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猪体内培养出实体人源器官
（热点背景
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我国学者成功在猪体内培养出实体人源器官，2023 年9 月7 日，中科院广州生物医学与健康研究院赖
良学研究员、戴祯研究员、Miguel A. Esteban 研究员、潘光锦研究员等在 Cell 子刊 Cell Stem
Cell 上发表了题为：Generation of a humanized mesonephros in pigs from induced pluripotent stem cells
via embryo complementation 的研究论文，该论文还被选为当期封面论文。
1. 考察动物细胞培养。
①动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这
些细胞生长和增殖的技术。
②动物细胞培养的条件：营养物质、无菌、无毒的环境、适宜的温度pH 渗透压、95%空气和5%CO2的气
体条件
③动物细胞培养的流程：
动物组织快→分散成单个细胞→细胞悬液→原代培养→传代培养
④动物细胞的类型：
类型
悬浮生长的细胞
贴壁生长的细胞
分瓶培养的原因
细胞密度过大
有害代谢物积累
培养液中营养物质缺乏
细胞密度过大
有害代谢物积累
培养液中营养物质缺乏
发生接触抑制现象
进行传代培养前的处理
直接用离心法收集
重新用胰蛋白酶等处理，使
之分散成单个细胞，然后再
用离心法收集
2. 考察干细胞。
①概念：动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他
类型的细胞。
②特点：体积较小，细胞核大，核仁明显
③分布：存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
④分类：包括胚胎干细胞和成体干细胞等
⑤比较：
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来源或存在
功能、特点
局限性
胚胎干细胞(ES 细胞)
早期胚胎
能够分化成为动物体
内的任何细胞，并进
一步形成组织、器官
甚至生物个体
需从胚胎中获取，涉
及伦理问题，限制了
它在医学上的应用
成体干细胞
成体组织或器官，如
造血干细胞、神经干
细胞和精原干细胞等
具有组织特异性，能
分化成特定的细胞或
组织
不具有发育成完整个
体的能力
诱导多能干细胞(iPS
细胞)
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定
功能的细胞来治疗疾
病。无须破坏胚胎，
且避免免疫排斥反应
技术不成熟
注意：
①对动物细胞进行培养时通常要添加血清：
a.血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，
b.氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基
酸），必须由培养液提供。
c.血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子
及其他活性物质，这是细胞生长和增殖所必需的，能促进细胞的生长、增殖和贴附。
一、单选题
1．体外细胞共培养技术是将2 种或2 种以上的细胞共同培养在同一环境中，能模拟体内生成的微环境，便
于更好地观察细胞与细胞、细胞与培养环境之间的相互作用。下列关于动物细胞的培养，相关叙述错误的
是（ ）
A．动物细胞培养时，培养箱应该保持纯氧的环境以保证细胞呼吸对氧气的需要
B．动物细胞培养前需将动物组织块机械处理并用胰蛋白酶处理分散成单个细胞
C．培养动物细胞的培养液需要定期更换，以便清除代谢废物
D．体外培养的动物细胞往往具有贴附生长和接触抑制等特点
2．实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理
C．丙过程得到的细胞大多具有异常二倍体核型
2
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D．丁过程得到的部分细胞失去贴壁黏附性
3．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（ ）
A．对培养液和所有培养用具进行灭菌处理并在无菌环境下进行操作即可保证无菌、无毒环境
B．进行细胞培养时，通常采用培养皿或封闭的培养瓶放置在CO2培养箱中进行培养
C．大多数动物细胞在体外培养时表现为单层贴壁生长
D．传代培养时，细胞都需要用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，再用离心法收集后分瓶培养
4．科研人员在成年小鼠体内进行了重编程，成功将腺泡细胞转分化（转分化是指一种已分化细胞转变为
另一种分化细胞的现象）为胰岛B 细胞。胰腺癌被称为“癌症之王”，胰腺腺泡细胞癌是其中一种发病率
较低、预后较为理想的胰腺恶性肿瘤。下列说法正确的是（ ）
A．该重编程过程体现了细胞的全能性
B．腺泡细胞分化程度高，一定不能再进一步分裂分化
C．癌变的腺泡细胞能无限增殖，失去接触抑制现象
D．衰老的腺泡细胞细胞膜通透性改变，细胞核体积减小
5．单倍体胚胎干细胞（haESCs）取自于孤雌或孤雄发育至囊胚的细胞，具有极大的应用前景。下列叙述
正确的是（ ）
A．培养液中通常含有蔗糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清
B．细胞培养应在CO2培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞呼吸
C．haESCs 通常不含等位基因，有利于研究隐性基因的功能
D．haESCs 可取自于孤雌或孤雄发育至囊胚中任何一个细胞
6．我国科学家首次在猪体内培育出人源中期肾脏，是世界范围内首次报告人源化功能器官异种体内培育
案例。本次研究利用新型人诱导多能干细胞与优化的胚胎补偿技术体系相结合，在肾脏缺陷猪模型体内实
现了人源化中肾的异种体内培育。下列有关叙述错误的是（ ）
A．人诱导多能干细胞只能分化成特定的细胞或组织
B．培养新型人诱导多能干细胞时，需要定期更换培养液
