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第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体
植物体细胞杂交
植物细胞融合
植物组织培养
温故而知新
运用植物体细胞杂交技术，可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，实现远缘杂交育种，培育出新的作物类型。　　　　　
那么，有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？
动物细胞融合技术
1.动物细胞融合的原理是什么？
2.形成的杂种细胞在遗传上有什么特点？
3.诱导动物细胞融合的方法有哪些？
4.与植物细胞融合技术相比，特有的是哪种方法，其原理是怎样的？
【活动】根据概念，分析以下问题：
细胞膜的流动性
1.概念：
具有两个或多个细胞的遗传信息
PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法
灭活病毒诱导法
就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
一、动物细胞融合技术
灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
动物细胞融合完成的标志：
相关信息
灭活病毒融合原理
细胞核的融合
2.意义：突破___________的局限，使__________成为可能。
成为研究_________、_________、肿瘤和培育新品种的重要手段; 并用于制备___________。
细胞遗传
细胞免疫
单克隆抗体
有性杂交
远缘杂交
3.应用：
（主要）
一、动物细胞融合技术
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
融合前处理 用_____________和__________去除细胞壁后诱导原生质体融合
用____________使细胞分散后诱导细胞融合
诱导融合的方法
杂种植株（或杂交细胞）特点 杂种植株含有两种生物的遗传物质 杂交细胞具有
意义和用途 克服 不亲和的障碍，获得杂种_________ 突破_________________，使__________成为可能。获得杂交细胞，用于_______
细胞膜的流动性
植物细胞全能性
细胞膜的流动性
纤维素酶
果胶酶
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
物理法（离心，振动，电激）化学法：PEG
物理法（离心，振动，电激）
化学法：PEG
灭活的病毒
远缘杂交
两个或多个细胞的遗传物质
远缘杂交
单克隆抗体制备
植株
有性杂交局限
比较植物体细胞杂交和动物细胞融合
动物细胞融合能体现细胞的全能性吗？
二、动物细胞融合技术与单克隆抗体
（二）单克隆抗体及其应用
1.早期获得抗体的方法：
向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
选择性必修1 P68
抗原不纯
抗体不纯
缺点：产量低、纯度低，
特异性差。
为解决这一难题，科学家进行了多年的研究和探索。
2.科学家发现哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋巴细胞，这些细胞能分泌抗体，抗体识别并特异性结合病原体，从而抑制病原体的增殖等。动物体内产生的特异性抗体种类超过百万种，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量单一抗体，必须克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。
遗憾的是，在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的。
如何解决这一难题？
1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人工作的基础上，充分发挥想象力，设计了一个极富创造性的实验方案：
一种B淋巴细胞
（只产生一种特定抗体）
能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞
融合
杂交瘤细胞
产生足够数量的特定抗体
米尔斯坦
科勒
由于发明了单克隆抗体的制备技术，米尔斯坦和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖
大量
增殖
单克隆抗体
单克隆抗体：由单个B淋巴细胞经过克隆（无限增殖），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
合作探究：请同学们自主阅读教材P48-49，小组合作思考讨论完成问题。
3.会有几种细胞融合方式？杂交瘤细胞具有什么特点？
1.单克隆抗体制备过程中为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白？
4.如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？
2.产生特定抗体的杂交瘤细胞的获得需要几次筛选？
各自筛选的方法和目的是什么？
3.制备单克隆抗体的过程
注射特定的抗原
多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
（1）未融合的细胞
（2）多种杂交细胞：
①B-B细胞、
②瘤-瘤细胞、
③杂交瘤细胞
动物细胞融合
（二）单克隆抗体及其应用
3.制备单克隆抗体的过程：P48~49图2-16
*不是为了得到抗体！
第一次筛选：获得杂交瘤细胞
原理细胞膜的流动性
（1）未融合的细胞
（2）多种杂交细胞（3种）
杂交瘤细胞
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞
（能产生特定抗体的杂交瘤细胞）
用特定的选择培养基
第一次筛选
克隆化培养、抗体检测
第二次筛选（可进行多次）
注射到小鼠腹腔内
体外培养
获取单克隆抗体
从小鼠腹水中
从细胞培养液中
动物细胞培养
杂交瘤细胞的特点:
第二次筛选：获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
优点：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，并且可以大量制备
原理细胞增殖
（二）单克隆抗体及其应用
3.制备单克隆抗体的过程：
动物细胞融合（原理：细胞膜的流动性）
*不是为了得到抗体！
第一次筛选：获得杂交瘤细胞
动物细胞培养（原理：细胞增殖）
第二次筛选：获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞
杂交瘤细胞的特点:
优点：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，并且可以大量制备
未融合的亲本细胞
两两融合的细胞
融合的具有同种核的细胞
融合的杂交瘤细胞
B-B细胞
瘤-瘤细胞
只考虑两两融合，诱导融合之后，一定会得到所需杂交瘤细胞吗？
思考1
（二）单克隆抗体及其应用
3.制备单克隆抗体的过程
不一定
二
用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的 B 淋巴细胞。
抗原1
从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞
B细胞1
B细胞2
B细胞3
B细胞4
……
等多种B细胞
培养骨髓瘤细胞
诱导融合
用特定的选择培养基进行筛选：得到杂交瘤细胞
第一次筛选
如何从不同的杂交瘤细胞中筛选出我们所需要的杂交瘤细胞呢？
单克隆抗体——制备流程
资料：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。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径。
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞（A）
