2.2动物细胞工程(二)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

目录 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 学习 目标 01 02 03 运用结构与功能观，理解动物细胞融合技术的原理和过程。（生命观念） 说明单克隆抗体的特点及应用。 （社会责任） 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。（科学探究） 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 温故知新：植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交 植物细胞融合 植物组织培养 思考: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。那么，有没有技术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？ 动物细胞融合技术 情境材料：1970年，细胞融合实验 人细胞 鼠细胞 红色荧光染料标记的膜蛋白 绿色荧光染料标记的膜蛋白 细胞融合 人鼠杂交细胞 37° 培养40min 细胞融合 现在学习： 什么是细胞融合？人细胞和小鼠细胞如何融合在一起的呢？ 以前学习： 这一实验以及相关的其他实验证据表明， 。 细胞膜具有流动性 1.概念： 一、动物细胞融合技术 融合后形成的杂交细胞就有原来两个细胞的遗传信息。 【任务一】阅读课本48页，阐明动物细胞融合技术的概念、方法和意义，重点分析生物诱导的原理和方法。 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。 一、动物细胞融合技术 动物细胞融合 概念 原理 诱导方法 使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 细胞膜具有一定的流动性 物理法：电融合法 化学法：聚乙二醇（PEG) 生物法：灭活病毒诱导法 思考:灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？ 灭活病毒 与植物原生质体融合的方法相同 一、动物细胞融合技术 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。 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，使细胞相互凝集，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。 思考:灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？ 灭活： 原理： 一、动物细胞融合技术 动物细胞融合 结果 意义 运用 形成具有原来两个或多个细胞的遗传信息的杂交细胞 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。 1. 2. 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。 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。 至今，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。 问题:列表比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的异同。 一、动物细胞融合技术 比较 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理     步骤 酶解法去掉 后，诱导 融合，形成 ，再经植物组织培养形成 。 分散成 后诱导细胞融合，形成 。 方法 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法、电融合法、离心法 PEG融合法、电融合法、 诱导法 结果 形成____________ 形成 ，以生产细胞产品 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 细胞膜的流动性 细胞的全能性 细胞膜的流动性 细胞壁 原生质体 杂种细胞 杂种植株 单个细胞 杂交细胞 灭活病毒 杂种植株 杂交细胞 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 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。下列有关动物细胞融合技术的叙述，正确的是（　　） A．灭活病毒是动物细胞融合和植物体细胞杂交常用的促融剂 B．融合后具有原来两个或多个细胞遗传信息的多核细胞为杂交细胞 C．细胞工程中植物体细胞杂交和动物细胞融合技术的原理完全相同 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 习题巩固 D 单核细胞 【详解】A、灭活病毒只能诱导动物细胞融合，不能诱导植物的原生质体融合，A错误； B、动物细胞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错误； C、细胞工程中植物体细胞杂交和动物细胞融合技术都利用了细胞膜具有流动性，植物体细胞杂交还利用了植物细胞具有全能性，两者的原理不完全相同，C错误； D、融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息，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，D正确。 故选D。 问题:根据了解到针对新冠肺炎真正的特效药是什么？有没有技术让这两种细胞杂交，培育出既能产生抗体又能大量增殖的细胞呢？ 情境视频： 二、单克隆抗体及其应用 【任务二】1.阅读课本49页第一段，明确抗体的概念、分布、产生途径和传统抗体生产方法。 知识回顾 思考 3、抗体的化学本质是什么？与抗原作用的特点? 1、机体通过什么免疫过程分泌抗体？ 2、抗体是由什么细胞产生？ 蛋白质 4、抗体主要分布在哪里？ 血清（主要） 组织液及外分泌液（如乳汁中，为新生儿提供抗体） 5、一种浆细胞能产生几种抗体？ 一种 抗体是机体受抗原刺激后B淋巴细胞增殖分化形成的浆细胞产生 体液免疫 抗原和抗体能够特异性结合 二、单克隆抗体及其应用 1.传统抗体制备方法及缺陷 使动物产生抗体 从动物血清中 分离所需抗体 抗原1 抗原2 抗原3 抗原4 1 2 3 4 B细胞 抗体不纯 产量低、纯度低、特异性差 缺点： 思考：若我们只需要大量抗体1，有什么办法吗？（提示：每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体。) 