C．若新型人诱导多能干细胞来源于患者，则可避免免疫排斥问题
D．据题可知，在异种动物体内培育人源化功能器官具有可行性
7．科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞形成iPS 细胞，iPS 细胞可进一步分化为神经元细胞、胰岛细胞、
肝细胞等组织细胞。下图为该实验示意图，相关说法错误的是（ ）
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A．iPS 细胞与ES 细胞一样具有细胞周期和组织特异性
B．诱导iPS 细胞的过程细胞发生形态、结构的改变
C．诱导iPS 细胞分化的过程与基因及细胞直接生活的微环境有关
D．图示过程体现了iPS 细胞的全能性
8．我国科学家利用体细胞诱导产生多能干细胞（iPS 细胞），并将其注射到无法发育到成体阶段的四倍体
囊胚中，最终获得克隆鼠，经鉴定证实克隆鼠确实从iPS 细胞发育而来，并可繁殖后代。实验流程见图，
下列分析错误的是（ ）
A．本实验使用到体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术
B．小鼠iPS 细胞在特定条件下可恢复受精卵时期的功能
C．四倍体囊胚可能因染色体数目变异而无法发育为成体
D．克隆鼠体细胞具有黑鼠细胞相同的遗传物质
9．诺贝尔奖获得者詹姆斯·罗斯曼曾说：“21 世纪是细胞治疗的时代。”干细胞治疗被认为是未来医学的
新支柱。下列关于干细胞的叙述正确的是（ ）
A．干细胞只能分化形成某种特定类型的细胞
B．与成体细胞相比，干细胞分化程度较高
C．干细胞有多种类型，它们存在于从胚胎到成体的各个阶段
D．同一个体中，骨髓干细胞与胚胎干细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
10．科学家将4 个关键基因导入已分化的肌肉细胞中并使其表达，可诱导该种细胞成为多能干细胞（iPS
细胞）。下图为该实验示意图。下列有关叙述错误的是（ ）
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A．iPS 细胞的遗传信息与肌肉细胞不相同
B．过程①②③存在基因的选择性表达，图示过程没有体现iPS 细胞的全能性
C．关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境，使细胞功能趋向专门化
D．用该技术得到的新生器官替换供体病变器官有广阔的应用前景
二、非选择题
11．如图为iPS 细胞的获得及用其培育不同种细胞的示意图（cMyc、Klf4、Sox2 和Oct3/4 等基因与细胞的
脱分化有关）。回答下列问题：
(1)结缔组织含成纤维细胞，请写出将结缔组织制备单细胞悬液的主要实验步骤 。在对成纤维细胞进
行培养时，常用胰蛋白酶处理使之分散成单个细胞，这说明细胞间的物质为 ， （填
“能”或“不能”）用胃蛋白酶处理成纤维细胞，原因是 。
(2)在培养iPS 细胞的过程中，需要为培养细胞提供无菌、无毒的环境，为达到此目的对培养液采取的具体
操作有 （答两点）。②类似于植物组织培养中的 过程。
(3)过程③④为iPS 细胞提供的条件不同，分化得到的细胞不同，可知细胞分化是 的结果。
(4)iPS 细胞的应用前景优于胚胎干细胞的原因 。
12．人体肠道分布着大约38 万亿个细菌，对于维持人体体内平衡和健康至关重要。研究发现，很多癌症是
由于微生物群失调引起的，科学家经过长期研究发现了一些细菌具有促进癌细胞产生和促进癌症发展的作
用，如：幽门螺旋杆菌、梭杆菌、厌氧消化链球菌等，科学家把这些细菌称为致癌细菌。同时我们的肠道
还存在着乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌等能抑制癌症的抑癌细菌。
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(1)抑癌细菌与致癌细菌属于 关系。致癌细菌促进癌细胞产生的最可能原因是 。
(2)某兴趣小组利用某动物胚胎干细胞体外诱导培养得到结肠组织来进行有关研究，下图表示某动物胚胎干
细胞体外培养过程：
将获取的胚胎干细胞制成B 瓶中的细胞悬液，将细胞悬液转入C 瓶中进行的初次培养称为 。在培养过
程中干细胞正常是 （填“悬浮”或“贴壁”）生长，随着细胞数目增加，细胞之间的 （填物质名
称）将细胞黏着在一起，细胞分裂和生长停止。将得到的胚胎干细胞转入含有特殊诱导因子的培养基上诱
导形成结肠组织，干细胞定向分化为结肠组织的过程中诱导因子的作用可能有 （答出1 点即可）。
(3)兴趣小组欲用上述途径得到的结肠组织，来探究白花蛇舌草提取液是否通过抑制致癌细菌从而抑制结肠
癌细胞的分裂，请补充实验思路。
（实验材料有：结肠组织，厌氧消化链球菌，嗜热链球菌，结肠癌细胞，动物细胞培养液，白花蛇舌草提
取液，相关检测仪器等）
①分组：取等量的结肠组织，分别加入到含动物细胞培养液的 （填数量）组培养瓶中，然后置于适宜
条件下培养。
②处理：往各组结肠组织中移植数量相同的结肠癌细胞培养一段时间，然后 。
③检测：培养一段时间后，检测 。
13．干细胞的应用前景吸引众多科学家投入到相关研究中。请回答下列问题：
(1)人体干细胞主要包括成体干细胞和 。
(2)科学家将Oct3/4、Sox2、Klf4 和c
Myc
﹣
基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞中，然后在特定培养
基中培养可获得iPS 细胞。
①在进行细胞培养时除了提供充足的营养和所需气体环境外，还需满足的条件有
（答两点内容）。
②实验中逆转录病毒的作用是 。
③已知c﹣Myc 是原癌基因，研究表明将诱导iPS 细胞获得的神经干细胞移入小鼠体内会增加发生恶性肿瘤
的风险，推测可能的原因是细胞中原癌基因 导致相应蛋白质活性过强。当实验对象是人类
成纤维细胞时，为提高应用iPS 细胞的安全性，可通过设计实验判断c﹣Myc 在诱导获得iPS 细胞的过程中
是否必需，思路如下：将导入 的小鼠成纤维细胞，与导入 的小鼠成纤维
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细胞的诱导情况进行比较。
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