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生物学（新人教版）
生物技术与工程
第二章 细胞工程
第 2 节
动物细胞工程
动物细胞融合与单克隆抗体
Biology
1970年荧光标记的人-鼠细胞融合实验模式图
实例：
证明：细胞膜具有流动性
如果让动物细胞进行融合，与植物有什么不同之处？
思考
无需去除细胞壁
1、概念：
3、原理：
2、结果：
4、诱导方式：
使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
动物细胞没有细胞壁，可以直接诱导融合。
物理法：电融合法
化学法：聚乙二醇（PEG)
生物法：灭活病毒诱导法
与植物原生质体融合的方法相同
——动物细胞融合特有
灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，并不破坏它们的抗原结构。
细胞膜的流动性
一、动物细胞融合技术
【拓展】
灭活病毒诱导细胞融合的原理
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。
思考：19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？
病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
肺结核病人病理切片
一、动物细胞融合技术
6、意义：
7、应用：
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。
成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体。
正在融合的淋巴细胞与骨髓瘤细胞
5、细胞融合成功的标志：
动物细胞核的融合。
单 克 隆 抗 体 及 其 应 用
Monoclonal antibody and its application
1、抗体的早期生产方法
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。
缺点：
产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体：
由单一细胞分裂增殖获得细胞团，产生的只能识别一种抗原的特异性抗体
思考：
1.能产生抗体的细胞是？
浆细胞
１）哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋巴细胞，这种细胞能分泌出抗体，抗体能特异性识别并结合病原体，抑制其增殖。
２）每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
科学家发现：
这里的”相应B淋巴细胞”即活化后的B细胞，也就是浆细胞，浆细胞也属于B淋巴细胞的一种。
思考：
1.能产生抗体的细胞是？
2.浆细胞能否无限增殖？
3.什么细胞是可以无限增殖的？
4.想要获得一种既能大量增殖，又能产生抗体的细胞，怎么办？
不能
癌细胞
单克隆抗体：
由单一细胞分裂增殖获得细胞团，产生的只能识别一种抗原的特异性抗体
浆细胞
1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计了一个极富创造性的实验方案：
米尔斯坦
【英国】
科勒
【德国】
抗体
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
（癌细胞）
杂交瘤细胞
分泌特异性抗体
能在体外大量增殖
既能大量增殖，又能产生大量特定抗体
单克隆抗体
由于发明了单克隆抗体的制备技术，
他们于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
注射特定的抗原，
脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
多种B淋巴细胞
培养骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞
将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合
诱导融合
米尔斯坦和科勒制备单克隆抗体的过程
B、瘤、BB 、 瘤瘤、B瘤
√
多种杂交细胞
未融合
小鼠在生活中还会受到其他抗原刺激
杂交瘤细胞（多种）
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞。
（分泌的抗体能与特定抗原结合）
体外培养
单克隆抗体
注射到小鼠腹腔内
第二次筛选
第1次筛选思路：用特定的选择培养基筛选，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。
既能迅速大量增殖，又能产生抗体
第1次筛选目的：
获得杂交瘤细胞
第2次筛选的目的：获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
第一次筛选
第2次筛选思路：将杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。
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（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
1、诊断试剂——最广泛应用
抗原-抗体杂交法
抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体
比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。
单克隆抗体的应用
具有准确、高效、简易、快速特点
诊断优点：
二、单克隆抗体及其应用
思考讨论:
----用于疾病诊断和病原体鉴定
乙肝测定试剂
艾滋病检测试剂
二、单克隆抗体及其应用
1、诊断试剂——最广泛应用
单克隆抗体的应用
思考讨论:
----用于疾病诊断和病原体鉴定
主要用于癌症治疗。如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹”
2、用于治疗疾病和运载药物
优点：位置准确、疗效高、副作用小
(“生物导弹” —单抗导向，药物为弹头)
二、单克隆抗体及其应用
“生物导弹”追踪癌细胞
两个过程
动物细胞融合过程
单克隆抗体制备过程
三个“一”
一个诱导细胞融合的新方法
－－灭活病毒
一个新细胞
－－杂交瘤细胞
一个优势
－－单克隆抗体特异性强、灵敏度高、可大量制备的优势
课堂总结
（1）第一次筛选的目的
__________________________
（2）如何筛选
____________________________
（3）筛选原理
____________________________
____________________________
____________________________
（4）杂交瘤细胞的特点
____________________________
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
既能迅速大量繁殖，又能产生抗体
【回答】
（5）第二次筛选的目的
____________________________
____________________________
（6）如何筛选
____________________________
____________________________
____________________________
（7）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
用96孔板培养，在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下，进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选）
阳
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）
（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
特异性强、灵敏度高、可大量制备
一、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
C
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
A
练习与应用
例1 [2021·天津静海一中月考] 关于动物细胞融合与植物体细胞杂交技术的比较,下列叙述合理的是 (　　)
A.均可使用PEG、电激或灭活病毒诱导细胞融合
B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离
C.两者都可以体现细胞的全能性
D.在适宜条件下,均可发育成完整个体
任 务 活 动
B
例2 如图2-2-6为单克隆抗体的制备流程示意图。下列叙述正确的是(　　)
图2-2-6
A.甲是从已免疫的小鼠脾脏中获得的T淋巴细胞
B.①表示将骨髓瘤细胞去核后进行细胞融合
C.乙为融合细胞,同时具有细胞甲和骨髓瘤细胞的特性
D.②表示筛选能产生特异性抗体的细胞
任 务 活 动
D
作业
1、ADC的抗体和药物各具有什么作用？
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？
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？
抗体：靶向运输药物，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可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗；
②一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗
①单克隆抗体：检测的特异性和灵敏度高；
②ADC：靶点清楚、毒副作用小等优点
变 式 训 练
如图所示为杂交瘤细胞的制备示意图。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT-),在HAT选择培养液中不能正常合成DNA,无法生长。下列叙述错误的是 (　　)
A.可用灭活的病毒诱导B淋巴细胞与
骨髓瘤细胞融合
B.两两融合的细胞都能在HAT选择培
养液中生长
C.杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产
D.细胞膜的流动性是细胞融合的基础
B
下面为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图回答下列问题：
（1）图中向小鼠注射抗原后，所获得的免疫抗血清实际上是含有__ __ __（填写抗体的名称）的混合物，这种方法制备的抗体不仅产量低，而且纯度低。与其相比，单克隆抗体突出的优点在于它的__ ___，并能大量制备。
（2）图中选用B细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，说明细胞膜具有______；如果仅考虑细胞的两两融合，其融合细胞有______种类型。
（3）图中两次筛选的目的不同，其中筛选①的目的是筛选出____ __，筛选②的目的是筛选出_____ _。
（4）科学工作者正在研究的用于治疗癌症的“生物导弹”就是__ ____，请指出一种用“生物导弹”治疗癌症的方法较普通化疗的优点_ _____。
Ab1. Ab2. Ab3. Ab4
特异性强、灵敏度高
流动性
3
杂交瘤细胞
能产生所需抗体的杂交瘤细胞
单抗隆抗体上连接抗癌药物
不损伤正常细胞，且用药剂量少，毒副作用小
【情境】“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼,由单克隆抗体与药物结合而成,单克隆抗体的制备过程如图2-2-5所示。
[分析]
(1)图中B过程表示　　　　　　　　,与原生质体融合相比,该过程特有的诱导方为　　　 　　　　　。
(2)若只考虑细胞两两融合,B过程会获得　　　种类型的细胞。经特定选择培养基筛选后,
　　　　　　　　　和融合的　　　　　的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
灭活病毒诱导法
3
具有同种核
未融合的亲本细胞
动物细胞融合
(3)注射到小鼠体内进行培养的细胞具有的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)图示过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体,理由是
　。
(5)“生物导弹”中单克隆抗体的作用是　　　　　　　　　　　　。
(6)除“生物导弹”外,请说出单克隆抗体在临床上的其他应用(答出两点)。

小鼠形成的抗体对人体来说是抗原,存在着排异反应
将药物定向运到靶细胞
作为诊断试剂;单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。
既能无限增殖又能产生特定抗体
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，甚至可能培育出新的物种。但是目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。
练习与应用
知识拓展：第一次筛选获得杂交瘤细胞
①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。
②人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。
③鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。
筛选出杂交瘤细胞方法？
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
不能无限增殖，死亡
杂交瘤细胞
能无限增殖，生长
二、单克隆抗体及其应用
培养基中加入氨基嘌呤
时间 成果
19世纪30年代 观察到肺结核、天花、水痘、麻疹等疾病患者的病理组织中有多核细胞
1858年 观察到正常组织、发炎组织以及肿瘤组织中的多核细胞现象。
1875年 第一个观察到脊椎动物（蛙类）的血液细胞发生融合的过程。
1876年 在无脊椎动物中发现了细胞合并现象。
1962年 日本学者冈田发现仙台病毒具有触发动物细胞融合的效应。
1965年 英国科学家证实了灭活的病毒可诱发动物细胞融合
1974年 华裔加拿大学者高国楠创立了聚乙二醇（PEG）化学融合法。
1975年 Kohler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴细胞和骨髓瘤细胞而产生能分泌稳定单克隆抗体的杂交瘤细胞。
20世纪80年代 发展出了电融合技术(1985年酵母原生质体电融合)
（一）补充资料：动物细胞融合技术的发展历史
一、动物细胞融合技术
谢谢观看

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