2.2.2动物细胞融合技术与单克隆抗体课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

新课程标准 核心素养 1.举例说出动物细胞融合的概念、原理及应用。 2.阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。 3.认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。 1.生命观念——以细胞的结构与功能为基础，理解动物细胞融合的内涵；并正确理解植物体细胞杂交与动物体细胞融合技术的区别。 2.科学思维——结合具体实例，以流程图的形式表示单克隆抗体的制备过程。 第2节 动物细胞工程 二 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。 4、结果： 形成杂交细胞。即融合后形成的原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。 2、原理： 细胞膜的流动性 3、诱导方式 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 5．意义： 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。 6．应用 (1)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)用于制造单克隆抗体。 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 2025/9/14 7、动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 二、单克隆抗体的制备 1.传统抗体制备方法及缺陷 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： 如何解决这个问题呢？ 5 能大量增殖，但不能产生抗体。 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） 米尔斯坦 科勒 2.单克隆抗体制备原理： ①B淋巴细胞特点： 一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，B淋巴细胞在体外不能无限增殖。 ②骨髓瘤细胞特点： ③杂交瘤细胞特点： B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。 (2)制备过程 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。 注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞 多种B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 诱导融合 将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合 多种杂交细胞 用特定的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。 对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(分泌的抗体能与特定抗原结合) 杂交瘤细胞(既能迅速大量增殖，又能产生抗体) 从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。 单克隆抗体 (2)制备过程 注射到小鼠腹腔内 体外培养 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。 多种杂交细胞 【思考讨论】 1．给小鼠注射特定抗原的目的是什么？ _______________________________________________________。 2.为什么不直接选用特定的浆细胞直接去培养？ _______________________________________________________。 3.相应的B细胞是从小鼠的 内提取，骨髓瘤细胞是从小鼠的 中提取。 4．B淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现几种细胞？其中融合的细胞有几种？(如融合的话，只考虑两两融合) 浆细胞已经高度分化，不能在分裂 脾脏 骨髓 从该小鼠的脾中得到可以产生特定抗体的B淋巴细胞。 共有5种细胞；其中融合的细胞有3种。 5.杂交瘤细胞的特点是__________________________________________ 6.细胞融合后需经两次筛选。 第一次筛选的目的是_____________________________________； 方法是_____________________________________ 第二次筛选的目的是______________________________________。 方法是_____________________________________ 7.单克隆抗体的优点：____________________________________ 8.筛选获得的杂交瘤细胞可在 条件下做大规模培养，也可以注射到小鼠的 内增殖，这样就可以从 中或小鼠的 中提取出大量的单克隆抗体 筛选得到能产生特异性抗体的杂交瘤细胞群 特异性强，灵敏度高，并可大量制备 体外 腹腔 培养液 腹水 既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。 筛选得到杂交瘤细胞（多种） 用选择培养基进行筛选。 抗体检测；其原理是抗原—抗体的特异性结合。 小结：单克隆抗体制备的过程 小鼠 相应的B淋巴（浆细胞）细胞 注射抗原 杂交瘤细胞 选择性培养基筛选 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 筛选，克隆化培养 体外培养 体内培养 大量单克 隆抗体 从培养液中提取 从小鼠腹水中提取 骨髓瘤细胞 多种杂交细胞 诱导融合 11 比较项目 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 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 筛选目的 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 筛选方法 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 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细胞 单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较 核心归纳 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天就可以作出诊断，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。 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-药物偶联物（antibody-drugconjugates, 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。 思考·讨论 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 讨论 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 细胞凋亡 ADC的作用机制示意图 ① ADC被细胞吞噬 ② ⑤ ADC 抗体 药物 接头 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 4.单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。 单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤；曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于-些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。 3、单克隆抗体的应用 （1）作为诊断试剂，如定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。 优点： 血型检测试剂 方法： 抗原-抗体杂交法 准确、高效、简易、快速 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。 最广泛的应用 乙肝测定试剂 艾滋病检测试剂 ★用于快速诊断COVID－19的单克隆抗体试剂盒 （2）用于治疗疾病和运载药物 如：制成“生物导弹” “生物导弹”＝单克隆抗体＋药物 注意：“生物导弹” ——单抗导向，药物为弹头 优点：位置准确、疗效高、副作用小 结合同位素的单抗 19 【课堂小结】 单克隆抗体 筛选二 杂交细胞 杂交瘤细胞 体外或 体内培养 筛选一 骨髓瘤 细胞 诱导融合 分泌特异抗体 的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞群 提取 已免疫的 B淋巴细胞 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 单克隆抗体的制备 既能大量繁殖 又能产生专一抗体 特异性强 灵敏度高 可大量制备 注射 抗原 (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。( ) × √ × 【课后练习】 21 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 23 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 24 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) $