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选择性必修3

植物体细胞杂交 植物细胞融合 植物组织培养 植物体细胞杂交技术跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新的作物类型。　　　　　 有没有技术让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？ 第二章 细胞工程 第二节 动物细胞工程 2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体 一、动物细胞融合技术 1.概念： 指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.结果： 形成杂交细胞，具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 3.原理： 细胞膜具有一定的流动性 4.常用诱导融合的方式 物理法：电融合法 化学法：聚乙二醇（PEG) 生物法：灭活的病毒 仙台病毒 紫外线 灭活 丧失感染活性（不感染细胞） 保留融合活性（诱导细胞融合） （1）“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？ 灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。 病毒表面的糖蛋白和一些酶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。 （2）灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？ 相关信息 动物细胞融合完成的标志：细胞核融合 4 思考：19世纪30年代，科学家曾在肺结核、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？ 病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 肺结核病人病理切片 4．意义： 5．应用: 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 （已实现了种间、属间、科间甚至是动植物间的细胞融合） （1）细胞融合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。 （2）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。 一、动物细胞融合技术 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 细胞融合成功的标志 主要用途 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 再生出细胞壁 细胞核的融合 获得完整的杂种植株 主要用于制造单克隆抗体 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 6.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 【典例1】下列关于动物细胞融合的相关说法，错误的是 (　　) A．动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 B．融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞 C．灭活的病毒中“灭活”是指用物理或化学手段破坏它的抗原结构 D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能 C 解析：动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，A正确；融合后形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞，B正确；动物细胞融合过程中通常用灭活的病毒作为诱导剂，这里的“灭活”是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但并不破坏其抗原结构，类似于疫苗的处理，C错误；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，D正确。 8 【典例2】下列关于动物细胞融合的说法，错误的是(　　) A.细胞融合前要用酶解法将组织分散成单个细胞 B.细胞融合的原理是细胞膜的流动性 C.融合后得到的杂交细胞具有两个或多个亲本细胞的遗传信息 D.融合后得到的杂交细胞具有两个细胞核 D 解析　动物细胞融合前要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将组织分散成单个细胞，A正确；动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，B正确；融合后得到的杂交细胞具有两个或多个亲本细胞的遗传信息，C正确；融合后得到的杂交细胞只有一个细胞核，D错误。 9 凡能够引起机体产生特异性免疫应答的物质叫做抗原。 如花粉、病菌、病毒等。有时自身的组织或细胞也会成为抗原，如癌细胞等。 ★什么是抗原？ 抗原决定簇：抗原表面具有的某些特定的化学基团，能决定抗原特异性，是免疫细胞识别抗原的重要依据。 ★什么是抗体？由何种细胞产生？主要分布在哪里?起何作用？ 当机体受到抗原刺激后由效应B细胞（浆细胞）产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白——抗体。 抗体主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中。 二、单克隆抗体及其应用 1.早期获得抗体的办法 向动物体内反复注射某种抗原 从动物血清中分离所需抗体 产量低、纯度低、特异性差 （2）缺点： （1）方法： 2.单克隆抗体 (1)概念： 化学性质单一、特异性强的抗体 (2)制备： 理论基础： 每一个B细胞只分泌一种特异性抗体。 B淋巴细胞不能无限增殖 克隆单一的B淋巴细胞，得到的细胞群就能 分泌出化学性质单一、特异性强的抗体。 制备思路： 困难： 如何解决这个问题呢？单克隆抗体可解决这一问题。制备思路？B淋巴细胞不能无限增殖，如何解决？ 11 米尔斯坦 科勒 由于发明了单克隆抗体的制备技术，米尔斯坦和科勒于1984年获得了 诺贝尔生理学或医学奖 大胆设想： B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 （能产生抗体） （能大量增殖） 融合细胞 （既能产生抗体，又能大量增殖） 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体制备的过程： 注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞 从脾中提取 B淋巴细胞 多种 骨髓瘤细胞 诱导融合 将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合 产生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等 不同抗体的B细胞 目的： 获得能产生特定抗体的B淋巴细胞 思考：融合体系中有多少种类型的细胞？ 