2.2 动物细胞工程（第二课时）（教学课件）-【上好课】2024-2025学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

选择性必修三《生物技术与工程》 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 动物细胞融合技术与单克隆抗体（第二课时） 工厂化生产 目录 课堂小结 探究新知 04 情境导入 03 02 01 课堂练习 一.动物细胞融合技术 二.单克隆抗体技术 三.单克隆抗体的应用 情境导入 新型冠状病毒抗原检测 思考 为什么抗原试纸能准确检测出新冠病毒呢？ 向动物体内反复注射某种抗原 使动物 产生抗体 从动物血清中 分离所需抗体 有什么方法解决这个问题？ 一.动物细胞融合技术 传统抗体制备方法及缺陷 提示： 每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体 抗体不纯 缺点：产量低、纯度低、特异性差 有什么方法解决传统抗体制备存在产量低、纯度低、特异性差的问题？ 1个B淋巴细胞 B淋巴细胞群 大量单 一抗体 克隆 产生 在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的！ 米尔斯坦 【英国】 科勒 【德国】 解决 1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计了一个极富创造性的试验方案： 抗体 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 (单克隆抗体) 一.动物细胞融合技术 1.概念： 使______或_______动物细胞结合形成________细胞的技术。 2.结果： 形成的 具有原来两个或多个细胞的 。 3.原理： . 4.诱导融合方法： 两个 多个 一个 杂交细胞 遗传信息 细胞膜具有一定的流动性 5.意义： 突破了 的局限，使 成为可能。 有性杂交 远缘杂交 杂交细胞：具有原来两个或多个细胞的遗传信息 一.动物细胞融合技术 物理法：电融合法 化学法：聚乙二醇（PEG)融合法 生物法：灭活病毒诱导法 动物细胞融合特有 6.过程： 动物细胞融合 动物细胞培养 7.应用： (1)细胞融合技术已经成为研究________、_________、______和______________等的重要手段。 (2)利用动物细胞融合技术发展起来的_________，为________________开辟了新途径。 AA、AB、BB 细胞遗传 细胞免疫 肿瘤 培育生物新品种 杂交瘤技术 制造单克隆抗体 A B 类型： 一.动物细胞融合技术 一.动物细胞融合技术 用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构（无核酸）。 病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合 1.“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？ 2.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？ 细胞核的融合 融合实质及完成的标志： 灭活病毒诱导法 动物细胞融合 杂交细胞 动物细胞培养 单克隆抗体 骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖 一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 杂交瘤细胞 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 一个极富创造力的方案： 二.单克隆抗体技术 从脾中提取 ①用特定抗原对小鼠进行免疫的原因？ 获得能产生特定抗体的B淋巴细胞 培养骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 诱导融合 将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合 不能产生抗体，但能大量增殖 能产生抗体，但不能大量增殖 二.单克隆抗体技术 1.单克隆抗体制备的过程： 多种B淋巴细胞 原理: ②诱导融合后的细胞有几种类型，若仅考虑两两细胞融合呢？ ③ 杂交瘤细胞是如何筛选出来的？ 2 杂交瘤细胞(多种) 1 3 置于选择性培养基上培养 第一次筛选 融合的细胞 BB B 1 3 2 B-瘤 瘤-瘤 瘤 √ 选择培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，未融合的亲本细胞和融合了同种核的细胞不能生存. 二.单克隆抗体技术 ④是否所有的杂交瘤细胞都能产生所需的抗体？ 2 杂交瘤细胞(多种) 1 3 每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞 克隆化培养 抗体检测 第二次筛选 抗原-抗体杂交技术 原理：抗原和抗体能够特异性结合 原理：细胞增殖 阳性细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合） 经多次筛选，可获得足够数量能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 二.单克隆抗体技术 特点: ⑤ 如何扩大培养得到大量的单克隆抗体？ 单克隆抗体 从细胞培养液中提取 从小鼠腹水中提取（体内培养） （能产生所需抗体的杂交瘤细胞） 特异性强 灵敏度高 可大量制备 二.单克隆抗体技术 培养杂交瘤细胞的方法比较 项目 腹腔培养 体外培养 优点 缺点 易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），操作简单，成本较低 规模小，产量少 可大规模培养，大量生产 需要人为控制培养条件，成本相对较高 二.单克隆抗体技术 ①细胞合成 DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。 ②人B淋巴细胞中有这两 种DN A 的合成途径，但不能分裂增殖。 ③鼠骨髓瘤细胞中只有D 途径 ，没 有S途径，但能不断分裂增殖。 如果D途径被阻断，它会因不能合成DNA 而死。 筛选出杂交瘤细胞方法? 不能无限增殖，死亡 不能无限增殖，死亡 能无限增殖，生长 培养基中加入氨基蝶呤 B淋巴细胞及同型融合细胞 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 杂交瘤细胞 二.