công nghệ sinh học đại cương học viện nông nghiệp các phương pháp và ứng dụng của CNSH động vật, người và y sinh

CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƢƠNG (SH3014) Giảng viên: BM CNSH TV – Khoa CNSH 1 CHƢƠNG III: CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG CỦA CNSH ĐỘNG VẬT, NGƢỜI VÀ Y SINH (8 TIẾT) 2 BM CNSH TV – Khoa CNSH 3.1. Kỹ thuật nuôi cấy tế bào động vật 3.2. Công nghệ tế bào gốc 3.3. Công nghệ nhân bản động vật 3.4. Kỹ thuật chuyển gen vào tế bào động vật 3.5. Công nghệ vacxin tái tổ hợp và sản xuất kháng thể đơn dòng 3.6. Dự án genom ngƣời và các ứng dụng 3.7 Công nghệ hỗ trợ sinh sản 3.1 KỸ THUẬT NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT (kiến thức cần nhớ) 3 BM CNSH TV – Khoa CNSH Đặc điểm của tế bào động vật • 10-100 microns Có hình cầu trong dung dịch Không có thành tế bào Màng plasma mỏng, dễ vỡ và dễ bị biến đổi Bề mặt tích điện âmSinh trƣởng trên bề mặt tích điện dƣơng ví dụ: Collagen 3.1 KỸ THUẬT NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT (kiến thức cần nhớ) 4 BM CNSH TV – Khoa CNSH • Chu kỳ tế bào G1 Phase: ·Tế bào bƣớc vào pha tổng hợp hoặc ·Thoát khỏi chu kỳ tế bào để tiến hành phân hoá (reversible or irreversible) ·Các tế bào rất nhạy cảm để tác động điều khiển ở thời điểm này S Phase: Tổng hợp DNA G2 Phase: Tế bào chuẩn bị cho nguyên phân Mitosis 3.1 KỸ THUẬT NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT 5 BM CNSH TV – Khoa CNSH 3.1.1 KHÁI NIỆM Là nuôi cấy mô, tế bào tách rời khỏi cơ thể nếu đƣợc đặt trong môi trƣờng đảm bảo dinh dƣỡng và nhiệt độ thích hợp thì tế bào sẽ sống và tiếp tục phân chia. Quá trình có thể diễn ra liên tục nếu sau từng thời gian nhất định tiến hành rửa và bổ sung dung dịch nuôi cấy mới. Các mô, tế bào động vật hay sử dụng trong nuôi cấy: phôi ngƣời, phôi gà, thận khỉ, phôi lợn, màng ối ngƣời… 3.1.2 PHƢƠNG PHÁP NUÔI CẤY • NUÔI CẤY CƠ QUAN • NUÔI CẤY MÔ • NUÔI CẤY TẾ BÀO 3.1 PHƢƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT 6 BM CNSH TV – Khoa CNSH Nuôi cấy cơ quan (Organ Culture): là quá trình nuôi cấy toàn bộ phôi, cơ quan hoặc mô đƣợc cắt ra khỏi cơ thể bằng giải phẫu mẫu sống (vivisection) hoặc ngay sau khi não dừng hoạt động . Đặc điểm: Kiến trúc và các chức năng sinh lý bình thƣờng đƣợc duy trì. Các tế bào vẫn ở trạng thái phân hóa (fully differentiated). Tốc độ sinh trƣởng chậm. Cần mẫu tƣơi cho mỗi lần thí nghiệm. Hạn chế khi nuôi cấy trên quy mô lớn. Nuôi cấy mô (Tissue Culture): Nuôi cấy những mẩu cắt ra từ các mô cắt rời Đặc điểm: Một số chức năng bình thƣờng có thể vẫn đƣợc duy trì. Tổ chức ban đầu của mô bị phá huỷ. Có thể ứng dụng cho nuôi cấy quy mô lớn 3.1 PHƢƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT 10/18/2011 7 BM CNSH TV – Khoa CNSH Nuôi cấy tế bào (Cell Culture): Mô hoặc một phần của mẫu đƣợc làm tan rã ra, chủ yếu là bằng xử lý enzyme, thành dịch huyền phù tế bào. Nguồn nguyên liệu này đƣợc sử dụng cho nuôi cấy đơn lớp hoặc nuôi cấy huyền phù. Đặc điểm: Phát triển dòng tế bào qua một số thế hệ Có thể nuôi cấy trên qui mô lớn Các tế bào có thể bị mất đi một