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第二章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
—细胞融合与单克隆抗体
灭活的
仙台病毒诱导
实验：人——鼠细胞荧光标记融合实验
该实验说明：
细胞膜具有流动性
细胞融合
动物细胞融合
概念
原理
诱导方法
使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)
生物法：灭活病毒诱导法
与植物原生质体融合的方法相同
动物细胞没有细胞壁，可以直接诱导融合。
灭活病毒诱导细胞融合
的原理是什么呢？
灭活病毒诱导细胞融合的原理
【拓展】
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。
仙台病毒
紫外线
灭活
丧失感染活性（不感染细胞）
保留融合活性（能诱导细胞融合）
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，使细胞相互凝集，
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。
灭活病毒诱导细胞融合的原理
【拓展】
动物细胞融合
结果
意义
运用
形成具有原来两个或多个细胞的遗传信息的杂交细胞
突破了有性杂交方法的局限，
使远缘杂交成为可能。
运用
第一
第二
第三
为制造单克隆抗体开辟了新途径。
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。
至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。
视频中了解到针对新冠肺炎真正的特效药是什么？
有没有技术让这两种细胞杂交，
培育出既能产生抗体又能大量增殖的细胞呢？
血清
（抗体主要分布部位）
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。
缺陷：
产量低、纯度低，特异性差
血清含量有限
传统抗体制作方法及缺陷：
人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内的浆细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，
但是每个浆细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。
要想获得大量的单一抗体，必须用克隆单个B淋巴细胞形成细胞群。
每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
单一B淋巴细胞
细胞群
选择
克隆
产生
大量纯度高特异性强的抗体
B淋巴细胞不可能无限增殖
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。
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
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
多种已免疫B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
小鼠的脾脏中获取
注射特定的抗原,小鼠脾产生特定抗体的淋巴B细胞
B细胞1
B细胞2
B细胞3
B细胞4
B细胞2
B细胞3
B细胞4
骨髓瘤细胞
B细胞1
杂交1
杂交2
杂交3
杂交4
融合的细胞
B细胞2
B细胞3
B细胞4
骨髓瘤细胞
B细胞1
杂交1
杂交2
杂交3
杂交4
置于选择性培养基上培养
第一次筛选
杂交1
杂交2
杂交3
杂交4
杂交瘤细胞(多种)
第一次筛选：
用特定的选择培养基在该培养基上，
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
克隆化培养
抗体检测
第二次筛选
(抗原-抗体杂交技术)
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
杂交瘤细胞(多种)
杂交1
杂交2
杂交3
杂交4
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞
（分泌的抗体能和特定的抗原结合）
体外培养
单克隆抗体
体内或体外培养
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
注射到小鼠腹腔
项目 腹腔培养 体外培养
优点
缺点
易于控制培养条件，操作简单，成本较低
规模小，产量少
可大规模培养，大量生产
需要人为控制培养条件，成本相对较高
单克隆抗体
杂交细胞
杂交瘤细胞
体外或
体内培养
第一次筛选
骨髓瘤细胞
诱导融合
分泌特异抗体的杂交瘤细胞
杂交瘤细胞群
提取
已免疫的B淋巴细胞
动物细胞融合技术
动物细胞培养技术
特异性强
灵敏度高
可大量制备
注射抗原
选择性培养基上培养
第二次筛选
克隆化培养抗体检测
既能大量繁殖又能产生专一抗体
再生出细胞壁
A细胞
B细胞
正在融合的原生质体
脱分化
再分化
移栽
杂种植株
愈伤组织
A原生质体
B原生质体
移栽后的植株
过程
植物体细胞杂交技术
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交
（完成标志：形成杂种植株）
（完成标志：形成新的细胞壁）
原理：植物细胞的全能性
原理：细胞膜的流动性
作为诊断试剂——最广泛的应用
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。
具有准确、高效、简易、快速特点
诊断优点：
(主要用于癌症治疗) 如：单克隆抗体+药物 =“生物导弹”
优点：位置准确、疗效高、副作用小
结合同位素的单抗
用于治疗疾病和运载药物
2018诺贝尔生理学或医学奖公布：让治愈癌症成为现实
研究成果：T细胞的表面存在一种叫做CTLA-4的蛋白分子。它如果被激活，就会抑制T细胞的活性。为了测试这一假设，Allison教授与本庶佑教授的团队开发了一种抗CTLA-4的抗体，以抑制其功能。一系列实验结果表明，CTLA-4抗体能够起到抑癌的效果。其中，一款叫做ipilimumab的抗体展现出了不俗的潜力，它能有效地结合CTLA-4，并抑制它的功能。2011年，美国FDA批准ipilimumab上市，商品名Yervoy。
思考：结合今天所学的内容，思考该抗癌药物需要具备什么样的特征？
用于治疗疾病和运载药物
细胞凋亡
ADC的作用机制示意图
①
ADC被细胞吞噬
②
⑤
ADC
抗体
药物
接头
单克隆抗体+接头+药物（如细胞毒素）=ADC
实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。
用于治疗疾病和运载药物
脂质体给药
高效 低毒 靶向
抗肿瘤药物载体:
阿霉素脂质体和顺铂脂质体已在国外上市。
用于治疗疾病和运载药物
单克隆抗体不仅可以运载药物，而且自身也能用于治疗疾病。
单克隆抗体药物占有非常重要的地位。
排名 药物 中文名 销售额(亿美元) 适应症 类型
1 Humria 修美乐 199.36 自身免疫疾病 单抗
6 Herceptin 赫赛汀 70.32 乳腺癌等多种癌症 单抗
7 Avastin 安维汀 68.98 结肠癌等多中癌症 单抗
8 Rituxan 美罗华 68.01 白血病 单抗
9 Opdivo 纳武单抗 67.35 多种肿瘤 单抗
2018年全球药物销售额排名前10的单抗药物
修美乐已连续8年蝉联榜首,2021年新冠疫苗(mRNA疫苗)位居榜首，修美乐位居第二位。
用于治疗疾病和运载药物
概述
应用
动物细胞融合
技术
过程
结果
意义
原理
融合方法
原理
应用
单克隆抗体的制备
免疫处理
第一次筛选
诱导融合
第二次筛选
大规模培养
诊断试剂
运载药物
治疗疾病
克隆化培养
抗体检测
体外培养
小鼠腹腔
　实战训练　
(1)与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(　　)
(2)灭活的含义是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(　　)
(3)二倍体动物细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(　　)
×
√
4.判断下列正误
×
(4)B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，得到的都是杂交瘤细胞(　　)
(5)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的相同(　　)
(6)ADC的抗体具靶向运输作用、药物具有治疗作用(　　)
×
×
√
下列有关说法错误的是
A.单克隆抗体制备过程中通常将免
疫后得到的B淋巴细胞与骨髓瘤
细胞融合
B.用96孔板培养和多次筛选杂交瘤细胞后，在体外大规模培养可获得单克隆抗体
C.ADC通过抗体与细胞膜上的受体特异性结合，以主动运输的方式进入肿瘤细胞
D.ADC在肿瘤细胞里被溶酶体裂解，释放药物，使肿瘤细胞死亡
　实战训练　
5.抗体—药物偶联物(ADC)通过采用特定技术将具有生物活性的小分子药物连接到能特异性识别肿瘤细胞的单克隆抗体上，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC的结构及其发挥作用的机理如图所示，
　实战训练　
6.新型冠状病毒表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞ACE2受体结合，入侵细胞后可引起肺炎。针对此环节研发单克隆抗体是治疗新冠肺炎的研究热点之一，下列相关叙述错误的是
A.①过程需多次向小鼠体内注射S蛋白，以便于从
脾脏中获得致敏的B淋巴细胞
B.②过程可通过电融合法使两个细胞融合
C.经③过程筛出的细胞既能无限增殖又能产生识别
S蛋白的单克隆抗体
D.S蛋白的单克隆抗体能够阻断病毒入侵正常细胞以减弱对机体的毒害
　实战训练　
7.抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列叙述不正确的是
A.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡
B.ADC可通过胞吞方式进入肿瘤细胞
C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合
D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，会产生新的蛋白质
　实战训练　
8.如图是一种“生物导弹”的作用原理示意图，没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药，可抑制DNA和RNA的合成，对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是( )
A.单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和
分泌的
B.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复
制和转录过程
C.在治疗中，应先注射非活化磷酸阿霉素再注射生物导弹
D.单克隆抗体特异性强，能减轻阿霉素对正常细胞的伤害
　练习与应用
　
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
　
一、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
