Question

【題目】三維細胞培養技術是指將動物細胞與具有三維結構的支架材料共同培養，使細胞能夠在三維立體空間生長、增殖和遷移的技術。其培養模式圖如下，請回答下列問題：

（1）三維培養胚胎干細胞時，首先應保證細胞處于______________的環境，在培養液中加入牛磺酸、丁酰環腺苷酸等物質可以誘導胚胎干細胞的基因__________，從而產生不同類型的組織細胞。培養過程中，培養液中需要通入一定濃度的CO2，目的是______________。

（2）常用________________________將乳腺癌組織消化成單個細胞，其在培養瓶中進行懸液培養時會出現__________________________現象。經過多次傳代后，少數供體細胞中__________的穩定性會降低而變成不死性細胞。

（3）乳腺癌細胞在三維培養基中能夠形成腺泡結構，呈現類似于動物體內組織細胞的生長情況，有利于構建體內乳腺癌組織模型。與普通細胞懸液培養相比，利用三維細胞培養技術培養干細胞和癌細胞其明顯優點是________________________________________________________。

Answer 1

【答案】無菌、無毒 選擇性表達 維持培養液的pH 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 貼壁生長和接觸抑制 遺傳物質 能夠更好地模擬體內環境，培養得到更加類似于體內生長的細胞和組織

【解析】

1、動物細胞培養的條件：（1）無菌、無毒的環境：①消毒、滅菌；②添加一定量的抗生素；③定期更換培養液，以清除代謝廢物。（2）營養物質：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿等天然物質。（3）溫度和PH：36.5℃±0.5℃；適宜的pH：7.2～7.4。（4）氣體環境：95%空氣（細胞代謝必需的）和5%的CO2（維持培養液的PH）。2、胚胎干細胞（1）哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。（2）具有胚胎細胞的特性，在形態上表現為體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發育的全能性，可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條件下，可以增殖而不發生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。

（3）胚胎干細胞的主要用途是：①可用于研究哺乳動物個體發生和發育規律；②是在體外條件下研究細胞分化的理想材料，在培養液中加入分化誘導因子，如牛黃酸等化學物質時，就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化，這為揭示細胞分化和細胞凋亡的機理提供了有效的手段；③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；④利用可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能；⑤隨著組織工程技術的發展，通過ES細胞體外誘導分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。

（1）由題干分析可知，三維培養胚胎干細胞時，首先應保證細胞處于無菌無毒的環境；胚胎干細胞體外培養時可以維持只分裂不分化的狀態，在培養液中加入牛磺酸、丁酰環腺苷酸等物質可以誘導胚胎干細胞的基因選擇性表達，從而產生不同類型的組織細胞，培養過程中，培養液中需要通入一定濃度的CO2，目的是調節培養液的pH。
（2）在動物細胞培養過程中，常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將乳腺癌組織消化成單個細胞，其在培養瓶中進行懸液培養時會出現貼壁生長和接觸抑制現象。經過多次傳代后，多數細胞只增殖50-60次左右，只有少數供體細胞中的遺傳物質穩定性會降低發生基因突變而變成不死性細胞。
（3）乳腺癌細胞在三維培養基中能夠形成腺泡結構，呈現類似于動物體內組織細胞的生長情況，有利于構建體內乳腺癌組織模型，利用三維細胞培養技術培養干細胞和癌細胞，其明顯優點是能更好地模擬體內環境，培養得到更加類似于體內生長的細胞和組織。