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(共32张PPT)
植物体细胞杂交
植物细胞融合
植物组织培养
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？
第2节 动物细胞工程
二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
（一)动物细胞融合技术
自主学习1：请同学们自主阅读教材P48，独立思考完成以下问题
1.动物细胞融合技术的概念、原理、结果分别是什么？
2.动物细胞融合技术常用的诱导方法有哪些？
4.动物细胞融合技术有何意义？在现实生活中的应用有哪些？
3.什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理？融合实质及完成的标志？（教材P48的相关信息）
1. 概念：
动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2. 结果：
形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
3. 原理：
细胞膜的流动性。
4. 诱导动物细胞融合的常用方法
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
——动物细胞融合特有的方法
5. 意义：
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。
拓展：生物法－灭活病毒诱导法
2.灭活病毒诱导细胞融合的原理：
1.灭活含义：
3.融合实质及完成的标志:
指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力（不感染细胞），但是并不破坏它们的抗原结构。
细胞核的融合
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。
旁栏思考P49
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？
病人体内的病毒诱导了多个体细胞的融合，形成多核细胞。
6. 应用
(1)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
(2)为制造单克隆抗体开辟了新途径。
总结：植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较(导学案P39)
植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
细胞融合 前的处理
诱导细胞 融合的方法
细胞融合 成功的标志
意义
结果
细胞膜的流动性、
植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞
电融合法、离心法；聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法
电融合法；聚乙二醇（PEG）融合法；灭活病毒诱导法
再生出细胞壁
细胞核的融合
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
获得杂种植株
获得杂交细胞
…….
由血清中提取的抗体是由不同浆细胞产生的多种抗体的混合物，可达百万种以上。
…….
每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
抗体1
抗原1
B细胞1
刺激
抗体2
抗体3
抗体4
抗原2
抗原3
抗原4
B细胞2
B细胞3
B细胞4
刺激
刺激
刺激
产量低、
特异性差
需要
获得
获得大量的B细胞1
问题:若我们只需要大量抗体1，有什么办法吗？
(2)缺陷:
纯度低、
向动物体内反复注射某种抗原
(1)方法:
(二)单克隆抗体及其应用
1.早期获得抗体的方法及缺陷
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
单一B淋巴细胞群
选择
克隆
产生
大量纯度高特异性强的抗体（单克隆抗体）
克隆单一的B淋巴细胞，形成B淋巴细胞群，由细胞群产生大量的纯度高的抗体
一个正常的B淋巴细胞不可能无限增殖的。
怎样才能使B细胞在产生抗体的同时，具备无限增殖能力呢？
大量制备单一抗体的思路
单个细胞
无性繁殖(有丝分裂)
化学性质单一，特异性强
单：
克隆：
抗体：
增殖
联系动物细胞融合技术，你能提出一种合理的思路吗？
动物细胞融合
动物细胞培养
单克隆抗体
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（只分泌一种特异性抗体）
骨髓瘤细胞（癌细胞）能在体外无限增殖
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
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.如何对杂交瘤细胞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？
2 单克隆抗体的制备
单克隆抗体
第二次筛选
多种细胞
多种杂交瘤细胞
体外或
体内培养
第一次筛选
骨髓瘤细胞
诱导融合
分泌所需抗体的杂交瘤细胞
杂交瘤细胞群
提取
已免疫的B淋巴细胞
注射抗原
单克隆抗体
第二次筛选
多种细胞
多种杂交瘤细胞
体外或
体内培养
第一次筛选
骨髓瘤细胞
诱导融合
分泌所需抗体的杂交瘤细胞
杂交瘤细胞群
提取
已免疫的B淋巴细胞
注射抗原
注射特定抗原
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
多种已免疫的B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
小鼠的脾脏中获取
多种杂交细胞
使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞
（1）阶段一：动物细胞融合
思考：只考虑两两融合，B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞经诱导融合后，培养基中共出现几类细胞？其中融合的细胞有几类？
(2)阶段二：筛选杂交瘤细胞（第1次筛选）
杂交瘤细胞（多种）
B细胞
自身融合
未融合的
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
自身融合
未融合的
骨髓瘤细胞
B1-瘤
B2-瘤
B3-瘤
用特定的选择培养基筛选
【原理】在特定的选择培养基上，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(固学案P27,11)
体系中出现多种类型细胞的原因是？
细胞融合是随机的，且融合率达不到100%。
所筛选出的杂交瘤细胞都成产生所需的抗体吗
（3)阶段三：筛选能分泌所需抗体的杂交瘤细胞（第2次筛选）
方法：
克隆化培养
杂交瘤细胞(多种)
每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞
克隆化培养，抗体检测
抗原—抗体特异性结合
原理：
抗体检测
多孔细胞培养板
阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。
用特定抗原进行抗体检测
筛选呈阳性的 杂交瘤细胞
(多次筛选）