未融合的细胞 B淋巴细胞相互融合的细胞 骨髓瘤细胞相互融合的细胞 杂交瘤细胞 √ 多种杂交细胞 未融合的细胞 骨-骨 B-B 第一次筛选： 用特定的选择培养基 在该培养基上，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 多种杂交瘤细胞 （既能迅速大量增殖，又能产生抗体） 第二次筛选： 克隆化培养、抗体检测 （多次筛选） 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞 能产生所需抗体的杂交瘤细胞 分泌的抗体能与特定抗原结合 多孔细胞培养板 将杂交瘤细胞群稀释， 约每孔1个进行培养 （克隆化培养） 一段时间后，检测各孔 上清液中细胞分泌的抗体 (抗体检测） 上清液可与特定抗原 结合的培养孔为阳性孔 (抗原抗体特异性结合原理） 抗体检测 阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，继续进行稀释3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。 3.单克隆抗体制备的过程： 酶联免疫吸附试验（酶与抗体结合，会出现相应的颜色反应） 14 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞（A） 合成DNA D途径 S途径 D途径 氨基喋呤 A、B、AA、BB、AB1、AB2、AB3 B淋巴细胞 培养几天后死亡 由于无法通过D途径进行DNA的合成， 骨髓瘤细胞死亡 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。 请根据上述资料设计能筛选出杂交瘤细胞的选择培养基： 注射到小鼠腹腔内 体外培养 大量的单克隆抗体 从细胞培养液中提取 从小鼠腹水中提取 能产生所需抗体的杂交瘤细胞 3.单克隆抗体制备的过程： 特点：能准确地识别抗原的细微差别， 能与特定抗原发生特异性结合， 并且可以大量制备。 第一次筛选 第二次筛选 原因 方法 结果 诱导融合后得到的细胞中，除杂交瘤细胞之外，还有未融合的亲本细胞，也有融合的具有同种核的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经第一次筛选之后获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞 用特定的选择培养基进行筛选 用多孔细胞培养板，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（进行多次筛选） 获得杂交瘤细胞 获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞 两次筛选的比较 注射特定抗原免疫小鼠 培养小鼠 骨髓瘤细胞 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 多种细胞 多种杂交瘤细胞 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 选择培养基筛选 克隆化培养 专一抗体检测 注射到小鼠 腹腔内增殖 体外培养 单克隆抗体 融合 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 归纳：单克隆抗体制备的过程 （多次筛选） （1）作为诊断试剂 （原理：抗原抗体特异性结合） 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。 二、单克隆抗体及其应用 4.单克隆抗体的应用 抗新冠病毒单克隆抗体 （1）作为诊断试剂 （原理：抗原抗体特异性结合） 二、单克隆抗体及其应用 4.单克隆抗体的应用 结合同位素的单抗 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，可定位肿瘤、心血管畸形等疾病 （2）用于运载药物治疗疾病 二、单克隆抗体及其应用 4.单克隆抗体的应用 抗体-药物偶联物（ADC）通过将药物（如细胞毒素）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 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 位置准确、疗效高、副作用小 “生物导弹”由单克隆抗体和杀伤药物两部分构成，单克隆抗体只是能够识别癌细胞，化学药物能起到杀伤癌细胞的作用。　 21 （3）自身也能用于治疗疾病 二、单克隆抗体及其应用 4.单克隆抗体的应用 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？ 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可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗； ②一些作用于细胞信号转导通路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治疗。 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； 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； ②ADC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 思考.讨论 【课堂小结】 动物细胞融合技术及单克隆抗体 动物细胞融合技术 概念 原理 常用诱导方法 单克隆抗体 制备 应用 (1)动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的。( ) (2)促进动物细胞融合的方法与诱导原生质体融合的方法相同，有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。( ) 解析：诱导原生质体融合的方法不包括灭活病毒诱导法。 (3)动物细胞融合与植物体细胞杂交都能突破有性杂交的局限，实现远缘杂交。( ) √ × √ (4)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体能体现细胞的全能性( ) (5)制备单克隆抗体时，要选用已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞( ) (6)制备单克隆抗体过程中，经诱导融合后，要用选择培养基进行筛选；在该培养基上，未融合的亲本细胞都会死亡，只有融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞才能生长。( ) × √ × 【基础过关】 提示：制备单克隆抗体过程中，经诱导融合后，要用选择培养基进行筛选；在该培养基上，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。 