2.2利用动物细胞工程改良动物细胞课件2026-2027学年高二下学期生物沪科版选择性必修3

第2节 利用动物细胞工程改良动物细胞 （第一课时） 1 情境导入 肾病属于常见疾病，其中膜性肾病是世界范围内成年人发生肾病综合征常见的原因之一。 2 知识回顾 B淋巴细胞 B淋巴细胞 3 制备血清抗体 问题1：如何获得治疗用的抗体？ 抗原 免疫 血清抗体 问题2：获得的血清抗体可以直接用于临床吗？为什么？ 4 1 2 3 抗原决定簇 纯度低、特异性差 CD20 4 问题探究 问题1：能不能通过培养浆细胞来大规模获得抗体呢？为什么？ 问题2：如何让浆细胞获得增殖能力？ B淋巴细胞 5 细胞融合 诱导方法：生物方法如灭活的仙台病毒 物理方法如电融合 化学方法如聚乙二醇（PEG） 6 初步提出大规模制备抗CD20抗体的方案 小鼠B淋巴细胞 小鼠骨髓瘤细胞 活动一：初步设计工程方案 抗原 融合细胞 B淋巴细胞 B淋巴细胞 B淋巴细胞骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 促融 7 培养过程中加入氨基蝶呤 杂交瘤细胞的筛选 资料1：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。免疫的B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但它不能分裂增殖，其本身也不能在体外长期存活。鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但它能不断分裂增殖。 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 合成DNA D途径 S途径 合成DNA 合成DNA D途径 × × 8 完善制备抗CD20抗体的方案 经免疫后的B淋巴细胞 小鼠骨髓瘤细胞 抗体 抗CD20吗？ + 活动二：完善工程方案 B淋巴细胞 B淋巴细胞 B淋巴细胞骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞 × × 9 CD20 多种杂交瘤细胞 1 2 3 4 抗原决定簇 10 资料2：每种抗体只能特异性识别并结合特定抗原，将待检样品与已知抗原混合，若有特定免疫复合物形成（可通过显色反应观察），说明待检样品中有对应抗体存在。 资料3：96孔板主要用于细胞培养、处理和分析微小样本等。 “抗原-抗体”筛选 11 抗原检测筛选产生单一抗体的细胞 “抗原-抗体”筛选 阳性孔 抗原 阳性孔 12 1 2 4 3 1 2 4 归纳概括 1 1 1 2 2 2 4 4 4 浆细胞 骨髓瘤 细胞 杂交瘤细胞 细胞融合 “抗原-抗体” 筛选 选择培养基筛选 单克隆抗体 细胞融合是单克隆抗体制备的关键技术 3 克隆培养 3 3 3 米尔斯坦 科勒 米尔斯坦和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖 单克隆抗体制备技术的发明 14 单克隆抗体的应用 乙肝测定试剂 血型检测试剂 新冠病毒检测试剂 利妥昔单抗（抗CD20单抗） 早早孕检测试纸 15 定位准确 疗效高 副作用少 抗体 药物释放 药物 药物结合 靶向运输 生物导弹 单克隆抗体的应用 16 作业布置 通过书籍和网络检索收集单克隆抗体在医学检测、诊断和疾病治疗中的应用实例并交流分享。 17 第2节 利用动物细胞工程改良动物细胞 （第二课时） 18 【问题探究】 如何创建疾病模型？ 19 “多莉”的诞生 20 任务：描述“多莉”的培育过程 芬兰多塞特白面绵羊 卵母细胞 细胞核移植技术 代孕母羊 “多莉” 重组细胞 早期胚胎 乳腺细胞 苏格兰黑脸绵羊 去核 胚胎移植 细胞核移植技术：将体细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。 21 克隆 克隆(clone)是指分子、细胞或个体的无性繁殖系。 无性繁殖 杂交瘤细胞群 DNA复制 分子克隆 细胞克隆 个体克隆 22 “多莉”的培育过程 芬兰多塞特白面绵羊 卵母细胞 细胞核移植技术 代孕母羊 “多莉” 重组细胞 早期胚胎 乳腺细胞 苏格兰黑脸绵羊 去核 胚胎移植 “多莉”的培育过程 思考1：“多莉”最像谁？为什么？ 思考2：“多莉”是对芬兰多塞特绵羊的100%复制吗？ 芬兰多塞特白面绵羊 （提供细胞核） 代孕母羊 “多莉” 苏格兰黑脸绵羊（提供卵母细胞） “多莉”的培育过程 显微注射法 卵母细胞 细胞核移植技术 重组细胞 乳腺细胞 去核 芬兰多塞特白面绵羊 苏格兰黑脸绵羊 “多莉”的培育过程 思考：为什么要选择卵母细胞作为受体细胞？ ①卵母细胞体积大，易操作； ②其细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质。 卵母细胞 乳腺细胞 芬兰多塞特白面绵羊 苏格兰黑脸绵羊 供体细胞 受体细胞 日本首次诞生可供人体器官移植的克隆猪，基因经过修饰的猪器官不会被人体排斥。 