单克隆抗体技术 第一次筛选获得杂交瘤细胞 在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。 抗 体 检 测的方法 — —抗原 - 抗体杂交法 阳性孔 一段时间后，检测各孔上 清液中细胞分泌的抗体 上清液可与特定抗原 结合的培养孔为阳性孔 分泌抗体能跟特定抗原结合 的细胞即为所需杂交瘤细胞 将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1 个细胞进行培养(克隆化培养) 二.单克隆抗体技术 项目 第一次筛选 第二次筛选 筛选 原因 诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等 筛选 目的 筛选 方法 单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 二.单克隆抗体技术 用特定的选择培养基筛 选 ：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会 死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能 生长。 筛选出杂交瘤细胞 筛选出 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 用96孔板培养，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90%以上。 具有准确、高效、简易、快速特点 1.诊断试剂——最广泛应用 抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体 抗原-抗体杂交法 三.单克隆抗体的应用 单克隆抗体+同位素（荧光标记） 在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。 乙肝测定试剂 新型冠状病毒抗原检测 “生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酸或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。 2.运载药物： 三.单克隆抗体的应用 ADC（抗体—药物偶联物） 资料2：使用高效的细胞毒素类药物进行化疗可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应 用 。抗体一药物偶联物(antibody-drugconjugate,ADC) 通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC 通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成，它的作用机制如下图所示。 三.单克隆抗体的应用 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原， 将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。 2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？ ①可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗； ②可以将阻断肿瘤细胞的信号通路的药物与单克隆抗体结合来抑制肿瘤细胞的生长 3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？ ①单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应， 因此检测的特异性和灵敏度大大提高； ②生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用， 有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒； ③ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞 的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。 三.单克隆抗体的应用 3.用于治疗疾病：主要用于癌症治疗,如PD-1抗体或PD-L1抗体。 临床上主要用来治疗淋巴瘤的一种单克隆抗体药物。 利妥昔单抗是一种人鼠嵌合型单克隆抗体，能特异性地结合B细胞上CD20抗原，启动介导B细胞溶解的免疫反应。 三.单克隆抗体的应用 单克隆抗体 的制备 动物 细胞 融合 技术 与单 克隆 抗体 单克隆抗体 的应用 动物细 胞融合 技术 1.动物细胞融合的概念、结果、原理、意义是什么 2.动物细胞融合常用的方法， 3.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 1.单克隆抗体制备的研究背景 2.单克隆抗体制备 1.诊断试剂 2.运载药物 3.治疗疾病 课堂小结 1.抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列叙述不正确的是( ) A.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡 B.ADC可通过胞吞方式进入肿瘤细胞 C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合 D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，会产生新的蛋白质 A 课堂练习 释放的药物导致细胞凋亡 2.新型冠状病毒表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞ACE2受体结合，入侵细胞后可引起肺炎。针对此环节研发单克隆抗体是治疗新冠肺炎的研究热点之一，下列相关叙述错误的是( ) A.①过程需多次向小鼠体内注射S蛋白，以便于从 脾脏中获得致敏的B淋巴细胞 B.②过程可通过电融合法使两个细胞融合 C.经③过程筛出的细胞既能无限增殖又能产生识别 S蛋白的单克隆抗体 D.S蛋白的单克隆抗体能够阻断病毒入侵正常细胞以减弱对机体的毒害 课堂练习 C 经③过程筛出的细胞只是杂交瘤细胞，可无限增殖，但不一定均可产生识别S蛋白的单克隆抗体 $$