2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

2.2动物细胞工程 第2课时 动物细胞融合技术与 单克隆培养 1 运用植物体细胞杂交技术，可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。 情境导入 有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同 细胞的优势于一身的动物细胞呢？ 马的动物细胞A 鸟的动物细胞B 飞马？ 需要什么技术？ 实验：人——鼠细胞荧光标记融合实验 该实验说明： 细胞膜具有流动性 红色荧光染料标记膜蛋白 绿色荧光染料标记膜蛋白 动物细胞融合技术 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 细胞膜的流动性 PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。 （化学法、 物理法、 生物法 ） 动物细胞融合特有 杂交细胞：具有原来两个或多个细胞的遗传信息 1. 概念： 2.原理： 3.融合方法： 动物细胞融合技术 任务一：动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 1.19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中，观察到多核细胞。如何解释这一现象？ 病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 探究—学习笔记P33 肺结核病人病理切片 灭活是指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。 灭活病毒诱导细胞融合的原理是：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。 4.动物细胞融合实质及完成的标志：细胞核的融合 相关信息—教材P48 ①突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。 ②研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。 ③利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 动物细胞融合技术 4.意义： 2.比较动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术 (1)原理不同：动物细胞融合的原理是 ；植物体细胞杂交技术的原理是 。 (2)诱导方法不同：两者都可用 和 诱导融合；但动物细胞还可用 诱导细胞融合。 (3)最终结果不同：动物细胞融合最终得到的是 ，而植物体细胞杂交技术最终得到的是 。 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 聚乙二醇(PEG)融合法 电融合法 灭活病毒诱导法 杂交细胞 杂种植株 探究—学习笔记P33 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞融合前的处理方法 诱导细胞融合的方法 结果 意义 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性 用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞 电融合法、离心法、聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 PEG融合法、电融合法、 灭活病毒诱导法 杂种植株 杂交细胞 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 比较动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术 (1)与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(　　) 提示　与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素是灭活的病毒。 (2)灭活的含义是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(　　) × √ 判断正误—学习笔记P33 11 1.如图表示仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列叙述正确的是 A.细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合 B.细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质 C.该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性 D.此过程的原理是动物细胞具有全能性 √ 落实—学习笔记P33 2.对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是 A.均可使用PEG、电融合或灭活病毒诱导细胞融合 B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离 C.两者都可以体现细胞的全能性 D.在适宜的条件下，均可产生完整个体 √ 落实—学习笔记P33 二 用 抗原检测试纸 阳性 阴性 无效 问：为什么抗原试纸能准确检测出新冠病毒呢？ 新冠病毒 （抗原） 抗体 问：抗体由什么细胞产生？主要分布在哪？ 单克隆抗体及其应用 机体受抗原刺激后产生的，能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 血清（主要） 组织液及外分泌液（如乳汁中，为新生儿提供抗体） 3.机体通过什么免疫过程分泌抗体？ 体液免疫 4.传统抗体的生产方法 向动物反复 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 1.抗体： 2.抗体的分布： 单克隆抗体及其应用 动物会接触多种天然抗原，体内相应产生的特异性抗体种类可以达到百万种以上，但每一个淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的淋巴细胞，形成细胞群。 单克隆抗体及其应用 传统抗体的生产方法缺点：产量低、纯度低、特异性差 一个B淋巴细胞 B淋巴细胞群 单克隆抗体 克隆 产生 体外培养时，B淋巴细胞不具有无限增殖的能力。 单克隆抗体及其应用 Q１：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的 Q２：有什么方法能使B细胞产生抗体的能力和无限增殖能力同时具备 癌细胞 动物细胞融合 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。于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。 一个极富创造力的方案： 动物细胞融合 融合细胞 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 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体 单克隆抗体及其应用 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖 单克隆抗体的制备过程 任务二：单克隆抗体的制备过程和单克隆抗体的应用 1.根据单克隆抗体的制备过程，回答以下问题： (1)给小鼠注射特定抗原的目的是 _________________________________________。 (2)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基 中共出现 种细胞。若只考虑两两融合，理论上培 养基中融合的细胞有 种。体系中出现多种类型细 胞的原因是 。 使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞 探究—学习笔记P34 5 3 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% (3)单克隆抗体制备过程中，第一次筛选的目的是 。 (4)资料：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免疫的B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但它不能分裂增殖，其本身也不能在体外长期存活。 ③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但它能不断分裂增殖。如果它的D途径被阻断的话，它会因不能合成DNA而死亡。 根据上述资料可知，第一次筛选的方法是用 进行筛选。培养基中加入 。收集________细胞即为杂交瘤细胞。 筛选出杂交瘤细胞 探究—学习笔记P34 特定的选择培养基 氨基蝶呤 增殖 单克隆抗体的制备过程 第一次筛选 第二次筛选 杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养 融合后的细胞经特定的选择培养基筛选培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需要进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为能产生特定抗体的杂交瘤细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。 