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生物學（新人教版）
生物技術與工程
第二章 細胞工程
第 2 節
動物細胞工程
動物細胞融合與單克隆抗體
Biology
1970年熒光標記的人-鼠細胞融合實驗模式圖
實例：
證明：細胞膜具有流動性
如果讓動物細胞進行融合，與植物有什么不同之處？
思考
無需去除細胞壁
1、概念：
3、原理：
2、結果：
4、誘導方式：
使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。
形成的雜交細胞具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息。
動物細胞沒有細胞壁，可以直接誘導融合。
物理法：電融合法
化學法：聚乙二醇（PEG)
生物法：滅活病毒誘導法
與植物原生質體融合的方法相同
——動物細胞融合特有
滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，并不破壞它們的抗原結構。
細胞膜的流動性
一、動物細胞融合技術
【拓展】
滅活病毒誘導細胞融合的原理
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發生作用，使細胞互相凝聚，細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。
思考：19世紀30年代，科學家曾在患肺結核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核細胞。如何解釋這一現象？
病人體內病毒等誘導多個體細胞融合形成了多核細胞。
肺結核病人病理切片
一、動物細胞融合技術
6、意義：
7、應用：
突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交（種間、屬間、科間、動植物之間）成為可能。
成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。特別是利用雜交瘤技術制造單克隆抗體。
正在融合的淋巴細胞與骨髓瘤細胞
5、細胞融合成功的標志：
動物細胞核的融合。
單 克 隆 抗 體 及 其 應 用
Monoclonal antibody and its application
1、抗體的早期生產方法
向動物體內反復注射某種抗原，使動物產生抗體，然后從動物血清中分離所需抗體。
缺點：
產量低、純度低、特異性差
單克隆抗體：
由單一細胞分裂增殖獲得細胞團，產生的只能識別一種抗原的特異性抗體
思考：
1.能產生抗體的細胞是？
漿細胞
１）哺乳動物感染病原體后，體內會形成相應的B淋巴細胞，這種細胞能分泌出抗體，抗體能特異性識別并結合病原體，抑制其增殖。
２）每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性的抗體
科學家發現：
這里的”相應B淋巴細胞”即活化后的B細胞，也就是漿細胞，漿細胞也屬于B淋巴細胞的一種。
思考：
1.能產生抗體的細胞是？
2.漿細胞能否無限增殖？
3.什么細胞是可以無限增殖的？
4.想要獲得一種既能大量增殖，又能產生抗體的細胞，怎么辦？
不能
癌細胞
單克隆抗體：
由單一細胞分裂增殖獲得細胞團，產生的只能識別一種抗原的特異性抗體
漿細胞
1975年，英國科學家米爾斯坦和德國科學家科勒設計了一個極富創造性的實驗方案：
米爾斯坦
【英國】
科勒
【德國】
抗體
B淋巴細胞
骨髓瘤細胞
（癌細胞）
雜交瘤細胞
分泌特異性抗體
能在體外大量增殖
既能大量增殖，又能產生大量特定抗體
單克隆抗體
由于發明了單克隆抗體的制備技術，
他們于1984年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
注射特定的抗原，
脾中得到能產生特定抗體的B淋巴細胞。
多種B淋巴細胞
培養骨髓瘤細胞
骨髓瘤細胞
將骨髓瘤細胞和B淋巴細胞融合
誘導融合
米爾斯坦和科勒制備單克隆抗體的過程
B、瘤、BB 、 瘤瘤、B瘤
√
多種雜交細胞
未融合
小鼠在生活中還會受到其他抗原刺激
雜交瘤細胞（多種）
抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞。
（分泌的抗體能與特定抗原結合）
體外培養
單克隆抗體
注射到小鼠腹腔內
第二次篩選
第1次篩選思路：用特定的選擇培養基篩選，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長。
既能迅速大量增殖，又能產生抗體
第1次篩選目的：
獲得雜交瘤細胞
第2次篩選的目的：獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
第一次篩選
第2次篩選思路：將雜交瘤細胞進行克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選，可獲得足夠數量的能分泌所需抗體的細胞。
從細胞培養液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。
陽性孔
抗體檢測的方法——抗原-抗體雜交法
在單克隆抗體制備過程中，兩次篩選的目的和方法是不相同的。
將雜交瘤細胞群稀釋，約每孔1個細胞進行培養（克隆化培養）
一段時間后，檢測各孔上清液中細胞分泌的抗體