số đặc tính phân hoá. NUÔI CẤY ĐƠN LỚP 8 BM CNSH TV – Khoa CNSH Ƣu điểm: Dễ dàng thay đổi môi trƣờng và rửa tế bào trƣớc khi bổ sung môi trƣờng mới Các tế bào liên kết nhau thể hiện dễ dàng hơn Linh hoạt (Flexible) và có thể sử dụng đối vơi tất cả các loại tế bào Nhƣợc điểm: Khó triển khai trên qui mô lớn Cần nhiều không gian hơn so với nuôi cấy huyền phù Khó định lƣợng các thông số cho mẫu để điều khiển sự sinh trƣởng tế bào Việc đo Oxygen và pH gặp khó khăn Nuôi cấy các tế bào phát triển theo kiêu liên kết bám dính (Anchorage Dependent Cultures) 9 BM CNSH TV – Khoa CNSH Đặc điểm: - Sự nhân lên của các tế bào liên kết bám dính chỉ có thể xảy ra khi tạo đƣợc bề mặt nuôi cấy phù hợp. - Quá trình liên kết của các tế bào liên quan một loạt các bƣớc: • Sự bám của các yếu tố dinh kết với bề mặt nuôi cấy (Cold insoluble globulin or other attachment glycoproteins) • Sự liên kết giữa tế bào với bề mặt nuôi cấy • Sự dính kết các tế bào với bề mặt đƣợc bao phủ. (các chất heparan sulfate đa dạng được tổng hợp bởi tế bào ) • Sự phát triển lan rộng của các tế bào đã liên kết - Bề mặt nuôi cấy phải có tính hút nƣớc và đƣợc tích điện tối ƣu trƣớc khi qúa trình dính kết xảy ra. NUÔI CẤY HUYỀN PHÙ TẾ BÀO 10 BM CNSH TV – Khoa CNSH Đặc điểm: Có khả năng sinh trƣởng và phân hoá mà không cần quá trình gắn kết các tế bào với nhau. Có thể sử dụng các thiết bị nuôi cấy trên qui mô lớn Spinner Flasks, Stirred-Tank Bioreactors, Air lift Bioreactors [...]... chất sinh học + Vacxin virus + Hoạt chất sinh học + Interferon + Kháng thể đơn dòng • Tạo các nguyên liệu c y ghép • Tạo cơ quan từ tế bào động vật nuôi c y • Sản xuất các virus diệt côn trùng +Bacolovirus BM CNSH TV – Khoa CNSH 17 3.2 CÔNG NGHỆ TẾ BÀO GỐC 3.2.1 KHÁI NIỆM Là các tế bào có khả năng phân chia liên tục trong nuôi c y và phát triển thành các tế bào chuyên hoá 3.2.2 ĐẶC TRƢNG CƠ BẢN CỦA... BM CNSH TV – Khoa CNSH 12 Sự sinh trƣởng của tế bào nuôi c y BM CNSH TV – Khoa CNSH 13 Một số dụng cụ sử dụng trong nuôi c y tế bào động vật BM CNSH TV – Khoa CNSH 14 MÔI TRƯỜNG NUÔI C Y Thành phần : các muối vô cơ, dinh dƣỡng, các chất đệm (phenol red) Các muôí vô cơ (Na, K, Ca, Mg, Cl, P), vi lƣợng (iron, zinc, selenium), Đƣờng (glucose là phổ biên nhât), Axit amin, vitamin Huyết thanh Kháng sinh. .. nêu trên (nút phôi và dưỡng phôi) Phân hóa thành các TB vài tiềm năng TB có khả năng phân hóa thành một loại hay một họ các TB chuyên hóa xác định TB đa tiềm năng TB toàn năng BM CNSH TV – Khoa CNSH TB vài tiềm năng (TB mầm) 19 Day 1 Fertilized egg Day 11-14 Tissue Differentiation Day 3-4 Multi-cell embryo Day 5-6 Blastocyst PHÂN LOẠI TẾ BÀO GỐC (Theo nguồn gốc) Tế bào gốc phôi (Embryogenic Stem Cells)... /2năm BM CNSH TV – Khoa CNSH NGUỒN CUNG CẤP TẾ BÀO GỐC PHÔI phôi thụ tinh in vitro phôi nạo BM CNSH TV – Khoa CNSH NGUỒN CUNG CẤP TẾ BÀO GỐC PHÔI chuyển nhân soma BM CNSH TV – Khoa CNSH ƢU ĐiỂM CỦA TẾ BÀO GỐC PHÔI •Có thể tạo thành tất cả các loại tế bào trong cơ thể •Nếu l y từ phôi nhân bản không có phản ứng đào thải của hệ miễn dịch •Có thể duy trì thời gian dài trong nuôi c y BM CNSH