4.4免疫学的应用课件-2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第4节 免疫学的应用 第4章 免疫调节 屠呦呦团队发现的双氢青蒿素，原本用来治疗疟疾。后来科学家发现，它还可以调节人体免疫，尝试用来治疗红斑狼疮这种自身免疫病。 从接种疫苗预防疾病，到器官移植克服排斥，再到尝试用药物调节异常免疫。人类不再被动等待免疫系统作战，而是主动操控免疫。人类究竟有哪些免疫学的应用？ 【情境导入】 一、疫苗 人类社会各个不同的发展阶段，一直饱受传染病的困扰，可以说人类发展史就是一部人类与传染病作斗争的历史。 随着医疗水平和防疫手段的大幅提升，很多昔日令人闻风色变的传染病，如天花、小儿麻痹症，都已被彻底消灭。即便是鼠疫这样的冷血杀手，我们也已将感染后的死亡率控制在 10%以下。疫苗是现代医学最伟大的成就之一。 一、疫苗 从出生起，我们就按照国家免疫规划有序接种各类疫苗。通过接种疫苗，机体发生特异性免疫，产生相应抗体与记忆细胞，建立起主动免疫，从而获得对多种传染病的防御能力。2026年4月25日是第40个“全国儿童预防接种日”，今年的主题是“预防接种，苗助健康，全民行动”。 1. 概念： 通常是用_________或__________病原体制成的生物制品。 灭活的 减毒的 一、疫苗 2. 机理:接种疫苗后,人体内可产生相应的_______,从而对________的传染病 具有抵抗力。 抗体 特定 3.发展: (1)我国是世界上 用免疫的方法预防传染病的国家。 (2)法国科学家巴斯德开创了科学地进行免疫接种的新时期。 (3)2006年,世界上第一个预防癌症的疫苗——______________________ 获得美国的批准。 (4)2018年5月,我国首个人和动物的_______ 获得新兽药证书,用于预防 某个亚型的禽流感,这是新型的________ 疫苗。 最早 （狂犬疫苗的研制者） 人乳头瘤病毒(HPV)疫苗 DNA疫苗 基因工程 现代疫苗重大突破时间线 2020 年：新冠 mRNA 疫苗获得紧急使用授权，mRNA 疫苗技术正式投入临床应用。不用 培养完整病原体，依靠人体细胞合成抗原蛋白激发特异性免疫，刷新疫苗研发 速度记录。 2023 年：mRNA 碱基修饰关键研究斩获诺贝尔生理学或医学奖。 2025 年 5 月：我国首款国产九价 HPV 重组亚单位疫苗获批上市，我国成为全球第二个 具 备自主生产九价 HPV 疫苗能力的国家，打破国外长期垄断，用于宫颈癌预防。 2025 年 8 月：全球首款六价口服轮状病毒减毒活疫苗在我国获批上市（1 类新药），覆 盖更多流行毒株，降低婴幼儿重症腹泻风险，儿童疫苗领域重大突破。 2026 年 6 月：治疗性 HPV 疫苗完成 Ⅲ 期临床试验揭盲，和传统预防性疫苗不同，该疫 苗尝试激活机体细胞免疫，清除已经被 HPV 感染的人体细胞，用于疾病治疗， 拓展疫苗的应用边界。 2026 年 8 月：全球首款 mRNA 流感疫苗正式获批上市，mRNA 技术从疫情应急疫苗走向 常规传染病预防；同时个性化 mRNA 肿瘤疫苗持续开展临床试验，探索肿瘤免 疫治疗新路径。 一、疫苗 第一代疫苗： 第二代疫苗： 第三代疫苗： “打”病原体 “打”蛋白质 “打”核酸 指的是灭活疫苗和减毒活疫苗 又称为亚单位疫苗，是通过基因工程原理获得的具有免疫活性的病原特异性结构蛋白，刺激人体产生抗体。 是核酸疫苗，包括DNA疫苗和mRNA疫苗 4.疫苗类型： 一、疫苗 mRNA疫苗：将编码病原体蛋白的mRNA包裹在脂质体中，当疫苗注射到体内时，体内的细胞即可通过该mRNA翻译合成大量的病原体蛋白，并诱导免疫系统识别该蛋白从而产生对病原体的免疫记忆以抵抗病毒感染。不会整合到宿主的基因组中；可以在细胞质中直接翻译，无需运输到核内；免疫后抗原表达迅速达到高峰，然后又立刻衰减。DNA疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因导入到动物体内，使其在体内表达并产生抗原（外源基因表达的蛋白质），从而激活机体的免疫系统，诱发免疫应答。