克隆猪的诞生 早期胚胎 将胚胎移入代孕母猪体内 采集猪卵巢中的卵母细胞 去核的卵母细胞 供体细胞核 采集供体猪的体细胞 克隆猪 重组细胞 胚胎移植 细胞核移植是动物克隆的核心技术 尝试完成克隆猪的设计路线。 细胞核移植 27 克隆猴“中中”和“华华” 2017年底，我国实现非人灵长类的体细胞克隆的突破，这是世界首例利用动物细胞工程技术获得的灵长类动物体细胞克隆后代。 卵细胞敏感，易提前激活 重编辑机制理解欠缺 卵不透明，去核难度大 成本高；伦理问题等 28 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 农牧业 器官移植，利用生物反应器进行药物生产 科学研究 研究生物的发育、衰老、疾病致病机理等 制药行业 该技术有望增加濒危物种的存货数量 野生动物保护 应用前景 克隆人是科幻作品中常见的主题，有人设想通过克隆人来代替人类从事某些危险性工作，比如星际探险等，请谈谈你的看法。 作业布置 第2节 利用动物细胞工程改良动物细胞 （第三课时） 31 资料 尿毒症是一种严重的健康问题，我国目前约有尿毒症患者300万人次，而每年的肾脏移植手术量仅1万余例。 干细胞疗法被认为是最有希望挽救患者的一种途径。 32 知识回顾 干细胞是机体内进行自我更新(产生与自身相同的子代细胞)，并具有多向分化潜能(分化形成不同细胞类型)的一类细胞。 干细胞分化示意图 33 1956年，美国华盛顿大学的医学家多纳尔·托马斯完成世界上第一例骨髓移植手术。 世界首例干细胞移植手术 1990年诺贝尔生理学或医学奖 34 自我更新 造血干细胞 多能性 造血干细胞 髓系祖细胞 淋巴系祖细胞 自然杀伤细胞 T淋巴细胞 B淋巴细胞 粒细胞 巨噬细胞 血小板 红细胞 案例1 造血干细胞的应用 造血干细胞可以分化成哪些细胞呢？ 艾先生因发热同时还有血小板下降，就医后被确诊为成人急性淋巴细胞白血病。 治疗造血系统、免疫系统功能障碍等疾病 多能干细胞 造血干细胞分化示意图 35 中华骨髓库 中华骨髓库于2012年加入世界骨髓库，是世界第四大骨髓库。造血干细胞捐献已突破16000例。 案例2 皮肤干细胞的应用 哈桑因患交界型大疱性表皮松解症（JEB），失去了全身80%的皮肤。 植皮手术 分布于成体组织中，能分化成部分细胞——成体干细胞 人造皮肤 表皮结构示意图 、抗衰老等 基底层 单能干细胞 37 胚胎干细胞 胚胎干细胞分化潜能示意图 全能干细胞 分化程度低 分化能力强 囊胚 胚胎干细胞培养 内细胞团 （不同培养条件） 38 案例3 胚胎干细胞的应用 2022年日本科学家首次用小鼠胚胎干细胞培育了一个肾脏。 胚胎干细胞研究面临的挑战 胚胎干细胞来源有限，且必须先制造人类胚胎才能抽取胚胎干细胞，然后再销毁胚胎，涉及生物伦理。 囊胚 40 iPS细胞的优势在哪里？ 2006年日本科学家山中伸弥利用逆转录病毒将四个转录因子转入分化的体细胞中，成功获得诱导性多能干细胞（ iPS 细胞）。 资料 诱导性多能干细胞 Oct3/4、c-Myc、Sox2、Klf4 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 41 我国科学家利用新型人诱导多能干细胞，在肾脏缺陷猪体内实现了人源肾脏的异种体内再生。 案例4 诱导性多能干细胞的应用 iPS细胞 2023年第9期 动物细胞培养技术 思考：动物细胞培养需要以下哪些条件, 为什么？ ①无菌、无毒环境 ②营养物质 ③充足的溶解氧 ⑥适宜的温度、pH ⑤适宜的渗透压 ⑦适宜的光照条件 √ √ √ √ √ × ④通入5%的CO2 √ 干细胞的纯化 取动物组织 制成细胞悬液 原代培养 传代培养 多种细胞类型 单一细胞株 我国开展的干细胞太空研究 2017年，小鼠胚胎干细胞的增殖和分化研究 2022年，首次完成皮肤干细胞长期失重条件下的悬浮培养实验 2023年，首次实现人类干细胞太空造血 课堂小结 概念 分类 应用 胚胎干细胞 成体干细胞 全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞 按发育程度 按分化潜能 高 低 干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值 动物细胞培养是动物细胞工程的基础 造血系统、免疫系统重建 疾病治疗 组织、器官移植 抗衰保健 …… 干细胞 46 作业布置 生物活性绷带自从在英国诞生后，给皮肤烧伤者带来了福音。该绷带的原理是首先采集一些细胞样本，再让其在特殊的膜片上增殖。5~7 天后，将膜片敷在伤口上，膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口，并促进新生皮肤层的生长，达到加速伤口愈合的目的。 请分析生物活性绷带利用了哪些生物技术，并评价这一产品。 47 null 17162.373 null 13714.23 $