细胞工程

细胞工程是在活细胞中添加、删除或修改基因序列以实现生物工程目标的有目的的过程，例如改变细胞生产、改变细胞生长和增殖要求、添加或去除细胞功能等等。 细胞工程经常利用DNA技术来实现这些修饰以及密切相关的组织工程方法。 细胞工程可以被描述为越来越具体的生物工程学科的中间水平，包括器官工程、组织工程、蛋白质工程和基因工程。

随着生物医学研究在组织工程方面的进步并变得更加具体，细胞工程领域正在获得更多关注。 该领域的出版物已从 2000 年代初期的数千份增加到 2020 年的近 40,000 份。

细胞工程的一种一般形式涉及改变天然细胞生产以获得更理想的产量或更短的生产时间。 改变自然细胞生产的一种可能方法包括增强或抑制参与产品代谢的基因。 例如，研究人员能够在仓鼠卵巢细胞中过表达转运蛋白基因，以提高单克隆抗体产量。 另一种方法可能涉及将生物学上的外来基因整合到现有的细胞系中。 例如，合成乙醇的大肠杆菌可以利用来自运动发酵单胞菌的基因进行修饰，使乙醇发酵成为初级细胞发酵产物。

另一个有益的细胞修饰是调节细胞的底物和生长需求。 通过改变细胞需求，可以显着降低生长和维持细胞培养物所需的原材料成本、设备费用和技能。 例如，科学家们使用外来酶来设计一种常见的工业酵母菌株，使细胞能够在比传统葡萄糖更便宜的底物上生长。 由于生物工程侧重于提高放大成本，该领域的研究主要集中在各种酶代谢低成本底物的能力上。

与生物技术领域密切相关，这门细胞工程学科采用重组 DNA 方法诱导细胞构建所需产物，例如蛋白质、抗体或酶。 这个细胞工程子集最显着的例子之一是大肠杆菌的转化，将前体转录和翻译成胰岛素，这xxx降低了生产成本。 1979 年之后不久进行了类似的研究，其中大肠杆菌被转化为表达人类生长激素，用于治疗垂体性侏儒症。 最后，为了制造疫苗而对细胞进行工程改造以产生抗原方面取得了很大进展。

在生物工程的重点范围内，利用各种细胞修饰方法来改变细胞的固有特性，例如生长密度、生长速率、生长产量、耐温性、耐冻性、化学敏感性和对病原体的脆弱性。 例如，1988 年，伊利诺伊理工学院的一组研究人员成功地在大肠杆菌中表达了透明颤菌血红蛋白基因，从而创造出一种对低氧条件（如高密度工业生物反应器中发现的条件）更耐受的菌株。

细胞工程的一个独特部分涉及干细胞的改变和调整。 最近对干细胞疗法和治疗的大部分研究都属于上述细胞工程方法。 干细胞的独特之处在于它们可以分化成各种其他类型的细胞，然后可以改变这些细胞以产生新的疗法或为进一步的细胞工程工作奠定基础。 定向干细胞工程的一个例子包括将干细胞部分分化为肌细胞，以产生用于治疗肌肉减少症或肌肉废用性萎缩的促肌原性因子。

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