（2）特点：制备简单，省时省力；使用一次，就能产生长期免疫力，无需增加剂量。 7 （1） 减毒活疫苗（传统）：弱毒活病原体，可体内少量增殖，体液+细胞免疫强、 保护久，存在极低感染风险。例如：卡介苗 （2）灭活疫苗（传统）：致死病原体、不增殖，安全性高，以体液免疫为主， 免疫弱、需多次加强接种。例如：狂犬疫苗 （3）重组亚单位疫苗（新型）：仅含抗原蛋白、无完整病原体，安全性最高， 以体液免疫为主，免疫弱，需佐剂辅助。例如：HPV宫颈癌疫苗 （4）DNA疫苗（新型核酸）：导入抗原的DNA，人体自产抗原，体液 + 细胞免疫、 储运方便，免疫强度略低，大多还在临床。例如：临床试验抗肿瘤DNA疫苗 （5）mRNA疫苗（新型核酸）：导入抗原的mRNA，人体快速自产抗原，体液 + 细胞免疫，研发快免疫强，易降解、冷链要求高。例如： mRNA流感疫苗 各类疫苗优缺点(拓展) 一、疫苗 （2）具有 ，免疫力能维持 的时间。 （1）具有 ，接种一种疫苗一般只能预防 由一种病原体引起的传染病。 特异性 记忆性 较长 （1）到目前为止，疫苗仍是人类发明的对抗传染病的一件有效的武器， 而且对某些疾病来讲，注射疫苗可能是唯一有效的预防措施。 （2）随着免疫学、生物化学的发展以及生物技术的不断改进，疫苗的研制 和应用已扩展到许多非传染病领域，而且已经出现了治疗性制剂。 5.特点： 一、疫苗 6.意义： 9 ①为某同学接种了流感疫苗,大夫提醒他说:“这一两天要留意,可能会有 轻微发烧或其他症状。”为什么接种疫苗可能会有轻微的反应? ②接种多种疫苗很麻烦，设计一种用来预防多种疾病的疫苗，可行吗? 疫苗通常是灭活或减毒的病原体（抗原），进入人体后激发机体特异性免疫。部分疫苗免疫反应较强，可能会引发轻微、可感知的免疫症状，属于正常现象。 这种想法是可行的，因为免疫反应具有特异性，不同疫苗可以引发不同的免疫过程，产生不同的记忆细胞。理论上，制备联合疫苗时要保证其中含有不同的有效抗原成分。临床应用中已有不少联合疫苗。 一、疫苗 【思考讨论】【P83】 ④为什么注射疫苗一段时间后才会起作用？ 疫苗作为抗原进入人体后，要经过处理、传递、识别以及淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此，注射疫苗一段时间后，人体才具有免疫力。 一、疫苗 ③疫苗必须包含一个完整的病原体吗？ 疫苗不必包含一个完整的病原体。一般情况下，引起免疫反应的并不是整个病原体，而是病原体所含有的抗原决定簇（具有抗原性即可），可以利用病原体的某些成分（如蛋白质、多糖荚膜类）或者抗原的DNA或mRNA，使机体产生抗原。 宫颈癌是女性常见恶性肿瘤，我国发病率呈上升、年轻化趋势，危害女性健康。我国坚持预防为主、防治结合，通过 HPV 疫苗接种、筛查、早诊早治推进宫颈癌防治。接种 HPV 疫苗可预防高危型 HPV 感染，降低宫颈癌发病，是经济有效的预防手段。2025 年 HPV 疫苗纳入国家免疫规划，2026 年将为 13 周岁女孩免费接种 HPV 疫苗列为为民服务实事。 国家卫健委：每年为满13周岁的女孩免费接种HPV疫苗 用 的器官置换 的器官， 以 其 的技术。 正常 丧失功能 重建 生理功能 器官移植已经成为治疗多种重要疾病的有效手段，主要依赖于 和 等的不断改进，以及高效 的陆续问世。 器官保存技术 外科手术方法 免疫抑制剂 二、器官移植 1.概念 2.现状及意义 13 二、器官移植 3.面临的主要问题 【课本资料1】人类很早就尝试做器官移植以挽救一些病人。1901年，法国医生卡雷尔在给一位朋友的信中写道：“肾移植这种手术，在同种异体之间从来还没有成功过。”1952年，法国另一位医生为一位16岁的患者移植了患者母亲的一颗肾，然而这颗凝结着伟大母爱的肾只存活了22天。 (1)最初进行的器官移植，为什么总是不成功呢？ 可能是没有考虑免疫排斥问题。进行器官移植手术后，免疫系统会把来自其他人的器官当作“非己”成分进行攻击，这就是器官移植容易失败的原因。 ——属于细胞免疫 免疫排斥 【课本资料2】据媒体报道，瑞金市3岁男孩张某身患白血病。