TV – Khoa CNSH. .. bào sinh trƣởng tốt ở pH 7.4 Một số fibroblasts cần pH 7.4-7.7 Các tế bào biến nạp pH 7.0-7.4 Các tế bào Epidermal đôi khi cần pH 5.5 Sử dụng chỉ thị Phenol Red – Có mầu tím ở pH 7.8 – Mầu hồng ở pH 7.6 – Mầu đỏ ở pH 7.4 – Da cam ở pH 7.0 – Vàng ở pH 6.5 BM CNSH TV – Khoa CNSH 15 Ví dụ về nuôi c y mô não chuột ỨNG DỤNG CỦA NUÔI C Y MÔ TẾ BÀO ĐỘNG VẬT • Mô hình thử nghiệm và chẩn đoán bệnh • Sản xuất các. .. lần đầu năm 1998 Đã áp dụng trị liệu thành công trên bệnh nhân Chỉ nên áp dụng trên động vật chỉ có ở một số vị trí, trong một số tổ chức nhất định của phôi, phôi nang và bào thai BM CNSH TV – Khoa CNSH 22 TẾ BÀO GỐC PHÔI Có hai loại: * Tế bào gốc bào thai (ES embryonic stem cell) l y từ khối tế bào nội phôi * Tế bào mầm bào thai(EG embryonic germ cell) l y từ rãnh sinh dục của bào thai ES phân chia... bào và tổ chức chuyên biệt đảm nhiệm những chức năng đặc biệt – có thể phân lập và duy trì đƣợc ở trạng thái chƣa bịêt hoá – có thể tăng sinh và biệt hoá khi đƣợc chuyển vào động vật có hệ thống miễn dịch đã bị tổn thƣơng BM CNSH TV – Khoa CNSH 18 PHÂN LOẠI TẾ BÀO GỐC (Theo tiềm năng biệt hóa) • 1 2 3 Tế bào hợp tử và các tế bào phôi ở giai đoạn 4-8 tế bào Có thể phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh các. .. CNSH HẠN CHẾ CỦA TẾ BÀO GỐC PHÔI •Nếu l y từ IVF, có thể bị đào thải •Khó điều khiển quá trình phân hoá Y u cầu nhiều bƣớc trung gian để định hƣớng sinh ra loại tế bào mong muốn BM CNSH TV – Khoa CNSH TẾ BÀO GỐC TRƢỞNG THÀNH Có nhiều trong tổ chức của động vật và ngƣời: não, tuỷ xƣơng, máu, tuỷ răng, tuỷ sống, võng mạc, gan BM CNSH TV – Khoa CNSH TẾ BÀO GỐC TRƢỞNG THÀNH • Mục đích: –Chữa và điều trị... tự sửa chữa của gen • Ứng dụng: –Bệnh nhân có thể dùng tế bào gốc của bản thân để trị bệnh –Không cần tìm ngƣời hiến tƣơng thích (Giống trƣờng hợp c y ghép nhƣng không bị đào thải) BM CNSH TV – Khoa CNSH • Không có quá trình thụ tinh • Đƣợc nuôi sống trong đĩa petri giống nhƣ các loại tế bào khác BM CNSH TV – Khoa CNSH Từ các mô trƣởng thành Nguồn cung cấp tế bào gốc trưởng thành Từ mô d y rốn & nhau... thành Từ mô d y rốn & nhau thai Khả Năng Phân Hoá của ASC Ví dụ bệnh bạch cầu ƢU ĐiỂM CỦA ASC • Có thể nuôi c y ngoài cơ thể làm nguồn tế bào cung cấp cho c y ghép • Sự đào thải cơ quan hoặc mô đƣợc hạn chế nếu bệnh nhân đƣợc tiếp nhận chính tế bào của mình • Có khả điều khiển để kích thích sự sinh trƣởng của các loại tế bào chuyên hóa BM CNSH TV – Khoa CNSH . CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƢƠNG (SH3014) Giảng viên: BM CNSH TV – Khoa CNSH 1 CHƢƠNG III: CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG CỦA CNSH ĐỘNG VẬT, NGƢỜI VÀ Y SINH (8 TIẾT) 2 BM CNSH. CNSH 3.1. Kỹ thuật nuôi cấy tế bào động vật 3.2. Công nghệ tế bào gốc 3.3. Công nghệ nhân bản động vật 3.4. Kỹ thuật chuyển gen vào tế bào động vật 3.5. Công nghệ vacxin tái tổ hợp và sản xuất kháng thể. – Khoa CNSH • Mô hình thử nghiệm và chẩn đoán bệnh • Sản xuất các hợp chất sinh học + Vacxin virus + Hoạt chất sinh học + Interferon + Kháng thể đơn dòng • Tạo các nguyên liệu cấy ghép • Tạo