核心归纳—学习笔记P34 阳性孔 二 单克隆抗体及其应用 将这些杂交瘤细胞进行培养并稀释 稀释到之后将培养液滴入96孔板的每个孔中，每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞。 单克隆抗体的制备过程 二 单克隆抗体及其应用 单克隆抗体的制备过程 二 抗原1 单克隆抗体的制备过程 抗体检测呈阳性 单克隆抗体的制备过程 若滴入每个孔中的不是一个杂交瘤细胞，可再进行多次稀释并检测！ 单克隆抗体的制备过程 (5)单克隆抗体制备过程中，第二次筛选的目的是____________________ 。方法是 。其原理是 。 筛选出能分泌所需抗体 的杂交瘤细胞 抗体检测 抗原—抗体的特异性结合 探究—学习笔记P34 项目 第一次筛选 第二次筛选（需要多次筛选） 筛选原因 方法 筛选结果 诱导融合后得到多种杂交细胞，还有未融合细胞等 用特定的选择培养基进行筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂种细胞才能生长。 筛选出融合的杂种细胞 选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。 用96孔板培养，在每个孔中尽量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，经过多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞 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 单克隆抗体的制备过程 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖 二 单克隆抗体的应用 （1）作为诊断试剂——最广泛的应用 抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体 比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。 单克隆抗体及其应用 (主要用于癌症治疗)如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹” 优点：位置准确、疗效高、副作用小 结合同位素的单抗 （2）用于运载药物和治疗疾病 单克隆抗体及其应用 二 （2）用于运载药物和治疗疾病 抗体-药物偶联物 （ADC） 细胞凋亡 ① ADC被细胞吞噬 ② ⑤ ADC 抗体 药物 接头 实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。 单克隆抗体及其应用 2.阅读教材“思考·讨论：单克隆抗体的应用”，回答以下问题： (1)ADC的抗体主要发挥 作用，即通过______________________ ，将连接的药物输送到 ；药物发挥 ，如 。 (2)除了细胞毒素，还可以用 进行靶向放疗。一些作用于 的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行肿瘤治疗。 靶向运输 特异性结合靶细胞表面的 抗原 靶细胞 治疗效应 杀伤靶细胞 放射性同位素标记单克隆抗体 细胞信号转导通路 探究—学习笔记P34 (3)单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上具有的优势：单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与 发生反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；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。ADC在临床上具有 等优点，原因是____________ _____________________________________________________________________________________。 特定的抗原 靶点清楚、毒副作用小 ADC中的单克 隆抗体能将细胞毒素定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞，不损伤正常细胞 探究—学习笔记P34 1．单克隆抗体的优点 （1）能准确地识别抗原的细微差异； （2）与特定抗原发生特异性结合； （3）可以大量制备。 2．单克隆抗体的应用 （1）广泛用作诊断试剂 利用同位素或荧光标记的单克隆抗体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。 （2）运载药物： （3）直接用于治疗疾病。 单克隆抗体的优点和应用 (1)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，得到的都是杂交瘤细胞(　　) 提示　B淋巴细胞与骨髓瘤细胞如两两融合，得到的融合细胞有3种，即B淋巴细胞自身融合细胞、骨髓瘤细胞自身融合细胞和杂交瘤细胞，需要筛选才能得到杂交瘤细胞。 (2)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的相同(　　) 提示　单克隆抗体制备过程中第一次筛选是为了筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 (3)ADC的抗体具有靶向运输作用、药物具有治疗作用(　　) × × √ 判断正误—学习笔记P34 38 3.(2023·北京，12)甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH，有关制备过程的叙述不正确的是 A.需要使用动物细胞培养技术 B.需要制备用PTH免疫的小鼠 C.利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞 D.筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞 √ 落实—学习笔记P35 4.将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”，能够用于杀死人类某些癌细胞，其过程如图所示。“生物导弹”主要由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列相关叙述错误的是 A.“脾脏中的细胞”是从经免疫处理的实验动物中获取的B淋巴细胞 B.杂交瘤细胞在培养瓶中培养时不会出现接触抑制的现象 C.“瞄准装置”是指能够特异性识别癌细胞的单克隆抗体 D.构成“弹头”的抗癌药物具有选择性杀伤癌细胞的功能 √ 网络构建 二、拓展应用 假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。 可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎,研究其发育机制,甚至可能培育出新的物种。但是,日前相关技术还不成熟,存在融合率低、胚胎死亡率高等问题,并且还可能带来些伦理方面的问题。 练习与应用—教材P51 1.动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。 3.细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。目前，这一技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 4.经过多次筛选获得的能产生所需抗体的杂交瘤细胞可以在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。最终从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。 要语必背 1.单克隆抗体制备过程中，首先给小鼠注射特定抗原的目的是_________ 。 2.单克隆抗体制备过程中涉及两次筛选：第一次筛选的目的是_________ ，方法是 ；第二次筛选的目的是 ，方法是 ，其原理是 。 3.杂交瘤细胞的特点是 。 诱导小鼠 产生能够分泌特定抗体的B淋巴细胞 筛选出杂 交瘤细胞 用特定的选择培养基进行筛选 筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 抗体检测 抗原—抗体的特异性结合 既能迅速大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体 长句表达 4.单克隆抗 体的优点是___________________________________________ 。 5.ADC在临床应用上的优势是_____________________________________ ______________________________________________________________________________。 能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生 特异性结合，并且可以大量制备 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 长句表达 $$