幸运的是，张某的骨髓与父亲的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某却没有那么幸运，与其亲属的骨髓配型均没有成功。 二、器官移植 3.面临的主要问题 （2）在进行器官移植或骨髓移植时，为什么都要先进行配型， 即检查供体和受体之间的组织相容性呢？ 这是因为受体和供体的组织相容性抗原越一致，在进行移植时发生免疫排斥的可能性就越低，移植的器官就越容易存活；如果配型不合适，发生排斥的可能性就大，就不适合移植。 免疫排斥 每个人的_________都带有一组与别人不同的蛋白质——______________,也叫人类白细胞抗原,简称_____。它们是标明细胞身份的标签物质,每个人的______都认识这些物质,因此正常情况下不会攻击自身的细胞。如果将别人的器官或组织移植过来,白细胞就能识别出_____不同而发起攻击。 器官移植的成败：主要取决于供者与受者的_____是否一致或相似，研究表明，HLA的相似度达到 以上就可以进行器官移植。 细胞表面 组织相容性抗原 HLA 白细胞 HLA HLA 二、器官移植 50% 3.面临的主要问题 器官移植是否成功的原理： 免疫细胞 识别“自己” 自身细胞 身份标签组织相容性抗原(HLA) 免疫排斥 【课本资料3】全球每年实施约 18 万例器官移植手术，但依旧只能满足不到 10% 移植需求者的需求。另有数据表明，2025-2026 年，我国实施器官移植手术超 2.4 万例（其中肝移植近 5000 例、肾移植 1.3 万余例），移植总量位居世界第 2 位；但每年新增等待肝移植患者 4000 多人，新增等待肾移植患者超 1 万人，大量终末期器官衰竭患者难以获得移植机会，器官供体短缺是器官移植亟待解决的世界性难题。 二、器官移植 3.面临的主要问题 器官供体短缺 （1）利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植。 二、器官移植 优点：利用由自体干细胞培养出的组织、器官进行移植，移植器官和受体的组织相容性抗原是相同的，移植后发生免疫排斥的可能性很小。 【课本资料4 】据媒体报道，2015年，研究人员利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏（相当于成人心脏的千分之一）；2017年，研究人员又利用干细胞成功培养出了人类胚胎期的结肠组织，培养成熟后，它与人体的肠组织具有很高的相似性。你还可以搜集到更多的科学家利用干细胞培养组织、器官的研究进展的报道。 4.解决方法 二、器官移植 4.解决方法 【资料5】2013年我国启用器官分配共享计算机系统，实现器官计算机自动分配。后续国家不断完善制度：2019 年修订器官获取分配管理规定；2024 年实施《人体器官捐献和移植条例》，以法规固化统一分配制度，完善捐献登记、信息报告、伦理监管，坚持自愿无偿原则，进一步保障器官分配公平，扩大器官捐献来源，缓解供体短缺问题，禁止器官买卖。 （2）完善相关捐献制度和法规，鼓励更多的人自愿捐献器官。 （3）免疫抑制剂的使用 二、器官移植 4.解决方法 【资料6】器官移植术后常服用环孢素、他克莫司等免疫抑制剂，主要抑制 T 淋巴细胞的增殖与活化，减弱细胞免疫，降低对移植器官的免疫排斥。但药物会广谱抑制机体免疫，患者抵抗力降低，更容易受到病原体感染。 【资料7】器官移植主要面临供体器官短缺、免疫排斥两大难题。近年科研取得多项突破：利用 CRISPR 开展基因编辑猪异种器官移植，2025-2026 年我国完成猪肺、肝肾联合移植人体试验；酶处理获得通用血型器官，打破血型匹配限制；调节性 T 细胞等新疗法减轻排斥；类器官与 3D 生物打印为未来人造器官提供方向，但多数技术尚处在试验阶段，未大规模临床使用。 二、器官移植 4.解决方法（拓展） ●基因编辑异种器官移植（解决供体短缺） ●通用型器官技术（破解血型不匹配难题） ●免疫抑制与免疫耐受新策略（对抗排斥反应） ●类器官、3D 生物打印（未来方向） 三、免疫学在临床上的应用 1.