二、細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是以細(xì)胞為基本單位，通過人們的精細(xì)操作，在離體條件下人為干預(yù)細(xì)胞，使細(xì)胞的某些遺傳特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而達(dá)到改良和創(chuàng)造新品種的目的，或者通過細(xì)胞生產(chǎn)有用的物質(zhì)。它主要包括細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞核組織培養(yǎng)、染色體移植及細(xì)胞核移植等技術(shù)。

(一)細(xì)胞融合技術(shù)

細(xì)胞融合又叫體細(xì)胞雜交，是將兩個不同類型的細(xì)胞，通過物理、化學(xué)方法，使它們彼此融合在一起，形成一個具有兩個親本的遺傳性狀的細(xì)胞。由于融合發(fā)生在兩個體細(xì)胞之間，因而又稱體細(xì)胞雜交。從種間、屬間、科間一直到動、植物界之間，細(xì)胞融合具有很廣闊的范圍。

淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞的融合是目前人類在動物細(xì)胞融合方面取得的激動人心的成就。腫瘤是一種新生質(zhì)，或是蛻化了的組織的畸形生長物。它的最大的特點(diǎn)是不受整體的控制，自主生長，分裂，到外擴(kuò)散。而淋巴細(xì)胞能夠根據(jù)需要制造某種抗體，并在機(jī)體免疫中發(fā)揮重要作用。但是淋巴細(xì)胞沒有獨(dú)立繁殖能力，需用細(xì)胞的融合技術(shù)，將這兩種不同類型的細(xì)胞結(jié)合在一起，形成一個雜種細(xì)胞，就可以從該雜種細(xì)胞中獲得大量的抗體。這種抗體通常稱為單克隆抗體，簡稱單抗。由于單抗能夠引導(dǎo)藥物定向和有選擇性地攻擊腫瘤細(xì)胞，因而被稱做“生物導(dǎo)彈”。該技術(shù)在診斷、治療癌癥、艾滋病等多種疑難病方面已取得明顯進(jìn)展，在動植物病癥的早期診斷中也初露鋒芒。運(yùn)用細(xì)胞融合方法目前已實(shí)現(xiàn)了人與鼠、人與兔、人與雞、人與蛙、鼠與猴、鼠與兔、鼠與螺、兔與雞等的細(xì)胞融合。

(二)細(xì)胞核組織培養(yǎng)

從植物機(jī)體中取出細(xì)胞或組織，模擬有機(jī)體內(nèi)的生理?xiàng)l件進(jìn)行體外培養(yǎng)，從而得到有用物質(zhì)或新的植株，這種方法稱為植物細(xì)胞組織培養(yǎng)。其原理基于細(xì)胞的全能性，即植物體的每一個活細(xì)胞都像受精卵那樣具有發(fā)展成為一個完整植株的潛在能力。利用這種方法可以大量地、快速地定向培育種苗，無論在生產(chǎn)上或科學(xué)上都具有重大意義。

盡管這項(xiàng)技術(shù)興起的歷史不長，但誘人的前景已使它進(jìn)展極其迅速，約有一千余種植物獲得了再生植株。目前，這項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于花卉、果木、蔬菜、藥用植物，大田作物育種和快速繁殖，創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

(三)染色體及染色體工程

細(xì)胞中有一種線形組分，由DNA和蛋白質(zhì)組成，極易被染上顏色，在決定生物的遺傳性上起主要作用，這就是染色體。將一種生物的某一染色體，按照人們的意圖予以添加、剔除或置換，使染色體數(shù)量或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的變異，形成新的性狀，從而創(chuàng)造出新的物種，這就是染色體工程。

(四)克隆技術(shù)與干細(xì)胞的應(yīng)用

自1997年由取自一只6歲成年羊身上的乳腺細(xì)胞培育成功的克隆羊“多莉”在英國問世以來，克隆技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，克隆鼠、克隆牛、克隆豬、克隆貓、克隆猴等相繼問世，這些成功使人們看到了利用克隆技術(shù)培育優(yōu)良品種家畜以及挽救瀕危珍惜野生動物的可能性。不過克隆技術(shù)最大的應(yīng)用可能還在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:利用克隆技術(shù)培育人類胚胎，使其發(fā)育成各種組織和器官，以供醫(yī)療或研究之用。而這又牽扯出另一重要的技術(shù)領(lǐng)域，即干細(xì)胞的研究。

