胞質雜種
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胞質雜種
來自同一種培養的兩個原生質體融合產生的細胞,其中一個細胞的細胞核消失後，兩個親代原生質的細胞質雜交得到的個體成為胞質雜種。
雜種細胞的基因表達
有些培養細胞系保持著原有組織的特徵，根據這項進展可以開展一項新的研究：研究雜交細胞的分化特性的表達。在這種研究里，具有不同遺傳狀態的兩種類型的細胞（各帶有一個選擇性遺傳標記）相融合，並在只有雜交細胞才能生長的培養基里克隆，克隆細胞系（原始融合細胞的後代）被用來進行特徵分析，在許多情況下是用來進行染色體組型的分析，以確定每一親本細胞在雜種細胞遺傳組成上的貢獻。可以把在分化特性表達調控上的發現歸納為幾個方面。
1、表現分化特性的體細胞與不表現這些特徵的細胞融合的雜種細胞里，多數情況下，特殊的分化特性則要消失。然而，一旦融合細胞核失去了不表現該特徵的親本細胞的某些染色體後，這些特徵又重新表達。同樣，雜交細胞的表型與原來的基因劑量及其比例亦有關係。因此，如果原來「分化」的親本細胞是四倍體的話，特殊的表型則消失較少。Deisseroth等認為，這種消失是由特異mRNA轉錄水平降低引起，他們描述了由人成纖維細胞和鼠紅白血病（MEL）細胞融合的雜種細胞，這種雜種細胞失去了MEL親本細胞所特有的誘導珠蛋白合成的能力。他們還用珠蛋白順序的cDNA探針，證明鼠的珠蛋白DNA順序存在於雜種細胞基因組內，但不能大量轉錄。
2、某些雜種細胞可以繼續表達某種分化特徵，尚不清楚為什麼某些分化特徵不消失。有一些例子，事實上可能反映了基因劑量效應。雜種細胞的生長方式可能對所觀察的特徵產生影響，如粘附性形態與紅細胞表型的表達是不一致的。因此，當成纖維細胞與紅細胞融合時，在基質上生長的細胞失去了誘導珠蛋白合成的能力；但在懸浮培養的細胞里，這種特徵往往是可以表達的。
3、因為融合作用，表達一種分化特徵的細胞可以誘導或激活其它細胞，表達它平時不表達的某種特化功能。這方面有個精彩的例子，即某些大鼠肝癌細胞與小鼠成纖維細胞或小鼠肝癌細胞與人白細胞構成的雜種細胞，分別合成小鼠或人的白蛋白。正如下面要詳細討論的，在分化特徵激活過程中，融合細胞核內染色體的平衡也可能起某種作用。哺乳動物細胞含有某些因子，它們能夠消除或激活特殊基因的表達，上面所總結的發現與這個觀點是一致的。然而，自從最初發現這些現象以來，很少了解到所假定的那種調節因子的性質和作用方式。多數人在討論中認為，該因子在轉錄水平上起作用，雖然研究過的多數細胞系統中，還沒有對這種機制提出過證明。妨礙這一研究領域取得進步的主要原因，可能在於雜種細胞具有混合基因組的複雜性。在混合細胞質里，經常發生染色體丟失和其它的畸形現象。
通過檢查最初的融合細胞，可以部分解決上面提到的與染色體丟失和重新排列有關的問題。將融合細胞從混合細胞群中分離出來，其中幾種技術都涉及到用熒光激活細胞的分離法。融合細胞分析的研究指出，即使不丟失染色體，這些細胞也會有分化特徵的喪失，例如大鼠HTC細胞（一種可以用類固醇誘導肝臟特有的酪氨酸氨基轉移酶的細胞系）和大鼠BRL-62細胞（不具誘導特徵的細胞系）融合24小時後，融合細胞很少或不含有此酶，而且用類固醇處理不發生反應。
對大鼠肝癌-小鼠成纖維細胞的雜種細胞的觀察發現，融合12小時後，白蛋白合成能力喪失，而且與基因劑量無關，即用超四倍體的肝癌細胞實驗時，也得到同樣的結果。大約在融合後8-12天，某些雜種克隆重新表達大鼠白蛋白，再過幾天，其中一些克隆又合成小鼠的白蛋白。只是在用超四倍體肝癌細胞實驗時，這兩種白蛋白的重新表達快得多，並且似乎在某種程度上與基因劑量有關。這些作者們得出結論，認為分化特徵的喪失，是通過來自親本成纖維細胞內的一種擴散因子起作用的結果。
