。,2.活體培養:老鼠背上培養出人耳形狀的軟骨。,成果,30,組織工程三大元件-細胞、支架、訊號,細胞,組織,生成,訊號 支架,細胞,31,細胞,-組織再生的關鍵,策略:採集少量的,自體細胞,經過,體外培養,增殖後，,再運用於修復體內器官。,兩種細胞類型：,已分化完全的成熟細胞，,具有分化成其他細胞能力的幹細胞。,細胞-組織再生的關鍵,32,幹細胞,(stem cell),培養,幹細胞是身體所有組織的前身,來源:胚胎-完整潛,能(totipotent)或,豐富潛能(pluripotent)細胞,成體-多重潛能或特定功能(,multipotent),細胞,幹細胞(stem cell)培養 幹細胞是身體所有組織的前身,33,NIH(2000 May),完整潛能,豐富潛能,囊胚期細胞,NIH(2000 May)完整潛能豐富潛能囊胚期細胞,34,NIH(2000 May),骨髓,神經細胞,心肌細胞,胰島細胞,預期將愈來愈多,NIH(2000 May)骨髓神經細胞心肌細胞胰島細胞預,35,研究現況與應用目標,疾病與受傷之治療,例如:,脊髓傷害之癱瘓(大鼠)、,帕金森氏症、阿茲海默症、糖尿病、,黏多糖症、類風濕性關節炎等,器官移植,具備無限潛力但受倫理規範,研究現況與應用目標疾病與受傷之治療,36,胚胎幹細胞研究規範,(Science 2001),第一級:絕對禁止(法、瑞士、西、冰島、波蘭),第二級:現有細胞株,不得再以受精卵製造,新細胞株(美國),第三級:可使用人工流產與人工生殖之多餘胚胎,(日本、加、澳洲、以色列),我國,2002/2/19 公告-,胚胎幹細胞研究倫理規範,第四級:可為研究目的製造新胚胎,(大陸、美私人經費贊助者),胚胎幹細胞研究規範(Science 2001)第一級:絕,37,人造血管,-組織工程皮膚成功的前提,A collagen biopolymer(,Black et al.1998),:,角質細胞,真皮纖維母細胞,臍靜脈內皮細胞,cocultureendothelialized skin,equivalent(ESE),人造血管-組織工程皮膚成功的前提A collagen bi,38,人工關節,-軟骨再生,1.第一次手術:從病人關節軟骨中未,受力的部分，取出一片約為葡萄乾,大小的,健康軟骨組織,。,2.分離出軟骨細胞並經三星期的,體外,培養,，使細胞數增加約1020倍。,3.第二次手術:清理軟骨受損的部分，,從下方骨頭部位取出一片約與傷口,大小相同的骨膜，縫在傷口上方，,再將,軟骨細胞注射,到骨膜下方。,結果:經過復健一年後即可恢復,正常的生活。,美國健生美(Genzyme)公司Carticel,R,人工關節-軟骨再生1.第一次手術:從病人關節軟骨中未 美國,39,人工肝臟,-血液透析(類似洗肝機),人工肝臟-血液透析(類似洗肝機),40,結 論,1.歷史悠久但與時俱新的技術,2.應用廣貢獻多,3.生物技術中的體外生產系統,單株抗體重組基因及蛋白質產物,4.多種新技術的基礎,組織工程幹細胞培養複製動物,結 論1.歷史悠久但與時俱新的技術,41,睡醒了嗎？,-謝謝各位!,睡醒了嗎？,42,
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