合成DNA
D途径
S途径
D途径
氨基喋呤
A、B、AA、BB、AB1、AB2、AB3
骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
多种杂交细胞
既能迅速大量增殖
又能产生抗体
筛选杂交瘤细胞
【知识拓展】
单克隆抗体——制备流程
第二次筛选的目的是获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,那么如何筛选？
思考2
用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞，（每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞），进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选就可获得。
思考3
选择抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞，抗体检测原理是什么？
抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的鉴定）
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（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
分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞
补充内容：抗体检测方法（抗原-抗体杂交法）
多孔细胞培养板
抗体检测板
.单克隆抗体制备过程中的相关考点总结
（1）该过程中应用到的技术_______________________________________
（2）原理_______________________________________
（3）注射特定抗原的目的______________________________________________
___________________________
（4）诱导融合的方法______________________________________
动物细胞特有的诱导融合方法为_______________________
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
用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞
PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
灭活病毒诱导法
（5）第一次筛选的目的______________________
第一次如何筛选___________________________
筛选原理____________________________________________________
_____________________________
筛选获得杂交瘤细胞
用特定的选择培养基进行筛选
在选择培养基上，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
.单克隆抗体制备过程中的相关考点总结
（6）杂交瘤细胞的特点__________________________________
（7）第二次筛选的目的________________________________________________
如何筛选_______________________________________ ____________
选择抗体检测呈___性的杂交瘤细胞，即_____________ _____________
（8）抗体检测原理_______________________________________
获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选）
分泌的抗体能与特定的抗原结合
抗原和抗体能够特异性结合(分子水平的鉴定）
既能迅速大量增殖，又能产生抗体
（9）如何获取大量所需杂交瘤细胞__________________________________________
_________________
（10）如何获取单克隆抗体
①体外培养___________________________
②小鼠腹腔内培养_________________________
（11）单克隆抗体的优点_____________________________
_________________________________________________
在体外条件下大规模培养（接种于培养液中）或注射到小鼠腹腔内增殖
从细胞培养液中获取
从小鼠腹水中获取
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，并且可以大量制备
阳
诱导融合
选择培养基
抗原-抗体杂交
体外培养 或
小鼠腹腔内增殖
多种已免疫
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
未融合、同种融合、多种杂交细胞
多种杂交瘤细胞
单克隆抗体
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
第一次筛选
第二次筛选
注射特定的抗原
【活动】构建单克隆抗体制备的流程图，要求用“关键文字”+箭头呈现：
现学现用：请用箭头把以下部分步骤的字母按正确顺序连接起来
B
A
E
C
G
D
H
F
4.单克隆抗体的应用
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。
1、ADC的抗体和药物各具有什么作用？
讨论
4.单克隆抗体的应用
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？
化学药物、抗癌药物等。
3、单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
单克隆抗体诊断试剂盒:特异性强，灵敏度高，可大量制备
毒副作用小，疗效高等优点。
(3)直接用于治疗疾病。
4.单克隆抗体的应用
(1)用作诊断试剂(最广泛的应用)
①实例：
早早孕诊断试剂盒
多种疾病的诊断，如诊断肿瘤、心血管畸形等
病原体鉴定
②原理：
抗原-抗体杂交法
(2)运载药物(主要用于癌症的治疗)
课堂小结
一、概念检测
1、下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交的叙述，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、前者主要是为了获得细胞产品，后者主要是为了获得杂种植株
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（ ）
利用该单克隆抗体可以诊断是否感染SARS病毒
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
将等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导融合的细胞即为杂交瘤洗白
将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离的抗体为单克隆抗体
C
A
二、拓展应用
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
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，甚至可能利用该技
术培育出新的品种。但是，目前技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问
题，并且还可能带来一些伦理方面的问题

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