1.细胞操作的目的

众所周知，遗传因子决定着蛋白质中氨基酸的排列顺序，遗传密码就是核苷酸碱基三联体的排列。其实，遗传密码不光是决定氨基酸排列的三连体。决定蛋白质中氨基酸排列顺序的遗传密码，还不足全部遗传因子的10%，其余90%以上核苷酸排列的意义，还不太清楚。不过最近知道，伴随着发生、分化，也有抑制现象出现，逐渐搞清了在分化中出现的调节细胞性质的遗传密码。即有关调节遗传因子出现的密码正在破译中，它不是三联体，其长度不定。

知上所述，把生物现象用遗传因子DNA的结构和功能，即碱基排列密码的破译来记述，可以说就是现代生物学革命的本质。细胞操作技术正是沿着这种生物学潮流发展起来的。当然，细胞操作技术是利用细胞的物理和化学性质，跟遗传因子DNA似乎没有多少直接关系。但是，跟遗传工程一样，发展细胞操作的直接目的也是为了探明遗传因子的功能。

另一方面，一旦这种技术完善起来的话，眼前的一些任务，诸如细胞的性质，尤其是膜、核之类细胞质构成物的性质、就会渐渐搞清楚了。进一步还可以考虑应用生物高分子及其构成物的许多方法，甚至可以探讨应用生物传感器、生物芯片和生物半导体等生物电子器件的方法。

利用细胞的性质，作为发现生物规律手段的细胞操作技术，正在许多领域开始应用起来。

2.实行细胞操作的条件

人为地对细胞进行操作，赋予它新的特性，扩大其某种特定功能，是有一窣条件的。

第一、能在体外培养细胞。单个细胞与其在个体组织中时的性质不同，离开躯体就要死亡。要实行细胞操作，就得有既将它们分离出体外又能使之不死的体外培养方法。

第二，要能将细胞按其种类分开，以供实验使用。我们知道，组织中有各种各样的细胞，虽然采样时是大量的，但细胞操作却只能对单一种类的细胞进行。

第三、通过变异、导入遗传因子等方法改变细胞性质时，要能将发生变异的细胞分离出来，这就得有进行筛选及分离的方法。

第四、要有显微镜以及操作中必需的外围设备和工具等。

第五、在处理鼠受精卵之类问题时，需要有将胚导入雌鼠子宫直到产仔的一整套培养技术。

此外，跟遗传工程一样，被操作的细胞以及整个过程中细胞的保存，都需要冷冻技术，这些在实行细胞操作之前都必须预先掌握好。

3.把遗传因子导入细胞

使细胞离体仍能活着并进行培养，可直接观察其形态，并筛选出有某种性质的特殊细胞，便可进行细胞操作了。

首先叙述把决定细胞性质的遗传因子导入细胞的方法。经细胞中导入遗传因子DNA或染色体的方法如下：

1）用微型玻璃移管，直接把DNA溶液注入细胞内（微注法，普里金法）。

2）形成磷酸钙和DNA的共载体，将其导入细胞。

3）利用载体将DNA封入其中，再用细胞融合法把它导入细胞（核糖法，红血球影法）。

4）用病毒粒子作载体的方法。

5）静电脉冲、电泳等用电场、电流的方法。

上述方法中，除1）是用玻璃移管把DNA直接注入细胞核外，其他方法都是导入到细胞质中。这类方法中，DNA究竟是如何又转输到细胞核内，被重组在染色体中，完成在核内存留的功能，还不太了解。不过，无论用哪种方法，导入的都能很快跟细胞中的蛋白质结合在一起，形成稳定状态。

