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第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
动物细胞融合技术与单克隆抗体
目标
01
02
03
结合具体实例，以流程图的形式表示单克隆抗体的制备过程。
（科学探究）
运用结构与功能观，理解动物细胞融合技术的原理和过程。（生命观念）
说明单克隆抗体的特点及应用。
（社会责任）
学习目标
植物体细胞杂交
植物细胞融合
植物组织培养
温故知新：植物体细胞杂交技术
问题1: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，培育出新的作物类型。那么，有没有技术让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同细胞的优势于一身的动物细胞呢？
01
动物细胞融合技术
人细胞
鼠细胞
红色荧光染料标记的膜蛋白
绿色荧光染料标记的膜蛋白
细胞融合
人鼠杂交细胞
37°
培养40min
细胞融合
情境材料一：1970年，动物细胞融合实验
现在学习：
什么是细胞融合？人细胞和小鼠细胞如何融合在一起的呢？
以前学习：
这一实验以及相关的其他实验证据表明，细胞膜具有流动性。
动物细胞融合技术有何意义？在现实生活中的应用有哪些？
动物细胞融合技术常用的诱导方法有哪些？
动物细胞融合技术的概念、结果、原理分别是什么？
请列表比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的异同。
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P48，小组合作思考讨论完成问题。
一、动物细胞融合技术
《金》P53 新知一
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
一、动物细胞融合技术
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
问题2:灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？
一、动物细胞融合技术
问题2:灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么呢？
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。
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。
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。
一、动物细胞融合技术
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。
问题2:请列表比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的异同。
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
一、动物细胞融合技术
比较 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
步骤 酶解法去掉 后，诱导 融合，形成 ，再经植物组织培养形成 。 分散成 后诱导细胞融合，形成 。
方法 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法、电融合法、离心法 PEG融合法、电融合法、
诱导法
结果 形成____________ 形成 ，以生产细胞产品
意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
细胞膜的流动性
细胞的全能性
细胞膜的流动性
细胞壁
原生质体
杂种细胞
杂种植株
单个细胞
杂交细胞
灭活病毒
杂种植株
杂交细胞
《金》P55例1
02
单克隆抗体及其应用
问题3: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？
二、单克隆抗体及其应用
血清
（抗体主要分布部位）
传统抗体制备方法:
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。
缺陷：
产量低、纯度低，特异性差
血清含量有限
(一)传统抗体制作方法及缺陷：
抗体1
抗体2
抗体3
抗体4
…….
动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种
抗原1
抗原2
抗原3
抗原4
B细胞1
B细胞2
B细胞3
B细胞4
…….
每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
刺激
刺激
刺激
刺激
二、单克隆抗体及其应用
(一)传统抗体制作方法及缺陷：
抗体1
抗体2
抗体3
抗体4
…….
动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种
抗原1
抗原2
抗原3
抗原4
B细胞1
B细胞2
B细胞3
B细胞4
…….
每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
刺激
刺激
刺激
刺激
血清中获取
纯度低
特异性差
需要
得到
若能得到大量的B细胞4就可以
二、单克隆抗体及其应用
(一)传统抗体制作方法及缺陷：
问题4:若我们只需要大量的抗体4有什么办法吗？
二、单克隆抗体及其应用
资料2: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
问题5:遗憾的是体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖，如何解决这一问题？
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
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
1975年，米尔斯坦和柯勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
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？
会有几种细胞融合方式？杂交瘤细胞具有什么特点？
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？
如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？
2
3
4
1
合作探究二：请同学们自主阅读教材P48-49，小组合作思考讨论完成问题。
二、单克隆抗体及其应用
《金》P53 新知二
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
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
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
动物细胞融合
融合的细胞
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
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
动物细胞培养
拓展延伸：【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？
培养基中加入氨基嘌呤
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
(三)单克隆抗体的制备过程：
第二次筛选：得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞
克隆化培养
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）
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
第二次筛选：得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞
克隆化培养
抗原4
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
第二次筛选：得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞
抗体检测
抗体检测呈阳性
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
第二次筛选：得到能产生所需抗体的杂交瘤细胞
抗体检测
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)
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）
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
杂交1
杂交2
杂交3
杂交4
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
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
单个杂交瘤细胞增殖产生高度纯一的抗体
项目 腹腔培养 体外培养
优点
缺点
易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），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
二、单克隆抗体及其应用
(三)单克隆抗体的制备过程：
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
二、单克隆抗体及其应用
单克隆抗体的制备小结
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
《金》P57例2、例3
二、单克隆抗体及其应用
单克隆抗体的制备小结
（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
二、单克隆抗体及其应用
单克隆抗体的制备小结
（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
二、单克隆抗体及其应用
(四)单克隆抗体的运用：
1.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：
二、单克隆抗体及其应用
(四)单克隆抗体的运用：
2.用于治疗疾病和运载药物
(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
(“生物导弹” —单抗导向，药物为弹头)
二、单克隆抗体及其应用
(四)单克隆抗体的运用：
2.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。
二、单克隆抗体及其应用
(四)单克隆抗体的运用：
2.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。
二、单克隆抗体及其应用
(四)单克隆抗体的运用：
2.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。
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
课堂小结
　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。

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