細胞質內也可能含有激活雜種細胞基因表達的因子。Wrighte用大鼠L6成肌細胞（一種增殖細胞，可誘導分化和合成胚胎類型細胞骨架肌球蛋白）和雞的分化的單核肌肉細胞構建了融合細胞。這種融合細胞不僅合成雞的肌球蛋白，而且也合成大鼠胚胎和成體微梁肌球蛋白的輕鏈。正如作者指出的，該結果說明分化晚期的雞細胞內存在著正調節因子，這種因子顯然可以影響到能合成肌球蛋白細胞的基因表達。Linder等人記述了成熟的鳥類紅細胞和幾種哺乳動物非紅細胞所形成的融合細胞內合成珠蛋白mRNA和三種正常類型的成體珠蛋白。雖然沒有發現基因組「再程序化」（reprogramming），但是這個結果表明了哺乳動物的細胞質能夠明顯地誘導休眠的紅細胞核再激活，並重新表達紅細胞在休眠以前表達的遺傳程序。
胞質雜種和重建細胞的基因表達
為了更直接地研究核、質相互作用對細胞核基因表達變化的作用，運用了「細胞質雜交」（cybridization）和細胞重建（細胞核移植）技術。胞質雜種是由一個無核細胞或去核細胞與一個完整細胞融合而成的，開始時這個混合細胞質內只含有一個細胞核。細胞核的遺傳標記（如抗溴脫氧尿苷）和粒線體標記（如抗氯黴素）的結合使用，可以把胞質雜種及其後代從未融合的親本和同核體中分離出來。重建細胞是由一個無核細胞與一個核體（含一個細胞核、一層薄的細胞質殼及一層細胞外膜）融合而成，可以用類似的遺傳選擇技術分離重建細胞。此外，由於建立了確鑿地鑒別和分離這種細胞的技術，現在可以對融合後立即發生的一些變化進行生化分析。通過胞質雜交或細胞核移植技術，把細胞核放入外源細胞質里由此產生細胞的表型將會發生什麼變化呢？已有報導對此進行了一系列的介紹。某些著名的例子是：
1、去核的小鼠成纖維細胞與分化的大鼠肝癌細胞融合後，胞質雜種看上去喪失了合成白蛋白的能力。在融合形成後10-20小時，大多數胞質雜種的合成能力被抑制。這是一個明顯的暫時現象，因為在融合48小時後又可以檢測出大量的白蛋白。由此可以得出結論，合成能力的消失是通過一種短壽命的調節因子實現的。這種因子不能在沒有成纖維細胞核的情況下重新產生。這也是與上述異核體的研究結果一致的一個概念。
2、把小鼠成纖維細胞核移植到去核的大鼠肝癌細胞中，發現雜種細胞具有另外一種肝臟特殊功能，即類固醇誘導的酪氨酸氨基轉移酶活性的暫時激活，組織化學染色結果表明，幾乎所有成功的重建細胞都被激活。雖然這種性能可以傳遞許多代（有的實驗達100代之多），但它也是不穩定的，最終要從所有這些細胞中消失。對這種長期的、但最終不穩定的傳遞尚缺乏適當的解釋。
3、去核的大鼠肝癌細胞與小鼠紅白血病細胞融會，在胞質雜種中激活了第二種肝臟特有的酶，即苯丙氨酸羥化酶的合成。在這種實驗里，用酪氨酸缺陷型培養基選擇胞質雜種，即只有合成所研究的這種酶的細胞才能生長。雖然出現頻率很低（10-5--10-6），還是得到了含小鼠基因組、並且合成小鼠苯丙氨酸羥化酶的細胞。還分析了胞質雜種具有的胞質供體細胞系的其它特徵。在那些分析過的特徵中，僅僅苯丙氨酸羥化酶可以誘導。
4、把轉化的小鼠細胞系的細胞核移植到人成纖維細胞正常品系的胞質體，構建了雜種細胞。對這種雜種細胞的分析表明，核移植以後基因表達發生了無數的暫時性變化。這類細胞可大量構建，而且可以用一系列形態學、遺傳學和免疫學手段加以明確鑒定。雙向凝膠電泳技術分析雜種細胞內合成的蛋白質表明，發生融合3小時之後便可以檢測出由細胞核指導的多肽合成。在這樣早期檢測出來的幾種小鼠多肽是其親本細胞中相當次要的多肽種類。一些其它多肽的合成只有在融合許多小時後才被檢測出來。然而，大約在核移植後48小時，蛋白質合成的類型與親本供體細胞核的幾乎完全相似。這些細胞的整個形態學和詳細的細胞骨架結構，發生了由人的胞質體供體型向小鼠細胞核供體型的變化。儘管這些變化很快，人們還是認為細胞質，細胞核雜種細胞為發現和研究調節真核細胞基因表達的機制提供了一個理想的機會。
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