单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较(导学案P40)
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 原因
目的
筛选 方法
筛选出杂交瘤细胞
筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
用特定的选择培养基（HAT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。
克隆培养、抗体检测：用多孔细胞培养板培养，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，经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
诱导融合后得到的细胞中，除杂交瘤细胞之外，还有未融合的亲本细胞，也有融合的具有同种核的细胞
(4)阶段四：动物细胞培养
抗体检测呈阳性
的杂交瘤细胞
体外培养
体内培养
(注射到小鼠腹腔内)
单克隆抗体
从细胞培养液中提取
从小鼠腹水中提取
优点：可大规模培养，大量生产
缺点：需要人为控制培养条件，成本相对较高
优点：易于控制培养条件，成本较低
缺点：规模小，产量少
——获得大量单克隆抗体
培养杂交瘤细胞的方法有哪些？从哪里收集产物？方法的优缺点？
单克隆抗体
第二次筛选
多种细胞
多种杂交瘤细胞
体外或
体内培养
第一次筛选
骨髓瘤细胞
诱导融合
分泌所需抗体的杂交瘤细胞
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
既能大量繁殖
又能产生抗体
注射抗原
单克隆抗体制备的过程中，应用到的技术手段
细胞膜的流动性
细胞增殖
小结：
单克隆抗体制备过程相关知识点检测
（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_______________________
（5）第一次筛选的目的______________________
第一次如何筛选___________________________
筛选原理____________________________________________________
（6）杂交瘤细胞的特点__________________________________
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
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
既能迅速大量增殖，又能产生抗体
（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_______________________________________
（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_____________________________
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）
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
3单克隆抗体的应用
(1)作为诊断试剂，诊断疾病和鉴定病原体（最广泛的应用）
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，这比原来的诊断方法提前了10天左右，可以避免孕妇在不知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。
女性怀孕后会分泌一种糖蛋白——人绒毛膜促性腺激素(HCG)，尿液中会有HCG的存在。用抗HCG单克隆抗体制备的试纸可以测试女性是否怀孕。(抗原-抗体杂交法)
优点：准确、高效、简易、快速
乙肝测定试剂
艾滋病检测试剂
新冠病毒抗原检测试剂盒
病毒蛋白的检测依赖抗体
在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、诊断肿瘤、心血管畸形等疾病，以及激素和细胞因子的测定等。
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（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。
1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？
抗体主要发挥 作用，
即通过 ,将连接的药物输送到 。
药物发挥 效应，如杀伤靶细胞。
靶向运输
特异性结合靶细胞表面的抗原
靶细胞
治疗
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？
①可用 标记单克隆抗体进行靶向放疗。
②一些作用于 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。
放射性同位素
细胞信号转导通路
运载药物
单克隆抗体单独使用，也可直接用于治疗疾病
如果被毒蛇咬伤，如何快速治疗？
抗毒血清的主要作用成分是相应的抗体
（2)用于运载药物和治疗疾病(主要用于癌症的治疗)
优点：位置准确、疗效高、副作用小
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床上各具有什么优势？
①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,
故 和 大大提高;生产单克隆抗体的 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。
③ADC能够协同发挥抗体特异性识别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 、 等优点。
特异性
杂交瘤细胞
靶点清楚
灵敏性
毒副作用小
4.单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，以“单克隆抗体在临床上的应用”为主题，出一期黑板报或制作电子板报宣传相关知识。
单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗，曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例，用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位，辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。
曲妥珠单抗
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。正确是（ ）
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
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。
提示：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，并且还可能带来一些伦理方面的问题。

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