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

二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 目录 CONTENTS 01 动物细胞融合技术 02 单克隆抗体及其应用 学习目标 专题内容 01 学习目标 1. 通过梳理细胞融合与单克隆抗体相关知识，建构细胞工程技术解决生物问题的生命观念。 2. 通过分析ADC作用机制资料，解释单克隆抗体与偶联药物的功能，归纳单克隆抗体的应用优势。 3. 通过思考讨论活动，概括单克隆抗体的临床应用方向，提升逻辑分析与归纳能力。 4. 通过查阅资料制作板报，宣传单克隆抗体的临床价值，增强关注生物医学应用的责任意识。 课堂导入 专题内容 01 课堂导入 1975年，英国科学家米尔斯坦与德国科学家克勒凭借创造性构想，将能产生特定抗体的B淋巴细胞与可无限增殖的骨髓瘤细胞融合，成功制备出单克隆抗体，二人也因此在1984年斩获诺贝尔生理学或医学奖。这种抗体兼具特异性强、纯度高、产量大的优势，能精准识别抗原。那么，动物细胞融合技术是如何支撑单克隆抗体制备的？单克隆抗体在临床诊疗中还有哪些独特应用？ 动物细胞融合技术 专题内容 01 情境展示 已知植物体细胞杂交技术可打破不同种植物间的生殖隔离培育新作物类型，可尝试推测是否存在能实现不同种动物体细胞杂交、集不同细胞优势于一体的技术，该技术的原理、方法及应用方向可结合已有认知进行预判。 思考讨论 问题1 已知植物原生质体融合依赖细胞膜的特性实现，推测动物细胞融合的核心原理是什么？ 提示： 结合细胞膜的结构特点及植物原生质体融合原理进行推导。 参考答案： 动物细胞融合的核心原理是细胞膜具有一定的流动性，融合过程中细胞膜的蛋白质和脂质分子重新排布，细胞膜打开实现细胞融合。 问题2 对比植物原生质体融合的诱导方法，分析动物细胞融合特有的诱导方法及作用机制是什么？ 提示： 阅读教材中相关信息，从细胞间的相互作用及细胞膜的变化角度分析。 参考答案： 动物细胞融合特有的诱导方法为灭活病毒诱导法。灭活病毒表面的糖蛋白和酶可与细胞膜上的糖蛋白结合，使细胞凝聚，细胞膜的蛋白质和脂质分子重新排布，细胞膜打开，最终实现细胞融合。 问题3 动物细胞融合技术相较于有性杂交，在应用范围上有哪些突破？ 提示： 结合教材中细胞融合的成功案例进行总结。 参考答案： 动物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，可实现种间、属间、科间甚至动物与植物之间的细胞融合。 问题4 分析动物细胞融合技术成为生物领域重要研究手段的原因是什么？ 提示： 结合教材中技术的应用领域及衍生技术进行分析。 参考答案： 动物细胞融合技术可用于研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤等生物问题，还可用于培育生物新品种；基于该技术发展的杂交瘤技术，为单克隆抗体的制备开辟了新途径，因此成为重要研究手段。 知识小结 （一）动物细胞融合技术的概念 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术，融合后的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 （二）动物细胞融合的原理与诱导方法 1. 核心原理： 与植物原生质体融合原理相同，依赖细胞膜具有一定的流动性。 2. 常用诱导方法： 包括PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法，其中灭活病毒诱导法为动物细胞融合特有的诱导方法。 （三）灭活病毒诱导细胞融合的机制 灭活病毒表面的糖蛋白和酶与细胞膜上的糖蛋白结合，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 （四）动物细胞融合技术的意义与应用 1. 技术突破： 打破有性杂交的局限，实现远缘杂交，可完成种间、属间、科间甚至动物与植物的细胞融合。 2. 应用领域： 成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤及培育生物新品种的重要手段；基于该技术发展的杂交瘤技术，为单克隆抗体的制备开辟新途径。 单克隆抗体及其应用 专题内容 01 情境展示 生活中，女性可通过早早孕诊断试剂盒快速检测是否妊娠，临床上也有能精准杀伤肿瘤细胞的抗体—药物偶联物，这些应用都依赖单克隆抗体技术。早期从动物血清中分离的抗体存在产量低、纯度低、特异性差的缺陷，科学家通过细胞融合技术解决了这一难题。 思考讨论 问题1 若仅单独培养B淋巴细胞或骨髓瘤细胞，无法大量获得特定抗体的原因分别是什么？ 提示： 结合教材中两种细胞的功能和体外培养特性分析。 参考答案： B淋巴细胞能分泌特定抗体，但在体外培养条件下不能无限增殖；骨髓瘤细胞能在体外大量增殖，但不能分泌特定抗体。因此单独培养两者都无法大量获得特定抗体。 融合细胞的类型有哪些，为何特定选择培养基能筛选出杂交瘤细胞？ 提示： 结合细胞融合的随机性和选择培养基的筛选原理思考，可参考杂交瘤细胞培养的相关图示。 ▲图2-15 用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞(每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞) 参考答案： 融合细胞类型包括B淋巴细胞与B淋巴细胞的融合细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交瘤细胞。特定选择培养基会抑制未融合的亲本细胞和同种核融合细胞的增殖，使其死亡，仅允许杂交瘤细胞生长，从而实现筛选。 问题2 从杂交瘤细胞到获得可大量使用的单克隆抗体，还需要经过哪些关键步骤？ 提示： 结合教材中单克隆抗体的制备流程示意图分析。 ▲图2-16 米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体过程的示意图 参考答案： 需对选择培养后的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞；再将阳性杂交瘤细胞在体外大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，最后从细胞培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。 问题3 问题4 单克隆抗体能在诊断和治疗领域广泛应用的核心优势是什么？ 提示： 结合教材中单克隆抗体的特性和应用案例总结。 参考答案： 核心优势为特异性强，能准确识别抗原的细微差异并与特定抗原结合；可大量制备，能满足临床应用的产量需求。 知识小结 （一）单克隆抗体的制备背景 传统方法从动物血清中分离的抗体存在产量低、纯度低、特异性差的缺陷；B淋巴细胞能分泌单一特异性抗体但体外不能无限增殖，骨髓瘤细胞体外可无限增殖但不能分泌特定抗体，二者融合可解决这一矛盾。 （二）单克隆抗体的制备过程 1. 免疫小鼠：用特定抗原免疫小鼠，从其脾中获取能分泌特定抗体的B淋巴细胞。 2. 细胞融合：将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，得到多种类型的融合细胞。 3. 初次筛选：在特定选择培养基上培养，仅杂交瘤细胞可存活。 4. 二次筛选：对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选获得能分泌所需抗体的细胞。 5. 抗体提取：将阳性杂交瘤细胞体外大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。 （三）单克隆抗体的特性 特异性强，能精准识别并结合特定抗原；可大量制备，能满足规模化应用需求。 （四）单克隆抗体的应用 1. 诊断领域：制成诊断试剂盒，可快速、准确诊断疾病，如早早孕诊断。 2. 治疗领域：制备抗体—药物偶联物，实现对靶细胞的选择性杀伤；也可直接用于疾病治疗。 课堂练习 专题内容 01 【题文】cTnI蛋白是组成人体心肌细胞中肌钙蛋白的一种亚基，其在血液中含量上升是心肌损伤的特异性指标。图1是制备抗cTnI单克隆抗体的过程。为鉴定抗cTnI单克隆抗体识别抗原的具体区域，将对应抗原（cTnI蛋白）逐步截短，分别与纯化的单克隆抗体反应，结果见图2.下列相关叙述错误的是（　　） A．浆细胞与骨髓瘤细胞的融合可以用灭活的病毒诱导，也可以用聚乙二醇诱导 B．未融合的细胞和同种细胞融合形成的细胞，会在图1的①过程中被淘汰 C．图1的②过程将杂交瘤细胞单个接种到多孔培养板上，目的是获得抗cTnI单克隆抗体 D．图2的结果证明该单克隆抗体识别抗原（cTnI蛋白）的区域大概为第40-55位氨基酸 【答案】C 课堂练习 课堂练习 【题文】下列实验程序有错误的是（       ） A．A植物原生质体+B植物原生质体 杂交原生质体 B．浆细胞+骨髓瘤细胞 产生特定抗体的杂交瘤细胞 C．动物组织 制备细胞悬液 原代培养 传代培养 D．离体细胞消毒、接种 愈伤组织 试管苗 【答案】A 【题文】曲妥珠单抗是一种针对人表皮生长因子受体2（HER2）的人源化单克隆抗体。它能特异性结合肿瘤细胞表面的HER2从而阻断细胞生长信号，并激活免疫系统清除肿瘤细胞。人源化抗体可降低抗体的免疫原性（引发人体免疫反应的能力），其制备过程如图。下列说法错误的是（　　） A．灭活病毒可用于过程A，与其表面的糖蛋白和一些酶有关 B．筛选②过程的原理是细胞增殖及抗体与抗原的特异性结合 C．过程B可利用显微注射法将基因表达载体导入CHO细胞 D．曲妥珠单抗在肿瘤治疗中起到靶向运输抗肿瘤药物的作用 【答案】D 课堂练习 课堂总结 专题内容 01 制备：B淋巴细胞+骨髓瘤细胞→筛选杂交瘤细胞→培养增殖→提取抗体 特点：特异性强、纯度高、可大量制备 应用：诊断试剂、抗体-药物偶联物精准治癌、疾病治疗等 单克隆抗体 原理：与植物原生质体融合原理相同 诱导方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 意义：突破有性杂交局限，为杂交瘤技术、单克隆抗体制备奠基 动物细胞融合技术 课堂总结 感谢聆听 Thank You $