細胞融合(cell fusion)，細胞遺傳學(xué)名(míng)詞，是在自發或人工(gōng)誘導下，兩個細胞或原生質(zhì)體(tǐ)融合形成一個雜種細胞。基本過程包括細胞融合形成異核體(tǐ)(heterokaryon)、異核體(tǐ)通過細胞有(yǒu)絲分(fēn)裂進行核融合、最終形成單核的雜種細胞。細胞融合可(kě)作(zuò)為(wèi)一種實驗方法被廣泛适用(yòng)于單克隆抗體(tǐ)的制備，膜蛋白的研究。

定義

有(yǒu)性繁殖時發生的精(jīng)卵結合是正常的細胞融合，即由兩個配子融合形成一個新(xīn)的二倍體(tǐ)。而細胞融合為(wèi)在自然條件下或用(yòng)人工(gōng)方法（生物(wù)的、物(wù)理(lǐ)的、化學(xué)的）使兩個或兩個以上的細胞合并形成一個細胞的過程。其中(zhōng)人工(gōng)誘導的細胞融合，在六十年代作(zuò)為(wèi)一門新(xīn)興技(jì )術而發展起來。由于它不僅能(néng)産(chǎn)生同種細胞融合，也能(néng)産(chǎn)生種間細胞的融合，因此細胞融合技(jì )術目前被廣泛應用(yòng)于細胞生物(wù)學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的各個領域。基因型相同的細胞融合成的雜交細胞稱為(wèi)同核體(tǐ)（homokaryon）；來自不同基因型的雜交細胞則稱為(wèi)異核體(tǐ)（heterokaryon）。

發展簡史

19世紀30年代，科(kē)學(xué)家們相繼在肺結核，天花(huā)，水痘，麻疹等疾病患者的病理(lǐ)組織中(zhōng)觀察到多(duō)核細胞。

19世紀70年代，科(kē)學(xué)家們在蛙的血細胞中(zhōng)也看到了多(duō)核細胞的現象，但是當時科(kē)學(xué)發展水平的限制，沒有(yǒu)給予足夠重視。

1962年，日本科(kē)學(xué)家發現日本血凝型病毒能(néng)引起艾氏腹水瘤細胞融合的現象。

1965年，英國(guó)科(kē)學(xué)家進一步證實了滅活的病毒在适當的條件下也可(kě)以誘發動物(wù)細胞融合。

後來科(kē)學(xué)家又(yòu)成功誘導了不同種動物(wù)的體(tǐ)細胞融合，并且能(néng)将雜種細胞培養成活。細胞融合技(jì )術不斷改進，現在已廣泛應用(yòng)于細胞學(xué)，遺傳學(xué)，免疫學(xué)，病毒學(xué)等多(duō)種學(xué)科(kē)的研究工(gōng)作(zuò)中(zhōng)。

融合過程

細胞膜有(yǒu)内外兩層，細胞融合首先發生在外層，然後再到内層，由此就出現了兩種融合通道，細胞體(tǐ)内物(wù)質(zhì)通過這兩種通道轉移。病毒膜與目标細胞融合時，隻出現一種融合通道，即導緻融合的基因隻能(néng)在病毒中(zhōng)找到，而在目标細胞中(zhōng)卻找不到。但是，通過EFF-1發生的細胞融合則是一個雙向融合過程，需要EFF-1出現在兩個相互融合的細胞中(zhōng)。

研究進展

Muller于1838年觀察到脊椎動物(wù)腫瘤細胞能(néng)在體(tǐ)内自發地融合産(chǎn)生多(duō)核的腫瘤細胞。

Virchow于1858年描述了正常組織、發炎組織以及腫瘤組織中(zhōng)的多(duō)核細胞現象。

Luginbuhl于1873年觀察到天花(huā)病人的血液中(zhōng)也有(yǒu)多(duō)核的血細胞存在。

Lange于1875年第一個觀察到脊椎動物(wù)（蛙類）的血液細胞發生融合的過程。

Cienkawski(1876）、Buck(1877）、Geddes(1880）在無脊椎動物(wù)中(zhōng)發現了細胞合并現象。

1958年日本學(xué)者岡田（Okada）發現仙台病毒具(jù)有(yǒu)觸發動物(wù)細胞融合的效應。

1974年華裔加拿(ná)大學(xué)者高國(guó)楠創立了聚乙二醇（PEG）化學(xué)融合法。

1975年Kohler和Milstein成功地融合了小(xiǎo)鼠B-淋巴細胞和骨髓瘤細胞而産(chǎn)生能(néng)分(fēn)泌穩定單克隆抗體(tǐ)的雜交瘤細胞。

20世紀80年代出現了電(diàn)融合技(jì )術。

意義

⒈理(lǐ)論上說任何細胞，都有(yǒu)可(kě)能(néng)通過體(tǐ)細胞雜交而成為(wèi)新(xīn)的生物(wù)資源。這對于種質(zhì)資源的開發和利用(yòng)具(jù)有(yǒu)深遠(yuǎn)的意義。

⒉融合過程不存在有(yǒu)性雜交過程中(zhōng)的種性隔離機制的限制，為(wèi)遠(yuǎn)緣物(wù)種間的遺傳物(wù)質(zhì)交換提供了有(yǒu)效途徑。

⒊體(tǐ)細胞雜交産(chǎn)生的雜種細胞含有(yǒu)來自雙親的核外遺傳系統，在雜種的分(fēn)裂和增殖過程中(zhōng)雙親的葉綠體(tǐ)、線(xiàn)粒體(tǐ)DNA亦可(kě)發生重組，從而産(chǎn)生新(xīn)的核外遺傳系統。

