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隨著科技的飛速進(jìn)步，特別是基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）、高通量測序技術(shù)、合成生物學(xué)、生物信息學(xué)以及計(jì)算生物學(xué)的快速發(fā)展，生物學(xué)研究正在進(jìn)入一個全新的時代。

01

常用宿主

在生物學(xué)研究中，常用宿主的選擇取決于研究的具體目的、所需的生物過程以及實(shí)驗(yàn)條件。以下是一些常見的生物學(xué)研究宿主：

一、微生物宿主

1. 細(xì)菌

大腸桿菌（Escherichia coli, E.coli）：作為基因工程中最常用的宿主菌之一，大腸桿菌因其遺傳背景清晰、易于培養(yǎng)、轉(zhuǎn)化和發(fā)酵，被廣泛用于蛋白質(zhì)表達(dá)、代謝工程、合成生物學(xué)等領(lǐng)域。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）：枯草芽孢桿菌是一種革蘭氏陽性菌，具有強(qiáng)大的分泌能力和較高的發(fā)酵產(chǎn)率，適用于生產(chǎn)多種酶類和蛋白質(zhì)藥物，也常用于研究細(xì)菌的生長、分化和環(huán)境適應(yīng)性。

2. 酵母

釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）：釀酒酵母不僅用于釀造業(yè)，還因其能夠高效表達(dá)外源基因而被廣泛應(yīng)用于生物工藝和生物學(xué)研究中，特別是在蛋白質(zhì)表達(dá)、細(xì)胞周期調(diào)控、代謝途徑解析等方面。

畢赤酵母（Pichia pastoris）：畢赤酵母是一種甲基營養(yǎng)型酵母，能夠利用甲醇作為唯一碳源進(jìn)行高密度發(fā)酵，同時具有高效的外源基因表達(dá)系統(tǒng)，適用于生產(chǎn)復(fù)雜蛋白質(zhì)、酶和疫苗等生物制品。

二、動物細(xì)胞宿主

1. 哺乳動物細(xì)胞

中國倉鼠卵巢細(xì)胞（CHO細(xì)胞）：CHO細(xì)胞是生物制藥領(lǐng)域最常用的哺乳動物細(xì)胞之一，因其能夠高效表達(dá)人源化蛋白質(zhì)且產(chǎn)品易于純化，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)單克隆抗體、重組蛋白等生物制品。同時，CHO細(xì)胞也常用于研究細(xì)胞信號傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)翻譯后修飾等生物學(xué)過程。

人胚胎腎細(xì)胞（HEK293細(xì)胞）：HEK293細(xì)胞是一種常用的哺乳動物細(xì)胞系，廣泛用于病毒載體生產(chǎn)、基因治療和蛋白質(zhì)表達(dá)等領(lǐng)域。此外，HEK293細(xì)胞還常用于研究細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和藥物篩選等方面。

2. 昆蟲細(xì)胞

如Sf9細(xì)胞等昆蟲細(xì)胞系也常用于生物學(xué)研究中，特別是在病毒學(xué)、基因治療和蛋白質(zhì)表達(dá)等方面。昆蟲細(xì)胞具有生長迅速、易于培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)生物制品。

三、其他宿主

植物細(xì)胞：植物細(xì)胞作為宿主在生物學(xué)研究中也有一定應(yīng)用，特別是在植物基因工程、植物生物反應(yīng)器和生物農(nóng)藥生產(chǎn)等方面。植物細(xì)胞具有生長周期長、生物量大等優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在轉(zhuǎn)化效率低、表達(dá)產(chǎn)物純化困難等挑戰(zhàn)。

藻類細(xì)胞：藻類細(xì)胞因其能進(jìn)行光合作用、生長迅速且富含多種生物活性物質(zhì)而備受關(guān)注。在生物學(xué)研究中，藻類細(xì)胞常用于研究光合作用機(jī)制、生物能源開發(fā)以及生產(chǎn)高價值生物活性物質(zhì)等方面。

02

高效釋放產(chǎn)物

研究產(chǎn)物滯留在細(xì)胞內(nèi)的生物，需要合適的細(xì)胞裂解步驟，以將產(chǎn)物釋放到圍繞細(xì)胞的液相中。由于有各種不同細(xì)胞用于研究不同的課題，裂解技術(shù)的選擇和參數(shù)的優(yōu)化必需根據(jù)其外層特性進(jìn)行，以便從細(xì)胞中提取目標(biāo)分子。例如，動物細(xì)胞被一層由脂質(zhì)雙分子層組成的膜包裹著，但沒有細(xì)胞壁。原核細(xì)胞，如細(xì)菌，以及其它真核細(xì)胞，如真菌，包括酵母，如釀酒酵母，以及植物細(xì)胞有細(xì)胞膜和較厚的細(xì)胞壁，所以相比動物細(xì)胞更難裂解。方法的選擇取決于多種因素，但簡單來講，主要在于細(xì)胞可被裂解和產(chǎn)物釋放的程度，以及維持產(chǎn)物完整性、避免變性的能力。此外，也要考慮在后續(xù)步驟中去除產(chǎn)生的細(xì)胞碎片和可溶性雜質(zhì)的難易程度，包括工藝時間和成本。

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