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

2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体 S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 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。 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？ 讨论 问题∙探讨 S z L w h 问题∙探讨 1970年 人-鼠细胞融合融合实验 灭活的仙台病毒诱导 S z L w h 动物细胞融合技术与单克隆抗体 1 动物细胞融合技术 2 单克隆抗体的制备 3 单克隆抗体的应用 S z L w h 阅读教材第48页，回答以下问题。 1.动物细胞融合技术的概念、结果、原理分别是什么？ 2.动物细胞融合技术常用的诱导方法有哪些？ 3.动物细胞融合技术有何意义？在现实生活中的应用有哪些？ 动物细胞融合技术与单克隆抗体 S z L w h 一、动物细胞融合技术 1.概念： 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 2.结果： 形成的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.诱导融合的常用方法： 动物细胞融合 细胞膜的流动性 细胞增殖 动物细胞培养 物理方法：电融合法等 化学方法：PEG融合法 生物方法：灭活病毒诱导法 与植物原生质体融合的诱导方法相同 S z L w h 一、动物细胞融合技术 5.意义： 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 6.应用： (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。 病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。 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？ S z L w h 一、动物细胞融合技术 思考 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） 1.什么是病毒的灭活？ 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。 S z L w h 一、动物细胞融合技术 思考 2.灭活病毒诱导细胞融合的原理 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。 S z L w h 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 电融合法、PEG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 一、动物细胞融合技术 S z L w h 1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒，利用经抗原免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合产生的细胞制备出了单克隆抗体。他们因为这一贡献，于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。 思考：单克隆抗体是如何制备的？ 二、单克隆抗体的制备 S z L w h S z L w h 讨论 1.你从视频中了解到单克隆抗体具有哪些特点? 2.请你尝试利用“拆词法分析“单克隆抗体”一词中“单”和“克隆”的含义。 单克隆抗体是由单一细胞产生的只能识别一种抗原表位的特异性抗体。 单克隆抗体具有能准确识别抗原的特点。 二、单克隆抗体的制备 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 早期获得抗体的方法 向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。 资料1: 产量低、纯度低、特异性差 为解决这一难题，科学家进行了多年的研究和探索。 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 B淋巴细胞不能无限增值 人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内的浆细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每个浆细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体，必须用克隆单个B淋巴细胞形成细胞群。 每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 单一B淋巴细胞 细胞群 选择 克隆 产生 大量纯度高特异性强的抗体 B淋巴细胞不可能无限增殖 如何获得大量、单一的抗体？ 资料2: ? S z L w h 1.什么细胞能产生抗体? 2.能产生抗体的细胞能否大量增殖? 3.什么细胞具有无限增殖的能力? 4.能否创造一种能分泌抗体且增殖能力强的细胞? 浆细胞 肿瘤细胞具有无限增殖的能力，但不能分泌抗体。 浆细胞能分泌抗体，但不能大量增殖。 通过动物细胞融合技术可以将浆细胞和肿瘤细胞的特性集中于一种细胞。 二、单克隆抗体的制备 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 一个极富创造力的方案 动物细胞融合 杂交瘤细胞 动物细胞培养 单克隆抗体 杂交瘤细胞 既能迅速大量增殖， 又能产生专一抗体 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 1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人工作的基础上，充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案： 资料3: S z L w h 二、单克隆抗体的制备 从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养 多种已免疫B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 诱导融合 小鼠的脾脏中获取 注射特定的抗原，小鼠脾产生特定抗体的淋巴B细胞 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 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 B瘤 瘤瘤 瘤 B瘤 B瘤 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。 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 【第一次筛选】获得杂交瘤细胞 资料1: ①细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。 ②人淋巴细胞中有这两种DNA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。 筛选出杂交瘤细胞方法？ B淋巴细胞及同型融合细胞，不能无限增殖，细胞死亡。 培养基中加入氨基嘌呤，骨髓瘤细胞及同型融合细胞，不能无限增殖，细胞死亡。但杂交瘤细胞能无限增殖，生长。 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 克隆化培养 抗体检测 第二次筛选 （抗原-抗体杂交技术） 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞（多种） 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能和特定的抗原结合） S z L w h 二、单克隆抗体的制备 两次筛选的目的和方法是不相同的 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） 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 抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法 阳性孔 S z L w h 二、单克隆抗体的制备 体外培养 单克隆抗体 体内或体外培养 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 注射到小鼠腹腔 S z L w h 动物细胞融合 动物细胞培养 给小鼠注射特定的抗原蛋白 B淋巴细胞（免疫） 骨髓瘤细胞 杂交细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 能分泌所需抗体 的杂交瘤细胞 第一次筛选 第二次筛选 诱导融合 选择培养基 克隆化培养，专一抗体检验 体外培养或小鼠腹腔内增殖 特异性强 灵敏度高 可大量制备 既能大量繁殖又能产生专一抗体 二、单克隆抗体的制备 S z L w h S z L w h 三、单克隆抗体的应用 资料1：用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒” 在妊娠第8天就可以做出诊断，这比原来的诊断方法提前了10d左右，可以避免孕妇在不知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。 具有准确、高效、简易、快速特点 诊断优点： S z L w h 三、单克隆抗体的应用 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。 ADC示意图 问题：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。 解决方法：抗体-药物偶联物(ADC)，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。 抗体 药物 接头 S z L w h 三、单克隆抗体的应用 单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC（抗体-药物偶联物） 优点：位置准确、疗效高、副作用小 S z L w h 三、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？ 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。 思考.讨论 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 S z L w h 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。 结合荧光标记的单克隆抗体药物 结合同位素的单克隆抗体药物 S z L w h 三、单克隆抗体的应用 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；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； ② ADC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。 S z L w h ①作为诊断试剂 ②运载药物 ③作为药物治疗疾病 诊断疾病 治疗疾病 单克隆抗体优点： 准确识别抗原的细微差异、与特定抗原发生特异性结合、可大量制备 应用： 三、单克隆抗体的应用 S z L w h 课堂小结 动物细胞融合技术与单克隆抗体 原理 方法 动物细胞融合技术 细胞膜具有流动性 物理法、化学法、生物法 单克隆抗体 获取已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞→融合、筛选→杂交瘤细胞→动物细胞培养→提取单克隆抗体 制备 应用 诊断试剂;治疗疾病;运载药物 S z L w h 练习∙反馈 1.下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述，错误的是 （ ） A.它们的原理都涉及细胞膜的流动性 B.都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合 C.融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞 D.前者主要为了获得细胞产品，后者主要为了获得杂种植株 C S z L w h 练习∙反馈 2. 科学家以SARS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 SARS病毒 B. 体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体 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 S z L w h 谢谢观看! S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - $$