資源簡介

(共38張PPT)
目錄 /CONTENTS
01
發酵工程
02
細胞工程
03
基因工程
04
生物技術的安全性與倫理問題
第2章 細胞工程
第2節 動物細胞工程
第2節
動物細胞融合技術和單克隆抗體
【本節聚焦】
1.什么是動物細胞融合技術？
2.單克隆抗體是如何制備的？在臨床上有哪些應用？
問題探討
植物體細胞雜交
植物細胞融合
植物組織培養
植物體細胞雜交技術可以跨越不同種植物之間生殖隔離的屏障，培育出新的作物類型。那么，有沒有技術讓不同種動物的體細胞進行雜交，培育出集不同細胞的優勢于一身的動物細胞呢？
問題探討
知識回顧：
必修一 第三章 第1節
現在學習：
什么是細胞融合？人細胞和小鼠細胞如何融合在一起的呢？
以前學習：
這一實驗以及相關的其他實驗證據表明，細胞膜具有流動性。
一、動物細胞融合技術
合作探究一：請同學們自主閱讀教材P48，小組合作思考討論完成問題。
1.動物細胞融合技術的概念、原理、結果分別是什么？
2.動物細胞融合技術常用的誘導方法有哪些？
4.動物細胞融合技術有何意義？在現實生活中的應用有哪些？
3.什么是滅活？滅活病毒誘導融合的原理？融合實質及完成的標志？（教材P48的相關信息）
一、動物細胞融合技術
1. 概念
動物細胞融合技術就是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遺傳信息的。
細胞膜具有一定的流動性。
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
——動物細胞融合特有
方法
原理
結果
意義
與植物原生質體融合的方法相同
突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交（種間、屬間、科間、動植物之間）成為可能。
一、動物細胞融合技術
拓展：生物法－滅活病毒誘導法
⑵滅活病毒誘導細胞融合的原理：
⑴滅活：
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。
⑶融合實質及完成的標志:
指用物理或化學手段使病毒失去感染能力（不感染細胞），但是并不破壞病毒的抗原結構（誘導細胞融合）。
細胞核的融合
一、動物細胞融合技術
[旁欄思考]19世紀30年代，科學家曾在肺結核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核細胞。
病人體內病毒等誘導多個體細胞融合形成了多核細胞。
一、動物細胞融合技術
2. 應用
①至今，種間、屬間、科間，甚至動物和植物之間細胞融合都已獲得成功。
②研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。
③為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
資料 ：2016年，《ACS Synthetic Biology》雜志上報道一個日本科學家團隊，他們將擬南芥細胞與人類HT1080細胞融合，雜交細胞中產生出了人類/植物融合染色體，同時還能穩定存活、增殖，進行基因表達的案例。
一、動物細胞融合技術
植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較
比較 植物體細胞雜交 動物細胞融合
原理
步驟 酶解法去掉 后，誘導 融合，形成 ，再經植物組織培養形成 。 分散成 后誘導細胞融合，形成 。
方法 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法、電融合法、離心法 PEG融合法、電融合法、
誘導法
結果 形成____________ 形成 ，以生產細胞產品
意義 打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種 突破有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能
細胞膜的流動性
細胞的全能性
細胞膜的流動性
細胞壁
原生質體
雜種細胞
雜種植株
單個細胞
雜交細胞
滅活病毒
雜種植株
雜交細胞
情境導入
新型冠狀病毒抗原檢測
思考
為什么抗原試紙能準確檢測出新冠病毒呢？
向動物體內反復注射某種抗原
使動物
產生抗體
從動物血清中
分離所需抗體
有什么方法解決這個問題？
傳統抗體制備方法及缺陷
提示：
每個B淋巴細胞只分泌一種特異性的抗體
抗體不純
缺點：產量低、純度低、特異性差
二.單克隆抗體及其應用
有什么方法解決傳統抗體制備存在產量低、純度低、特異性差的問題？
1個B淋巴細胞
B淋巴細胞群
大量單
一抗體
克隆
產生
在體外培養條件下，一個B淋巴細胞是不可能無限增殖的！
米爾斯坦
【英國】
科勒
【德國】
解決
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試驗方案：
抗體
B淋巴細胞
骨髓瘤細胞
雜交瘤細胞
(單克隆抗體)
二.單克隆抗體及其應用
6.過程：
動物細胞融合
動物細胞培養
7.應用：
(1)細胞融合技術已經成為研究________、_________、______和______________等的重要手段。
(2)利用動物細胞融合技術發展起來的_________，為________________開辟了新途徑。
AA、AB、BB
細胞遺傳
細胞免疫
腫瘤
培育生物新品種
雜交瘤技術
制造單克隆抗體
A
B
類型：
二.單克隆抗體及其應用
動物細胞融合
雜交細胞
動物細胞培養
單克隆抗體
骨髓瘤細胞（癌細胞）能無限增殖
一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體
雜交瘤細胞
既能迅速大量增殖，又能產生專一抗體
一個極富創造力的方案：
二.單克隆抗體及其應用
從脾中提取
①用特定抗原對小鼠進行免疫的原因？
獲得能產生特定抗體的B淋巴細胞
培養骨髓瘤細胞
骨髓瘤細胞
誘導融合
將骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合
不能產生抗體，但能大量增殖
能產生抗體，但不能大量增殖
二.單克隆抗體及其應用
1.單克隆抗體制備的過程：
多種B淋巴細胞
原理:
②誘導融合后的細胞有幾種類型，若僅考慮兩兩細胞融合呢？
③ 雜交瘤細胞是如何篩選出來的？
2
雜交瘤細胞(多種)
1
3
置于選擇性培養基上培養
第一次篩選
融合的細胞
BB
B
1
3
2
B-瘤
瘤-瘤
瘤
√
選擇培養基只允許雜交瘤細胞生長、增殖，未融合的親本細胞和融合了同種核的細胞不能生存.