⒋淋巴細胞雜交瘤和單克隆抗體(tǐ)的制備。

融合方法

同種細胞在培養時2個靠在一起的細胞自發合并，稱自發融合；異種間的細胞必須經誘導劑處理(lǐ)才能(néng)融合，稱誘發融合。

仙台病毒法融合

①兩種細胞在一起培養，加入病毒，在4℃條件下病毒附着在細胞

膜上。并使兩細胞相互凝聚；

②在37℃中(zhōng)，病毒與細胞膜發生反應，細胞膜受到破環，此時需

要Ca2+和Mg2+，最适PH為(wèi)8.0一8.2；

③細胞膜連接部穿通，周邊連接部修複，此時需Ca2+和ATP；

④融合成巨大細胞，仍需ATP。

聚乙二醇（PEG）法

聚乙二醇（PEG）結構為(wèi)：HOH2C（CH20CH2)nCH2OH，分(fēn)子量大于200小(xiǎo)于6000者均可(kě)用(yòng)作(zuò)細胞融合劑。PEG經高壓滅菌後，與溫熱的Engle氏液混合。一般選用(yòng)分(fēn)子量為(wèi)4,000，常用(yòng)濃度為(wèi)50%，pH8.0～pH8.2（用(yòng)10%NaHCO3調整），分(fēn)子量小(xiǎo)的PEG，融合效應差，又(yòu)有(yǒu)毒性，分(fēn)子量過大，則粘性太大，不易操作(zuò)。

電(diàn)融合法

在直流電(diàn)脈沖的誘導下，細胞膜表面的氧化還原電(diàn)位發生改變，使異種細胞粘合并發生質(zhì)膜瞬間破裂，進而質(zhì)膜開始連接，直到閉和成完整的膜，形成融合體(tǐ)。

優點：融合率高、重複性強、對細胞傷害小(xiǎo)；

裝(zhuāng)置精(jīng)巧、方法簡單、可(kě)在顯微鏡下觀察或錄像觀察融合過程；

免去PEG誘導後的洗滌過程、誘導過程可(kě)控性強。

離心振動

物(wù)理(lǐ)方法之一，使用(yòng)離心機等機器實現細胞之間的融合。

誘導物(wù)

細胞融合的誘導物(wù)種類很(hěn)多(duō)．常用(yòng)的主要有(yǒu)生物(wù)法用(yòng)滅活的仙台病毒(Sendai virus），化學(xué)法如用(yòng)聚乙二醇(Polyethyleneglycol，PEG）和物(wù)理(lǐ)法如電(diàn)脈沖，振動、離心、電(diàn)激。目前應用(yòng)最廣泛的是聚乙二醇，因為(wèi)它易得、簡便，且融合效果穩定。PEG的促融機制尚不完全清楚，它可(kě)能(néng)引起細胞膜中(zhōng)磷脂的酰鍵及極性基團發生結構重排。動植物(wù)細胞融合方法不同，生物(wù)法利用(yòng)滅活仙台病毒是動物(wù)細胞融合所特有(yǒu)的。

自發條件下或人工(gōng)誘導下，兩個不同基因型的細胞或原生質(zhì)體(tǐ)融合形成一個雜種細胞。基本過程包括細胞融合導緻異核體(tǐ)(heterokaryon）的形成，異核體(tǐ)通過細胞有(yǒu)絲分(fēn)裂導緻核的融合，形成單核的雜種細胞。有(yǒu)性生殖時發生正常的細胞融合，即由兩個配子融合成一個合子。

實驗操作(zuò)

（以人鼠細胞雜交為(wèi)例）

人、鼠細胞融合實驗分(fēn)三步進行∶首先用(yòng)熒光染料标記抗體(tǐ)∶将小(xiǎo)鼠的抗體(tǐ)與發綠色熒光的熒光素（fluorescin）結合，人的抗體(tǐ)與發紅色熒光的羅丹明（rhodamine）結合；第二步是将小(xiǎo)鼠細胞和人細胞在滅活的仙台病毒的誘導下進行融合；最後一步将标記的抗體(tǐ)加入到融合的人、鼠細胞中(zhōng)，讓這些标記抗體(tǐ)同融合細胞膜上相應的抗原結合。開始，融合的細胞一半是紅色，一半是綠色。在37℃下40分(fēn)鍾後，兩種顔色的熒光在融合的雜種細胞表面呈均勻分(fēn)布，這說明抗原蛋白在膜平面内經擴散運動而重新(xīn)分(fēn)布。這種過程不需要ATP。如果将對照實驗的融合細胞置于低溫（1℃）下培育，則抗原蛋白基本停止運動。這一實驗結果令人信服地證明了膜整合蛋白的側向擴散運動。

應用(yòng)價值

細胞融合不僅可(kě)用(yòng)于基礎研究，而且還有(yǒu)重要的應用(yòng)價值，在植物(wù)育種方面已經成功的有(yǒu)蘿蔔+甘藍、粉藍煙草(cǎo)+郎氏煙草(cǎo)、番茄+馬鈴薯等等。細胞融合另一個重要應用(yòng)就是制備單克隆抗體(tǐ)。單克隆抗體(tǐ)可(kě)以用(yòng)作(zuò)診斷試劑，治療疾病和運載藥物(wù)，具(jù)有(yǒu)準确，高效，簡易，快速等優點。

成功例證