25 【典例】（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)）为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题： （1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_________________。 （2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_________________。 诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞 取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液 （3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于_________，使用该培养基进行细胞培养的结果是_________________。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_________________。 （4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有________________（答出2点即可）。 选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性 将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养 1.在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（　 ） A．结果是相同的 B．杂种细胞的形成过程基本相同 C．操作过程中酶的作用相同 D．诱导融合的手段相同 B 【当堂检测】 2.下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述中，正确的是(　　) A.动物细胞经PEG诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体 B.单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂 C.杂交瘤细胞是B淋巴细胞癌变的结果 D.单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同 B 3.科学家以COVID－19(新冠病毒)的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述，正确的是(　　) A.利用该单克隆抗体可以诊断是否感染COVID－19 B.体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对COVID－19的单克隆抗体 C.将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞 D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体 A 解析　单克隆抗体的应用之一就是用于病原体的鉴定，A正确；已免疫的B淋巴细胞不能增殖，因此无法直接培养获得单克隆抗体，B错误；等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导后融合的细胞，可能是B淋巴细胞与B淋巴细胞融合形成的杂交细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞以及B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞，C错误；将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出抗体，这是早期制备抗体的方法，该过程中制备的抗体并非单克隆抗体，D错误。 29 4.下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是(　　) A.将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体 B.经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体 C.诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞 D.筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌所需抗体的细胞 D 解析　向小鼠体内注射特定的抗原，小鼠会产生浆细胞，可以从小鼠血清中获得抗体，但此时的抗体不是单克隆抗体，A错误；经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外无增殖能力，无法通过培养获得单克隆抗体，B错误；诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，产生的融合细胞可能是：B细胞－B细胞融合、瘤细胞－瘤细胞融合、B细胞－瘤细胞融合，C错误；单克隆抗体制备过程需要2次筛选：第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能够产生所需抗体的杂交瘤细胞，因此经过B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞还需进行抗体阳性检测才可进行体内或体外培养，D正确。 30 5.人绒毛膜促性腺激素(HCG)是由胎盘的滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,可通过孕妇血液循环而随尿排出,利用HCG单克隆抗体诊断是否妊娠的灵敏度很高,回答下列问题: (1)在人体内,糖蛋白可分布在体液、　　　　等处,其中后者的糖蛋白具有　　　　　　　　 (至少答两点)作用。  (2)动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同,利用了　　　　　　　　　　。动物细胞融合可利用灭活的病毒,灭活是指　　　　　　　　　　　　　　　　。  细胞膜 润滑、识别 细胞膜的流动性 用物理或化学手段使病毒失去感染能力 (3)在制备单克隆抗体过程中获得杂交瘤细胞其目的是解决 　　　　　　　　　　　　　　　　　 等问题。从杂交瘤细胞中筛选获得足够数量能分泌所需抗体的细胞需要进行　　　　　　　　 。  (4)在体外培养杂交瘤细胞时,需要控制其培养条件,若采用无血清培养,则需要在基本培养基中添加　　　　　　 。  （5）与传统方法生成的抗体相比,单克隆抗体最主要的优点是 。 在癌症治疗时,把抗癌细胞的单克隆抗体跟　　 　 　相结合,制成“生物导弹”,借助单克隆抗体的　　　　　 作用,将药物带到癌细胞位置,将其在原位杀死。  淋巴细胞不能无限增殖、小鼠骨髓瘤细胞不能产生抗体 克隆化培养和抗体检测 一些已知的促进细胞生长和增殖的物质 特异性强、灵敏度高、可大量制备 放射性同位素 导向(或定向、定位) $$