二.單克隆抗體及其應用
原理:
②誘導融合后的細胞有幾種類型，若僅考慮兩兩細胞融合呢？
③ 雜交瘤細胞是如何篩選出來的？
2
雜交瘤細胞(多種)
1
3
置于選擇性培養基上培養
第一次篩選
融合的細胞
BB
B
1
3
2
B-瘤
瘤-瘤
瘤
√
選擇培養基只允許雜交瘤細胞生長、增殖，未融合的親本細胞和融合了同種核的細胞不能生存.
二.單克隆抗體及其應用
④是否所有的雜交瘤細胞都能產生所需的抗體？
2
雜交瘤細胞(多種)
1
3
每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細胞
克隆化培養
抗體檢測
第二次篩選
抗原-抗體雜交技術
原理：抗原和抗體能夠特異性結合
原理：細胞增殖
陽性細胞（分泌的抗體能與特定抗原結合）
經多次篩選，可獲得足夠數量能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
二.單克隆抗體及其應用
特點:
⑤ 如何擴大培養得到大量的單克隆抗體？
單克隆抗體
從細胞培養液中提取
從小鼠腹水中提取（體內培養）
（能產生所需抗體的雜交瘤細胞）
特異性強
靈敏度高
可大量制備
二.單克隆抗體及其應用
培養雜交瘤細胞的方法比較
項目 腹腔培養 體外培養
優點
缺點
易于控制培養條件（如無需提供無菌環境等），操作簡單，成本較低
規模小，產量少
可大規模培養，大量生產
需要人為控制培養條件，成本相對較高
二.單克隆抗體及其應用
①細胞合成 DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基蝶呤阻斷。
②人B淋巴細胞中有這兩 種DN A 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。
如果D途徑被阻斷，它會因不能合成DNA 而死。
篩選出雜交瘤細胞方法
不能無限增殖，死亡
不能無限增殖，死亡
能無限增殖，生長
培養基中加入氨基蝶呤
B淋巴細胞及同型融合細胞
骨髓瘤細胞及同型融合細胞
雜交瘤細胞
第一次篩選獲得雜交瘤細胞
二.單克隆抗體及其應用
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。
抗 體 檢 測的方法 — —抗原 - 抗體雜交法
陽性孔
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
分泌抗體能跟特定抗原結合
的細胞即為所需雜交瘤細胞
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)
二.單克隆抗體及其應用
項目 第一次篩選 第二次篩選
篩選 原因 誘導融合后得到多種融合細胞，還有未融合的細胞等
篩選 目的
篩選 方法
單克隆抗體制備過程中兩次篩選的比較
由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經選擇培養獲得的雜交瘤細胞中有能產生其他抗體的細胞
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。
篩選出雜交瘤細胞
篩選出 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，經多次篩選得到足夠數量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。
二.單克隆抗體及其應用
4.單克隆抗體的應用
抗原-抗體雜交法
抗人絨毛促性腺激素單克隆抗體
能準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合，并且可以大量制備。
診斷優點：
（1）作為診斷試劑——最廣泛的應用
血型檢測試劑
實例：利用同位素或熒光標記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。
視頻：孕早期單抗檢測
乙肝測定試劑
艾滋病檢測試劑
新冠病毒抗原檢測試劑盒
病毒蛋白的檢測依賴抗體
二、單克隆抗體及其應用
單克隆抗體+同位素（熒光標記）在特定組織中成像的技術，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。結合熒光標記的單克隆抗體藥物醫藥領域，單抗類藥物占用重要地位優點：位置準確、療效高、副作用小二.單克隆抗體及其應用“生物導彈”是免疫導向藥物的形象稱呼，它由單克隆抗體與藥物、酸或放射性同位素配合而成，因帶有單克隆抗體而能自動導向，在生物體內與特定目標細胞或組織結合，并由其攜帶的藥物產生治療作用。
2.運載藥物：
ADC（抗體—藥物偶聯物）
二.單克隆抗體及其應用
(主要用于癌癥治療)如：單克隆抗體+藥物 =“生物導彈”
優點：位置準確、療效高、副作用小
二.單克隆抗體及其應用
3.治療疾病：