抗原不纯 二、单克隆抗体及其应用 向动物反复 注射某种抗原 若能得到大量的B细胞1就可以 动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种 二、单克隆抗体及其应用 资料: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 由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。 (1)单克隆抗体的概念 2.单克隆抗体的制备 如何解决这一难题？ 癌细胞能无限增殖，但不能产生抗体 二、单克隆抗体及其应用 一个极富创造力的方案： 动物细胞融合 杂交细胞 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 杂交瘤细胞 既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体。 1984年，诺贝尔生理学或医学奖 1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒： 2.单克隆抗体的制备 (2)单克隆抗体的制备思路 二、单克隆抗体及其应用 (3)单克隆抗体的制备过程 2.单克隆抗体的制备 二、单克隆抗体及其应用 2.单克隆抗体的制备 融合后，融合的细胞有几种类型？（只考虑两两融合） 多种B细胞 培养骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 将骨髓瘤细胞和B细胞融合 多种杂交细胞 诱导融合 能产生抗体，但不能大量增殖。 不能产生抗体，但能大量增殖 瘤-瘤、B-B、 B-瘤 注射特定的抗原 用特定的抗原免疫，从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。 (3)单克隆抗体的制备过程 二、单克隆抗体及其应用 2.单克隆抗体的制备 (多种)杂交瘤细胞 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） 注射到小鼠腹腔内 体外培养 单克隆抗体 第一次筛选： 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。 第二次筛选：对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。 从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外大规模培养或者注射小鼠腹腔中增值 既能迅速大量增殖，又能产生抗体。 拓展链接 特点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。 拓展链接 (3)单克隆抗体的制备过程 克隆化培养 拓展延伸 用HAT培养基筛选杂交瘤细胞 基本原理： 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。 人B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不能分裂增殖。 即： 鼠骨髓瘤细胞是一种代谢缺陷型株系，DNA合成只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。若D途径被阻断，它会因不能合成DNA而死。 即： 不能无限增殖 B淋巴细胞 合成DNA D途径 S途径 能无限增殖 骨髓瘤细胞 合成DNA D途径 第一次筛选 返回链接 思考：筛选出杂交瘤细胞方法？ 培养基中加入氨基喋呤阻断DNA复制的D途径 B淋巴细胞及同型融合细胞 不能无限增殖，死亡 骨髓瘤细胞及同型融合细胞 不能合成DNA，死亡 杂交瘤细胞 能无限增殖，生长 将杂交瘤细胞群稀释后滴入96孔板，尽量每孔1个杂交瘤细胞进行培养（克隆化培养） 一段时间后，用标记的抗原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，说明里面含有所需杂交瘤细胞 足够数量的能分泌所需抗体的单一杂交瘤细胞 96孔细胞培养板 阳性孔 抗体检测板 多次克隆化培养以及有限稀释法 抗原-抗体杂交法 抗体检测方法： 拓展延伸 第二次筛选 克隆化培养和抗体检测 返回链接 抗体检测原理： 抗原和抗体能特异性结合 21 给小鼠注射特定抗原 多种B淋巴细胞 （产生抗体） 小鼠骨髓瘤细胞 （能无限增殖） 多种杂交细胞及未融合的细胞 杂交瘤细胞 （足够数量的）能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 提取 诱导 融合 第一次筛选 第二次筛选 克隆化培养、抗体检测 （可进行多次） 注射到小鼠腹腔培养 体外培养 大量单克隆抗体 从腹水中提取 从培养液中提取 用特定的选择培养基 小结1：单克隆抗体的制备过程 技术： 原理： 动物细胞融合、 动物细胞培养 细胞膜的流动性、 细胞增殖 优点：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，可以大量制备。 （既能迅速大量增殖，又能产生抗体） 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 用特定的选择培养基进行筛选 获得杂交瘤细胞 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（进行多次筛选） 获得足够数量的 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 小结2：单克隆抗体的制备过程中两次筛选的比较 小结3：培养杂交瘤细胞的方法比较 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 （2025·广东·二模）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．动物细胞经灭活病毒诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体 B．杂交瘤细胞是B淋巴细胞癌变的结果 C．杂交瘤细胞既能大量增殖，又能产生抗体 D．单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同 C 和骨髓瘤细胞融合形成 习题巩固 3.单克隆抗体的运用： (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 具有准确、高效、简易、快速特点 诊断优点： 二、单克隆抗体及其应用 思考•讨论 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。 思考•讨论 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。