免疫预防 原理：通过人工主动 / 被动免疫，避免或减轻发病。 人工被动免疫实例：被狗咬伤后注射狂犬免疫球蛋白（直接输入现成抗体），快速中和病毒，为疫苗起效争取时间。 人工主动免疫实例：接种HPV 疫苗，刺激人体产生抗 HPV 的抗体和记忆细胞，预防高危型 HPV 感染，降低宫颈癌发病。 2.免疫诊断 原理：根据抗原和抗体反应的高度特异性，将免疫学技术和制剂用于临床诊断。如检测病原体和肿瘤标志物。 检测病原体 检测肿瘤标志物 三、免疫学在临床上的应用 ABO血型的鉴定 3.免疫治疗 原理：通过对人体输入抗体、胸腺激素、细胞因子、免疫抑制剂等某些 药物或生物制剂等，调整病人的免疫功能，从而达到治疗疾病的目的。 （1）免疫增强疗法：对免疫功能低下者,如输入抗体等免疫活性物质。 （2）免疫抑制疗法：如器官移植、治疗红斑狼疮等自身免疫病。 （3）免疫重建：将正常个体的造血干细胞或淋巴细胞转移给免疫 缺陷个体，以恢复其免疫功能。 三、免疫学在临床上的应用 1 . 疫苗分为灭活疫苗、减毒活疫苗和新型核酸疫苗等，免疫学原理还广泛用于器官移植、免疫诊断与免疫治疗。下列相关叙述正确的是（　　） A．RNA 疫苗进入人体细胞后直接作为抗原引发强而持久的免疫 B．器官移植排斥主要由细胞免疫介导，使用免疫抑制剂可提高成功率 C．注射康复者血清属于主动免疫，能长期预防相应疾病 D．减毒活疫苗安全性高、不增殖，可诱导特异性免疫 B 【课堂检测】 2.2022年3月8日，史上首例接受了“猪心脏”移植手术的患者在术后2个月去世。尽管没能最终救回他，但也延长了患者的寿命。据悉，手术使用的“猪心脏”源于被基因改造过的实验猪。这项技术有望解决器官移植面临的器官短缺的难题。下列关于器官移植的说法，不正确的是（   ） A．通常在器官移植时，需要供受体者的HLA有一半以上相同 B．异体器官移植时，使用免疫抑制剂主要是B细胞增殖受阻，提高器官移 植成活率 C．该实验猪可能通过基因敲除技术“敲除”了引起人免疫系统反应的抗原 基因 D．采用人体自身干细胞培养组织、器官能在一定程度上解决器官短缺问题 B 【课堂检测】 3 . 2025年诺贝尔生理学或医学奖授予了在调节性T细胞（Treg细胞）研究领域作出开创性贡献的科学家。Treg细胞通过多种机制抑制其他免疫细胞的过度活化，维持免疫稳态和抑制过度的免疫反应，其功能异常与自身免疫病、移植耐受和肿瘤免疫逃逸等密切相关。下列相关叙述错误的是（       ） A．免疫器官胸腺是Treg细胞等T淋巴细胞分化、发育和成熟的场所 B．适当减弱Treg细胞的功能可能有助于治疗风湿性心脏病等自身免疫病 C．器官移植中输注Treg细胞诱导免疫耐受，能降低排斥反应并减少免疫 抑制剂使用 D．肿瘤组织中Treg细胞通常增多，其过度激活会促进肿瘤免疫逃逸 B 【课堂检测】 4.下图中的曲线显示了两种使人体获得免疫力的方法。据图判断, 下列说法正确的是(　　) A.当某人被患狂犬病的狗咬伤时采用方法②进行免疫比较好 B.采用方法①可以使人获得比方法②更持久的免疫力 C.采用方法②使人体获得抗体的过程属于细胞免疫 D.医学上一般采用方法②进行免疫预防 方法①属于免疫治疗,是给患者注射抗体,以消灭抗原,如当某人患甲型肝炎时,由于已经感染病原体,此时最好采用方法①。 方法②属于免疫预防,是在患病前给个体注射疫苗,使机体产生抗体和记忆细胞。这种方法要比直接注射抗体获得的免疫力更持久。 D 【课堂检测】 免疫治疗（课本p76.癌症的免疫疗法） 5.T 细胞的受体蛋白 PD-1（程序死亡蛋白-1）信号途径有调控 T 细胞的 增殖、活化和细胞免疫等功能。肿瘤细胞膜上的 PD-L1 蛋白与 T 细胞的 受体 PD-1 结合引起的一种作用如图所示。下列叙述错误的是（ ） A. PD-Ll 抗体和 PD-1 抗体具有肿瘤免疫治疗作用 B. PD-L1 蛋白可使肿瘤细胞逃脱 T 细胞的细胞免疫 C. PD-L1 与 PD-1 的结合增强 T 细胞的肿瘤杀伤功能 D. 若敲除肿瘤细胞 PD-L1 基因，可降低该细胞的免疫逃逸 C 【课堂检测】 $