資料2：使用高效的細胞毒素類藥物進行化療可以有效殺傷腫瘤細胞。但細胞毒素沒有特異性，在殺傷腫瘤細胞的同時還會對健康細胞造成傷害，這限制了它在臨床上的應 用 。抗體一藥物偶聯物(antibody-drugconjugate,ADC) 通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合，實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC 通常由抗體、接頭和藥物(如細胞毒素)三部分組成，它的作用機制如下圖所示。
二.單克隆抗體及其應用
1.ADC的抗體和藥物各具有什么作用？
抗體主要發揮靶向運輸作用，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。
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？
①可以用放射性同位素標記單克隆抗體進行靶向放療；
②可以將阻斷腫瘤細胞的信號通路的藥物與單克隆抗體結合來抑制腫瘤細胞的生長
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？
①單克隆抗體診斷試劑盒中的單克隆抗體只與特定的抗原反應，
因此檢測的特異性和靈敏度大大提高；
②生產單克隆抗體的雜交瘤細胞可以傳代培養、冷凍保存和復蘇利用，
有利于控制產品的質量和標準化生產診斷試劑盒；
③ADC能夠協同發揮抗體特異性識別的靶向作用和細胞毒素對腫瘤細胞
的殺傷作用，因此它在臨床上具有靶點清楚、毒副作用小等優點。
二.單克隆抗體及其應用
單克隆抗體 的制備
動物
細胞 融合 技術 與單 克隆 抗體
單克隆抗體 的應用
動物細
胞融合
技術
1.動物細胞融合的概念、結果、原理、意義是什么
2.動物細胞融合常用的方法，
3.動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較
1.單克隆抗體制備的研究背景
2.單克隆抗體制備
1.診斷試劑
2.運載藥物
3.治療疾病
課堂小結
　考點訓練　
1.豬繁殖與呼吸綜合征是一種嚴重威脅養豬業發展的傳染病,由PRRSV病毒引起。我國科學家制備出PRRSV病毒GP3蛋白的單克隆抗體可對該病進行診斷和治療,過程如下圖所示。下列敘述不正確的是(　　)
A.用純化的GP3蛋白反復注射到小鼠體內,以獲得相應的B淋巴細胞
B.過程①可以用PEG誘導融合,融合原理是細胞膜具有一定的流動性
C.用特定的選擇培養基對細胞乙進行篩選,融合細胞都能正常生長
D.丙和丁只含雜交瘤細胞,第2次篩選前需對細胞丙進行克隆培養
淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合產生的雜交瘤細胞可以生長,其他細胞(未融合的和同種融合的細胞)不能生長
　考點訓練　
2.抗體—藥物偶聯物(ADC)通過采用特定技術將具有生物活性的小分子藥物連接到能特異性識別腫瘤細胞的單克隆抗體上，實現對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC的結構及其發揮作用的機理如圖所示，下列有關說法錯誤的是（ ）
A.單克隆抗體制備過程中通常將免疫后得到的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合
B.用96孔板培養和多次篩選雜交瘤細胞后，在體外大規模培養可獲得單克隆抗體
C.ADC通過抗體與細胞膜上的受體特異性結合，以主動運輸的方式進入腫瘤細胞
D.ADC在腫瘤細胞里被溶酶體裂解，釋放藥物，使腫瘤細胞死亡
ADC通過胞吞的方式進入腫瘤細胞，溶酶體使其裂解，釋放藥物，實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷
　高考真題演練
3.（2023·遼寧·高考真題）大量懸浮培養產流感病毒的單克隆細胞，可用于流感疫苗的生產。下列敘述錯誤的是（ ）
A．懸浮培養單克隆細胞可有效避免接觸抑制
B．用于培養單克隆細胞的培養基通常需加血清
C．當病毒達到一定數量時會影響細胞的增殖
D．培養基pH不會影響單克隆細胞的病毒產量
細胞的正常生命活動需要適宜的pH，培養基pH會影響細胞代謝，進而影響單克隆細胞的病毒產量
4.（2024·湖北·高考真題）糖尿病是危害人類健康的主要疾病之一。恢復功能性胰島B細胞總量是治療糖尿病的重要策略。我國學者研究發現，向患有糖尿病的小鼠注射胰高血糖素受體單克隆抗體（mAb），可以促進胰島A細胞增殖，誘導少數胰島A細胞向胰島B細胞轉化，促進功能性胰島B細胞再生。根據上述實驗結果，下列敘述錯誤的是（ ）
A．mAb的制備可能涉及細胞融合技術
B．注射mAb可降低胰腺分泌胰高血糖素的量
C．mAb和胰高血糖素均能與胰高血糖素受體特異性結合
D．胰高血糖素主要通過促進肝糖原分解和非糖物質轉化為糖，升高血糖水平
　高考真題演練
單克隆抗體（mAb），可以促進胰島A細胞增殖；而胰島A細胞可分泌胰高血糖素，可見注射mAb可提高胰島A細胞分泌胰高血糖素的量

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