上清液可與特定抗原結合的培養孔為陽性孔
多孔細胞培養板
抗體檢測板
分泌抗體能跟特定抗原結合的細胞即為所需雜交瘤細胞
1、診斷試劑——最廣泛應用
抗原-抗體雜交法
抗人絨毛促性腺激素單克隆抗體
比原來診斷方法提前了10d左右，準確率在90﹪以上。
單克隆抗體的應用
具有準確、高效、簡易、快速特點
診斷優點：
二、單克隆抗體及其應用
思考討論:
----用于疾病診斷和病原體鑒定
乙肝測定試劑
艾滋病檢測試劑
二、單克隆抗體及其應用
1、診斷試劑——最廣泛應用
單克隆抗體的應用
思考討論:
----用于疾病診斷和病原體鑒定
主要用于癌癥治療。如：單克隆抗體+藥物 =“生物導彈”
2、用于治療疾病和運載藥物
優點：位置準確、療效高、副作用小
(“生物導彈” —單抗導向，藥物為彈頭)
二、單克隆抗體及其應用
“生物導彈”追蹤癌細胞
兩個過程
動物細胞融合過程
單克隆抗體制備過程
三個“一”
一個誘導細胞融合的新方法
－－滅活病毒
一個新細胞
－－雜交瘤細胞
一個優勢
－－單克隆抗體特異性強、靈敏度高、可大量制備的優勢
課堂總結
（1）第一次篩選的目的
__________________________
（2）如何篩選
____________________________
（3）篩選原理
____________________________
____________________________
____________________________
（4）雜交瘤細胞的特點
____________________________
篩選獲得雜交瘤細胞
用特定的選擇培養基進行篩選
在選擇培養基上，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長
既能迅速大量繁殖，又能產生抗體
【回答】
（5）第二次篩選的目的
____________________________
____________________________
（6）如何篩選
____________________________
____________________________
____________________________
（7）選擇抗體檢測呈___性的雜交瘤
細胞，即_______________________
（8）抗體檢測原理
__________________________________
獲得足夠數量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
用96孔板培養，在每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細胞的情況下，進行克隆化培養和抗體檢測（進行多次篩選）
陽
分泌的抗體能與特定的抗原結合
抗原和抗體能夠特異性結合(分子水平的鑒定）
（9）如何獲取大量所需雜交瘤細胞
____________________________
____________________________
（10）如何獲取單克隆抗體
①體外培養
____________________________
②小鼠腹腔內培養
____________________________
（11）單克隆抗體的優點
_______________________________
在體外條件下大規模培養（接種于培養液中）或注射到小鼠腹腔內增殖
從細胞培養液中獲取
從小鼠腹水中獲取
特異性強、靈敏度高、可大量制備
一、概念檢測
1. 下列有關動物細胞融合與植物體細胞雜交比較的敘述，錯誤的是 （ ）
A. 它們的原理都涉及細胞膜的流動性
B. 都可以用電融合法或PEG融合法誘導融合
C. 融合前都需用纖維素酶或果膠酶處理細胞
D. 前者主要為了獲得細胞產品，后者主要為了獲得雜種植株
練習與應用
C
2. 科學家以SARS病毒的核衣殼蛋白為抗原，制備出了單克隆抗體。下列相關敘述正確的是 （ ）
A. 利用該單克隆抗體可以診斷是否感染 SARS病毒
B. 體外培養單個B淋巴細胞可以獲得針對SARS病毒的單克隆抗體
C. 將等量B淋巴細胞和骨髓瘤細胞混合，經誘導后融合的細胞即為雜交瘤細胞
D. 將純化的核衣殼蛋白反復注射到小鼠體內，從小鼠血清中分離出的抗體為單克隆抗體
A
練習與應用
例1 [2021·天津靜海一中月考] 關于動物細胞融合與植物體細胞雜交技術的比較,下列敘述合理的是 (　　)
A.均可使用PEG、電激或滅活病毒誘導細胞融合
B.兩者都可以跨越種屬間的生殖隔離
C.兩者都可以體現細胞的全能性
D.在適宜條件下,均可發育成完整個體
任 務 活 動
B
例2 如圖2-2-6為單克隆抗體的制備流程示意圖。下列敘述正確的是(　　)
圖2-2-6
A.甲是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的T淋巴細胞
B.①表示將骨髓瘤細胞去核后進行細胞融合
C.乙為融合細胞,同時具有細胞甲和骨髓瘤細胞的特性
D.②表示篩選能產生特異性抗體的細胞
任 務 活 動
D
作業
1、ADC的抗體和藥物各具有什么作用？
2、除了細胞毒素，還有哪些物質理論上可以作為ADC偶聯的藥物？
3、單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應用上各具有什么優勢？
抗體：靶向運輸藥物，即通過特異性結合靶細胞表面的抗原，將連接的藥物輸送到靶細胞。
藥物：發揮治療效應，如殺傷靶細胞
①可以用放射性同位素標記單克隆抗體進行靶向放療；
②一些作用于細胞信號轉導通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細胞的信號通路來抑制其生長，理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結合進行治療
①單克隆抗體：檢測的特異性和靈敏度高；
②ADC：靶點清楚、毒副作用小等優點
變 式 訓 練
如圖所示為雜交瘤細胞的制備示意圖。骨髓瘤細胞由于缺乏次黃嘌呤磷酸核糖轉移酶(HGPRT-),在HAT選擇培養液中不能正常合成DNA,無法生長。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.可用滅活的病毒誘導B淋巴細胞與
骨髓瘤細胞融合
B.兩兩融合的細胞都能在HAT選擇培
養液中生長
C.雜交瘤細胞需進一步篩選才能用于生產
D.細胞膜的流動性是細胞融合的基礎
B
下面為制備單克隆抗體和多克隆抗體的示意圖，據圖回答下列問題：
（1）圖中向小鼠注射抗原后，所獲得的免疫抗血清實際上是含有__ __ __（填寫抗體的名稱）的混合物，這種方法制備的抗體不僅產量低，而且純度低。與其相比，單克隆抗體突出的優點在于它的__ ___，并能大量制備。
（2）圖中選用B細胞和骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞，說明細胞膜具有______；如果僅考慮細胞的兩兩融合，其融合細胞有______種類型。
（3）圖中兩次篩選的目的不同，其中篩選①的目的是篩選出____ __，篩選②的目的是篩選出_____ _。
（4）科學工作者正在研究的用于治療癌癥的“生物導彈”就是__ ____，請指出一種用“生物導彈”治療癌癥的方法較普通化療的優點_ _____。
Ab1. Ab2. Ab3. Ab4
特異性強、靈敏度高
流動性
3
雜交瘤細胞
能產生所需抗體的雜交瘤細胞
單抗隆抗體上連接抗癌藥物
不損傷正常細胞，且用藥劑量少，毒副作用小
【情境】“生物導彈”是免疫導向藥物的形象稱呼,由單克隆抗體與藥物結合而成,單克隆抗體的制備過程如圖2-2-5所示。
[分析]
(1)圖中B過程表示　　　　　　　　,與原生質體融合相比,該過程特有的誘導方為　　　 　　　　　。
(2)若只考慮細胞兩兩融合,B過程會獲得　　　種類型的細胞。經特定選擇培養基篩選后,
　　　　　　　　　和融合的　　　　　的細胞都會死亡,只有融合的雜交瘤細胞才能生長。
滅活病毒誘導法
3
具有同種核
未融合的親本細胞
動物細胞融合
(3)注射到小鼠體內進行培養的細胞具有的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)圖示過程生產出的單克隆抗體不能直接用于人體,理由是
　。
(5)“生物導彈”中單克隆抗體的作用是　　　　　　　　　　　　。
(6)除“生物導彈”外,請說出單克隆抗體在臨床上的其他應用(答出兩點)。

小鼠形成的抗體對人體來說是抗原,存在著排異反應
將藥物定向運到靶細胞
作為診斷試劑;單克隆抗體自身也能用于治療疾病。
既能無限增殖又能產生特定抗體
二、拓展應用
假如你掌握了動物細胞融合技術，你想用這種技術來解決哪些問題？解決這些問題的大致思路是怎樣的？這樣做會有什么風險？請查閱相關資料，完善自己的思路，并形成文字報告，與同學交流。
可以利用動物細胞融合技術培育多倍體胚胎，研究其發育機制，甚至可能培育出新的物種。但是目前相關技術還不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等問題，并且還可能帶來些倫理方面的問題。
練習與應用
知識拓展：第一次篩選獲得雜交瘤細胞
①細胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基喋呤阻斷。
②人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但不能分裂增殖。
③鼠骨髓瘤細胞中只有D途徑，沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。
篩選出雜交瘤細胞方法？
B淋巴細胞及同型融合細胞
不能無限增殖，死亡
骨髓瘤細胞及同型融合細胞
不能無限增殖，死亡
雜交瘤細胞
能無限增殖，生長
二、單克隆抗體及其應用
培養基中加入氨基嘌呤
時間 成果
19世紀30年代 觀察到肺結核、天花、水痘、麻疹等疾病患者的病理組織中有多核細胞
1858年 觀察到正常組織、發炎組織以及腫瘤組織中的多核細胞現象。
1875年 第一個觀察到脊椎動物（蛙類）的血液細胞發生融合的過程。
1876年 在無脊椎動物中發現了細胞合并現象。
1962年 日本學者岡田發現仙臺病毒具有觸發動物細胞融合的效應。
1965年 英國科學家證實了滅活的病毒可誘發動物細胞融合
1974年 華裔加拿大學者高國楠創立了聚乙二醇（PEG）化學融合法。
1975年 Kohler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴細胞和骨髓瘤細胞而產生能分泌穩定單克隆抗體的雜交瘤細胞。
20世紀80年代 發展出了電融合技術(1985年酵母原生質體電融合)
（一）補充資料：動物細胞融合技術的發展歷史
一、動物細胞融合技術
謝謝觀看

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