　
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,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。
　实战训练　
9．T淋巴细胞是人体重要的免疫细胞，T细胞衰老会损伤机体的免疫应答。研究发现随着年龄增长，人体T细胞中的DNA甲基化酶（催化DNA甲基化）含量下降，并且某些DNA上的甲基化位点也发生显著改变。下列说法错误的是（ ）
A．T细胞衰老会损伤人体特异性免疫，导致机体接种疫苗后难以产生免疫保护B．人体T细胞在胸腺中分化、发育、成熟，推测胸腺退化会影响T细胞数量C．T细胞中DNA的甲基化水平和甲基化位点的变化可能影响T细胞衰老过程D．利用小鼠活化的T细胞和骨髓瘤细胞融合可获得杂交瘤细胞产生特异性抗体
　实战训练　
10．科研人员通过制备脂质体，将治疗癌症的药物甲和乙定向运输到癌细胞处，起到杀伤癌细胞的功能。脂质体结构如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．药物甲是脂溶性的，药物乙是水溶性的B．抗体的作用是与癌细胞结合并使其裂解C．脂质体与癌细胞的融合依赖于膜的流动性D．脂质体在体内运输药物，需要ATP供能
　实战训练　
11．早孕检测试纸可通过检测尿液中人绒毛膜促性腺激素（HCG）的含量，来诊断育龄期女性是否受孕，其有效成分是科学家利用HCG 免疫健康小鼠而制备的抗 HCG 单克隆抗体。下列有关单克隆抗体制备的叙述，正确的是（　　）
A．用 HCG 对小鼠进行免疫后得到的B 淋巴细胞都能产生抗 HCG抗体B．进行多次克隆化培养和抗体检测的主要目的是筛选获得杂交瘤细胞C．杂交瘤细胞在体外进行大规模培养时，常会出现接触抑制现象D．该早孕诊断方法利用了单克隆抗体能准确识别抗原细微差异的特点
　实战训练　
12．催乳素具有刺激排卵等功能。对大熊猫进行催乳素检测有利于大熊猫的繁育与保护。 各种动物的催乳素结构存在种间差异，不同哺乳动物的催乳素氨基酸同源序列达到 60%～100%。现需制备大熊猫催乳素单克隆抗体，下列操作错误的是（ ）
A．用不同动物的催乳素多次免疫小鼠B．对融合操作后的所有细胞进行培养C．在液体培养基中进行多次筛选D．将杂交瘤细胞注入到小鼠腹腔培养
　实战训练　
13．人类的ABO血型由红细胞表面的抗原A和B(遇到相应抗体会使红细胞凝集成团)决定。红细胞上只有抗原A的为A型血，只有抗原B的为B型血，两者都有的为AB型血，皆无者为O型。科研人员制备单克隆抗体用于快速检测判断ABO血型。下列叙述错误的是（ ）
A．制备单克隆抗体时需要使用动物细胞融合和培养技术B．需要筛选出能同时分泌抗A和抗B抗体的B淋巴细胞C．需要利用抗原-抗体结合的原理对杂交瘤细胞进行筛选D．检测血型时至少需要检测两次抗原才能确定ABO血型
　实战训练　
14．抗体偶联药物（ADC）是将高特异性的单克隆抗体和小分子细胞毒性药物，通过接头进行高活性结合而成，用以提高肿瘤药物的靶向性，减少毒副作用。如图是ADC作用原理简图。下述有关ADC的叙述正确的是（ ）
A．接头既要在内环境中保持稳定，又要能在细胞内被断开B．ADC中的单克隆抗体是杀死肿瘤细胞的有效成分C．ADC进入肿瘤细胞后会被溶酶体分解，从而丧失药物活性D．ADC与肿瘤细胞识别后，被肿瘤细胞以主动运输的方式吸收进入细胞
　实战训练　
15．人类的绒毛膜促性腺激素（HCG）是由早期胚胎的滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，可通过孕妇血液循环而排泄到尿中，HCG由α和β两个亚基组成，α亚基由92个氨基酸残基组成，α亚基与垂体分泌的FSH（卵泡刺激素）、LH（黄体生成素）和TSH（促甲状腺激素）等基本相似，具有高度的同源性，β亚基含有145个氨基酸残基。下列说法正确的是（　　）
A．在制备抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体时，将一定数量的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合，经诱导融合后即为杂交瘤细胞B．如果HCG分泌量不足可能造成先兆性流产，可以通过口服HCG进行保胎治疗C．滋养层细胞能分泌HCG，与胚胎发育过程中，遗传物质发生变化有关D．根据HCG结构推测其可能具有调节甲状腺的生理活性的作用
　实战训练　
16．PD-L1蛋白是肿瘤细胞表面的标志性蛋白，T淋巴细胞产生的PD-1蛋白与之结合后会抑制T淋巴细胞的活化，使肿瘤细胞出现免疫逃逸。研究人员利用动物细胞工程制备抗PD-L1单克隆抗体与PD-L1特异性结合，使T淋巴细胞发挥免疫功能。下列说法正确的是（ ）
A．人体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤的发生属于免疫系统的自稳功能B．将骨髓瘤细胞与注射PD-L1蛋白后获得的浆细胞融合以获得杂交瘤细胞C．抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞可以在体外或注射到小鼠腹腔内进行培养D．缺乏PD-L1蛋白的肿瘤细胞与辅助性T细胞结合并被裂解属于细胞免疫
　实战训练　
17．猪瘟病毒（CSFV）蛋白质外壳上的E2蛋白，对于病毒入侵细胞至关重要。研究人员利用E2蛋白来制备抗CSFV的单克隆抗体，过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．细胞①可从注射E2蛋白的小鼠脾脏中获得B．细胞③为既能无限增殖又能产生特异性抗体的细胞C．单克隆抗体的制备过程中需要进行2次筛选及抗体检测D．此过程生产的单克隆抗体可用于CSFV的检测

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