抗体一药物偶联物（antibody-drugconjugate,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。 抗体 药物 接头 细胞凋亡 ADC被细胞吞噬 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体的运用： (2)用于运载药物 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 单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC 实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。 二、单克隆抗体及其应用 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体的运用： (2)用于运载药物 (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 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体的运用： (2)用于运载药物 “生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酶或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。 单抗导向，药物为弹头 脂质体给药 高效 低毒 靶向 抗肿瘤药物载体：阿霉素脂质体和顺铂脂质体已在国外上市。 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体的运用： (2)用于运载药物 (3)用于治疗疾病(本身为药物) 单克隆抗体不仅可以运载药物，而且自身也能用于治疗疾病。 单克隆抗体药物占有非常重要的地位。 排名 药物 中文名 销售额(亿美元) 适应症 类型 1 Humria 修美乐 199.36 自身免疫疾病 单抗 6 Herceptin 赫赛汀 70.32 乳腺癌等多种癌症 单抗 7 Avastin 安维汀 68.98 结肠癌等多中癌症 单抗 8 Rituxan 美罗华 68.01 白血病 单抗 9 Opdivo 纳武单抗 67.35 多种肿瘤 单抗 2018年全球药物销售额排名前10的单抗药物 二、单克隆抗体及其应用 3.单克隆抗体的运用： 课堂小结 概述 应用 动物细胞融合 技术 过程 结果 意义 原理 融合方法 原理 应用 单克隆抗体的制备 免疫处理 第一次筛选 诱导融合 第二次筛选 大规模培养 诊断试剂 运载药物 治疗疾病 克隆化培养 抗体检测 体外培养 小鼠腹腔 课本51页练习与应用 （1）该过程中应用到的技术_______________________________________ （2）原理_______________________________________ （3）注射特定抗原的目的______________________________________________ （4）诱导融合的方法______________________________________ 动物细胞特有的诱导融合方法为_______________________ 动物细胞融合、动物细胞培养 细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖 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 PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 灭活病毒诱导法 （5）第一次筛选的目的______________________ 第一次如何筛选___________________________ 筛选原理____________________________________________________ _____________________________ 获得杂交瘤细胞 用特定的选择培养基进行筛选 在选择培养基上，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 二、单克隆抗体及其应用 单克隆抗体的制备小结 二、单克隆抗体及其应用 单克隆抗体的制备小结 （6）杂交瘤细胞的特点__________________________________ （7）第二次筛选的目的________________________________________________ 如何筛选__________________________________ ____________ 选择抗体检测呈___性的杂交瘤细胞，即 ________________________ （8）抗体检测原理_______________________________________ 获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选） 分泌的抗体能与特定的抗原结合 抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的鉴定） 既能迅速大量增殖，又能产生抗体 （9）如何获取大量所需杂交瘤细胞__________________________________________ （10）如何获取单克隆抗体: ①体外培养___________________________ ②小鼠腹腔内培养_________________________ （11）单克隆抗体的优点 _________________________________________ ___________________________________________________________ 在体外条件下大规模培养（接种于培养液中）或注射到小鼠腹腔内增殖 从细胞培养液中获取 从小鼠腹水中获取 能准确地识别抗原的细微差异(灵敏度高)， 与特定抗原发生特异性结合(特异性强)，并且可以大量制备。 阳 讨论 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。 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。 讨论 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； ②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； ③ADC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。 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $