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1、第二章第二章 细胞工程细胞工程第2节 动物细胞工程人教版人教版选择性必修选择性必修3 3（第二课时（第二课时）动物细胞融合技术与单克动物细胞融合技术与单克隆抗体隆抗体问题探究：问题探究：思考讨论：1.视频中了解到针对新冠肺炎真正的特效药是什么？2.这种特效药有着怎样的特点呢？针对新冠病毒的单克隆抗体。这种单克隆抗体可以和新冠病毒特异性结合，准确定位、药效强、持续时间久，并且可以大量储备生产。什么细胞能产生抗体？能产生抗体的细胞能否大量无限增殖？什么细胞具有无限增殖的能力？能否培养出一种能分泌抗体且增殖能力强的细胞？要制备单克隆抗体，就需要找到一种能分泌抗体且增殖能力强的细胞。病原体（如流感病毒
2、）B细胞抗原呈递细胞辅助性T细胞B细胞记忆B细胞浆细胞抗体123456回顾旧知：抗体的产生在抗原物质的刺激下，由浆细胞（效应B细胞）产生的，可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。抗体病原体抗原呈递细胞摄取辅助性T细胞处理呈递B细胞分泌细胞因子记忆B细胞浆细胞分裂、分化产生分泌抗体与抗原结合形成沉淀，进而被其他免疫细胞吞噬、消化直接接触信号信号二次免疫增殖分化病原体再次入侵，刺激记忆B细胞回顾旧知：抗体的产生回顾旧知：抗体的产生1.传统传统抗体制抗体制备备方法及缺陷方法及缺陷不能无限增殖产生大量抗体动物体内抗原 刺激浆细胞抗体筛选单一B细胞增殖分化抗原不纯抗体不纯产量低、纯度低，且抗体的特异性
3、差、灵敏度低。缺陷：如何解决这个问题呢？抗原 免疫传统抗血清所有抗体混合回顾旧知：抗体的产生骨髓瘤细胞能无限增殖能产生抗体（已免疫）B淋巴细胞 第1节学习的植物体细胞杂交技术可以打破生殖隔离，克服远缘杂交育种，培育新品种。有没有技术让这两种细胞进行杂交，培育出既能产生抗体，又能大量增殖的细胞呢？一、动物细胞融合技术 1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。小鼠细胞人细胞细胞融合37,40m
4、in正常融合的细胞融合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荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图一、动物细胞融合技术1.动动物物细细胞融合技胞融合技术术 概念：指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）融合法生物法：灭活病毒诱导法 原理：诱导方式 过程：病毒颗粒灭活的病毒颗粒粘附于细胞表面，使细胞互相凝聚细胞膜融合细胞核融合形成杂交细胞细胞膜打开细胞质融合一、动物细胞融合技术1.动动物物细细胞融合技胞融合技术术 结果：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。优点：形成单核
5、的杂交细胞。即融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。应用：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，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤细胞技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。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1975年，米尔斯坦和柯勒1984年，诺贝尔生理学或医学奖杂交瘤细胞既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体米尔斯坦【英国】科勒【德国】二、单克隆抗体及其应用 注射特定抗原 从脾脏中获取B淋巴细胞 骨髓瘤细胞目的是获得产生特定抗体的B淋巴细胞
6、骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合诱导融合第一次筛选多种杂交细胞选择培养基培养培养骨髓瘤细胞筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞在该培养基上，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。二、单克隆抗体及其应用知识拓展：第一次筛选获得杂交瘤细胞。资料：已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。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，生长培养基中加入氨基喋呤B淋巴细胞合成合成DNADNAS途径D途径不能分裂增殖骨髓瘤细胞合成合成DNADNAD途径能无限增殖任务：请根据以上信息，设计一种方法，从
7、培养液中筛选出杂交瘤细胞。骨髓瘤细胞合成合成DNADNAS途径D途径不能分裂增殖二、单克隆抗体及其应用 注射特定抗原 从脾脏中获取B淋巴细胞 骨髓瘤细胞培养骨髓瘤细胞目的是获得产生特定抗体的B淋巴细胞骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合诱导融合第一次筛选多种杂交细胞选择培养基培养筛选杂交瘤细胞既能迅速大量增殖又能产生抗体特点杂交瘤细胞克隆化培养和抗体检测96孔板培养和筛选筛选抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖又能产生特异性抗体特点第二次筛选二、单克隆抗体及其应用阳性孔抗体检测的方法抗原 抗体杂交法在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养
8、（克隆化培养）一段时间后，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多孔细胞培养板抗体检测板分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞在体外培养注射到小鼠腹腔内培养液中获取从腹水中获取筛选抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞单克隆抗体二、单克隆抗体及其应用课堂小结诱导其融合的方法有哪些？注射特定抗原的目的是什么？大量增殖杂交瘤细胞获得单克隆抗体的方法两次筛选的目的获得能产生特定抗体的B淋巴细胞物理：电融合法第1次筛选：得到杂交瘤细胞（多种）。体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖。多种B淋巴细胞B淋巴细胞注射特定抗原骨髓瘤细胞融合B-B细胞杂交瘤细胞 瘤-瘤细胞多种杂交瘤细胞符合
9、要求的杂交瘤细胞抗原抗体杂交法 筛选2克隆化培养体外培养小鼠腹腔内增殖单克隆抗体B细胞瘤细胞选择培养基 筛选1化学：聚乙二醇（PEG）融合法生物：灭活病毒诱导法第2次筛选：得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞。二、单克隆抗体及其应用课堂小结单克隆抗体制备过程中应用到的细胞工程技术手段杂交瘤细胞特点单克隆抗体的优点原理既可以产生抗体，又可以大量增殖动物细胞融合、动物细胞培养细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖多种B淋巴细胞B淋巴细胞注射特定抗原骨髓瘤细胞融合B-B细胞杂交瘤细胞 瘤-瘤细胞选择性培养基多种杂交瘤细胞符合要求的杂交瘤细胞抗原抗体杂交法 筛选2克隆化培养体外培养小鼠腹腔内增殖单克隆抗体B细胞瘤
10、细胞 筛选1 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。二、单克隆抗体及其应用资料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，这比原来的方法提前了10d左右。可以避免孕妇在知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成了不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。思考讨论：单克隆抗体的应用二、单克隆抗体及其应用思考讨论：单克隆抗体的应用资料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。抗体药物偶联物（antibody-drug c
11、onjugates，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。二、单克隆抗体及其应用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？可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。也可以与一些作用于细胞信号转导通路的药物结合，可阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长。3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应
12、用上各具有什么优势？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；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。ADC能够协同发挥抗体特异性识別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。思考讨论：单克隆抗体的应用优点：准确、高效、简易、快速。二、单克隆抗体及其应用2.单单克隆抗体的克隆抗体的应应用用 作为诊断试剂最广泛应用 用于治疗疾病和运载药物利用同位素同位素或荧光标记荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形诊断肿瘤、
13、心血管畸形等疾病。a、特异性强、灵敏度高，可以大量制备。生物导弹单克隆抗体抗癌药物+放射性同位素b、位置准确、疗效高、毒副作用小。艾滋病检测试剂结合同位素的单抗治疗B细胞淋巴瘤【概念检测】1.下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述，错误的是（）A.它们的原理都涉及细胞膜的流动性 B.都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合 C.融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞 D.前者主要为了获得细胞产品，后者主要为了获得杂种植株练习与应用教材P51 C二、单克隆抗体及其应用【概念检测】2.科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是（）A.利用该单克隆抗体可以诊
14、断是否感染 SARS病毒 B.体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体 C.将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞 D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体练习与应用教材P51 A二、单克隆抗体及其应用【扩展应用】2.假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。练习与应用教材P51 二、单克隆抗体及其应用 可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎，研究其发育机制，甚至可能培育出新的物种。但是，日前相关技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问题，并且还可能带来些伦理方面的问题。