干細(xì)胞是指動物體在發(fā)育過程中，體內(nèi)所保留的部分未分化的細(xì)胞。干細(xì)胞根據(jù)其分化潛能的大小，可以分為三類:一類是全能干細(xì)胞，它具有形成完整個體的分化潛能。如胚胎干細(xì)胞，它具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)特征和很強(qiáng)的分化能力，可以無限增殖并分化成為全身200多種細(xì)胞類型，從而可以進(jìn)一步形成機(jī)體的任何組織或器官。第二類是多能干細(xì)胞，它具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力。第三類稱為專能干細(xì)胞，只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化。

干細(xì)胞的用途非常廣泛，涉及到醫(yī)學(xué)的多個領(lǐng)域。目前，科學(xué)家已經(jīng)能夠在體外鑒別、分離、純化、擴(kuò)增和培養(yǎng)人體胚胎干細(xì)胞，并以這樣的干細(xì)胞為“種子”，培育出一些人的組織器官。干細(xì)胞及其衍生組織器官的廣泛臨床應(yīng)用，將產(chǎn)生一種全新的醫(yī)療技術(shù)，也就是再造人體正常的甚至年輕的組織器官，從而使人能夠用上自己的或他人的干細(xì)胞或由干細(xì)胞所衍生出的新的組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。假如某位老年人能夠使用上自己或他人嬰幼兒時期或者青年時期保存起來的干細(xì)胞及其衍生組織器官，那么，這位老年人的壽命就可以得到明顯的延長。美國《科學(xué)》雜志于1999年將干細(xì)胞研究列為世界十大科學(xué)成就的第一位，排在人類基因組測序和克隆技術(shù)之前。

鑒于干細(xì)胞在未來醫(yī)療、尤其是器官移植領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景，世界各國、尤其是發(fā)達(dá)國家都開展了這方面的探索研究，并取得了一些成就。如德國科學(xué)家在用臍帶血干細(xì)胞治療中風(fēng)綜合征研究方面取得重要進(jìn)展。動物試驗(yàn)表明，接受干細(xì)胞療法治療的試驗(yàn)鼠病情明顯好轉(zhuǎn)。而來自歐洲和美國的多個研究小組發(fā)布的一批研究成果中，顯示長期以來被認(rèn)為是無法逆轉(zhuǎn)的心臟病發(fā)作導(dǎo)致的心臟損傷，卻能夠被患者自身的干細(xì)胞所修復(fù)，這充分展示了干細(xì)胞技術(shù)在心臟病治療中的潛力。此外，新加坡國立大學(xué)醫(yī)院和中央醫(yī)院通過臍帶血干細(xì)胞移植手術(shù)，根治了一名因家族遺傳而患上嚴(yán)重的地中海貧血癥的男童，這是世界上第一例移植非親屬的臍帶血干細(xì)胞而使患者痊愈的手術(shù)?？茖W(xué)家預(yù)言，用神經(jīng)干細(xì)胞替代已被破壞的神經(jīng)細(xì)胞，有望使因脊髓損傷而癱瘓的病人重新站立起來；不久的將來，失明、帕金森綜合征、艾滋病、老年性癡呆、心肌梗塞和糖尿病等絕大多數(shù)疾病的患者，都可望借助干細(xì)胞移植手術(shù)獲得康復(fù)。

干細(xì)胞的應(yīng)用前景的確誘人，但由于它涉及敏感的醫(yī)學(xué)倫理道德問題，尤其是克隆人問題，因此世界各國一直對此類研究爭論不休。英國、俄羅斯、日本、比利時、法國、德國等國在宣布禁止克隆嬰兒的同時，都有限度地支持開展用于研究和醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的人類克隆。2001年1月，英國在世界上率先將克隆研究合法化，允許科學(xué)家培養(yǎng)克隆胚胎進(jìn)行干細(xì)胞研究，并將這一研究定性為“治療性克隆”。

總之，現(xiàn)代生生物學(xué)的進(jìn)步，使人們對細(xì)胞這個生物工廠有了更深刻的認(rèn)識。隨著對細(xì)胞各種功能的不斷揭示，細(xì)胞工程的應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)展，不久將會在更廣闊的天地造福人類。