4.把高分子物质导入细胞

除DNA外，向细胞中注入生物高分子的技术也在不断改进中。移入的方法同遗传因子的情况一样。

1）把封有生物高分子的载体，通过细胞融合法导入细胞（核糖法，红血球影法，HVJ法）。

2）用微型玻璃移管，把生物高分子物质直接注入细胞（微注法，普里金法）。

3）利用细胞的吞噬能力，把封有生物高分子的载体导入细胞内。

生物高分子蛋白质以及形成一定结构的蛋白质复合体，都可以被移入细胞中。还可以用这种方法导入药剂、生物活性物质等。

5.细胞融合法

前边介绍的几种方法，无论是把遗传因子、染色体，还是把生物高分子导入细胞时，仅仅作为一种导入，都不能自己繁殖。只是用了被输入细胞的性质有所改变这一点。而使细胞和细胞融合时，却都有繁殖能力且各有特性，性质的变化就可能产生有繁殖能力而又有新特性的细胞（杂种）。这时，对这些具有新特性细胞的优选就成为关键了。

细胞融合法就是：

1）HVJ法（用日本仙台病毒法）。

2）PEG法（使用聚乙二醇的方法）。

这两种方法都很重要，尤其是对细胞种类无须选择的聚乙二醇法，正被广泛地应用着。

细胞融合法在产生单克隆抗体细胞时实用价值很大。淋巴细胞中的B细胞能产生一种抗体，取出这种细胞让其繁殖的话，就可以得到在单一抗原中反应的单一抗体。但是取出的B细胞会中止繁殖，如果使它和有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合，通过获得繁殖能力的单一抗体杂种，就可以得到大量的纯粹抗体。

3）静电脉冲细胞融合法。

西红柿和马铃薯结合产生的柿薯就是一个著名的例子。从理论上讲，这样可以形成越来越多的品种。

6.个体发生过程的操作（发生工程）

可以这样认为，把遗传因子DNA、染色体、生物高分子物质输入到细胞中，赋予一种新的性质，用细胞融合法再形成有新特性的细胞，就可以产生出新生细胞个体。这项技术用于受精卵细胞、畸胎瘤细胞之类有分化能力的细胞，是很有意义的。

体外培养受精卵已成为现实，而用下面的方法就可以使畸胎瘤细胞分化成生物组织细胞。可以形成个体就意味着能够通过细胞繁殖来传宗接代，表明细胞有了稳定的繁殖能力。

（1）用微型玻璃注射器把DNA、染色体注入到受精卵的核中。

（2）用含有欲输入的遗传因子的病毒，去浸染受精卵或胚，进行对遗传因子和染色体的组合。

（3）用两种以上的胚细胞形成一个个体（嵌合体法，注入嵌合体法）。

（4）核移植法。

用上述方法时，细胞操作的效果不限于被操作的细胞，通过形成的个体，可以影响所有分裂后的细胞。因此，其特点是通过后代使新的生物机能固定下来。虽然结果未必能形成新种动物，但却可以增强某种特殊机能，形成特定的有用物质，可以说最适于把微量有效生理活性物的机能同化进去了。

7.细胞操作技术的现状

如上所述，细胞操作技术可以用于好些性质不同的目的。如：

1）分析遗传因子DNA. 蛋白质等生物高分子物质在细胞中的功能。

2）通过不同特性细胞间的融合，形成具有双方特性或双方都没有的新性质细胞，等等。

现行的细胞操作方法，是先对大量细胞施行操作，再从中筛选出所需要的细胞。无论是方法1）还是2），都不可能只引起所需要的反应，因为现行的操作技术中，有关细胞物性的理论还不完善。

前边据实验结果，有目的有选择地叙述了一下现状。这是利用生物界外所没有的生物特性的开始，都是自我繁殖。在进行选择时，多用其耐药性，先把药剂加入培养液，只引起所需要的反应，按事先的计划，让获得耐药性的细胞进行繁殖。结果可以只收集所需要的生物体。这只用于生物选择，用其特性，使目的物增加，杀死其它的。不过，这方法还未达到实用阶段。

因此，向特殊物质中特定细胞的局部位置注入预计浓度的技术，今后需要大力开发。例如，现已知道由细胞质向细胞核输送物质中，排列简单的氨基酸比较有效。此外，正在考虑向特定物质注入受体的方法的实用化问题。

[静电氨学会誌（日），1986年第3期]