资源简介

(共38张PPT)
目录 /CONTENTS
01
发酵工程
02
细胞工程
03
基因工程
04
生物技术的安全性与伦理问题
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
第2节
动物细胞融合技术和单克隆抗体
【本节聚焦】
1.什么是动物细胞融合技术？
2.单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用？
问题探讨
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？
问题探讨
知识回顾：
必修一 第三章 第1节
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。
一、动物细胞融合技术
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。
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）
一、动物细胞融合技术
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。
形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞遗传信息的。
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
——动物细胞融合特有
方法
原理
结果
意义
与植物原生质体融合的方法相同
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。
一、动物细胞融合技术
拓展：生物法－灭活病毒诱导法
⑵灭活病毒诱导细胞融合的原理：
⑴灭活：
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。
⑶融合实质及完成的标志:
指用物理或化学手段使病毒失去感染能力（不感染细胞），但是并不破坏病毒的抗原结构（诱导细胞融合）。
细胞核的融合
一、动物细胞融合技术
[旁栏思考]19世纪30年代，科学家曾在肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。
病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
一、动物细胞融合技术
2. 应用
①至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间细胞融合都已获得成功。
②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。
③为制造单克隆抗体开辟了新途径。
资料 ：2016年，《ACS Synthetic Biology》杂志上报道一个日本科学家团队，他们将拟南芥细胞与人类HT1080细胞融合，杂交细胞中产生出了人类/植物融合染色体，同时还能稳定存活、增殖，进行基因表达的案例。
一、动物细胞融合技术
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
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
情境导入
新型冠状病毒抗原检测
思考
为什么抗原试纸能准确检测出新冠病毒呢？
向动物体内反复注射某种抗原
使动物
产生抗体
从动物血清中
分离所需抗体
有什么方法解决这个问题？
传统抗体制备方法及缺陷
提示：
每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
抗体不纯
缺点：产量低、纯度低、特异性差
二.单克隆抗体及其应用
有什么方法解决传统抗体制备存在产量低、纯度低、特异性差的问题？
1个B淋巴细胞
B淋巴细胞群
大量单
一抗体
克隆
产生
在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的！
米尔斯坦
【英国】
科勒
【德国】
解决
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试验方案：
抗体
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
(单克隆抗体)
二.单克隆抗体及其应用
6.过程：
动物细胞融合
动物细胞培养
7.应用：
(1)细胞融合技术已经成为研究________、_________、______和______________等的重要手段。
(2)利用动物细胞融合技术发展起来的_________，为________________开辟了新途径。
AA、AB、BB
细胞遗传
细胞免疫
肿瘤
培育生物新品种
杂交瘤技术
制造单克隆抗体
A
B
类型：
二.单克隆抗体及其应用
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
一个极富创造力的方案：
二.单克隆抗体及其应用
从脾中提取
①用特定抗原对小鼠进行免疫的原因？
获得能产生特定抗体的B淋巴细胞
培养骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
不能产生抗体，但能大量增殖
能产生抗体，但不能大量增殖
二.单克隆抗体及其应用
1.单克隆抗体制备的过程：
多种B淋巴细胞
原理:
②诱导融合后的细胞有几种类型，若仅考虑两两细胞融合呢？
③ 杂交瘤细胞是如何筛选出来的？
2
杂交瘤细胞(多种)
1
3
置于选择性培养基上培养
第一次筛选
融合的细胞
BB
B
1
3
2
B-瘤
瘤-瘤
瘤
√
选择培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，未融合的亲本细胞和融合了同种核的细胞不能生存.
二.单克隆抗体及其应用
原理:
②诱导融合后的细胞有几种类型，若仅考虑两两细胞融合呢？
③ 杂交瘤细胞是如何筛选出来的？
2
杂交瘤细胞(多种)
1
3
置于选择性培养基上培养
第一次筛选
融合的细胞
BB
B
1
3
2
B-瘤
瘤-瘤
瘤
√
选择培养基只允许杂交瘤细胞生长、增殖，未融合的亲本细胞和融合了同种核的细胞不能生存.
二.单克隆抗体及其应用
④是否所有的杂交瘤细胞都能产生所需的抗体？
2
杂交瘤细胞(多种)
1
3
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
第二次筛选
抗原-抗体杂交技术
原理：抗原和抗体能够特异性结合
原理：细胞增殖
阳性细胞（分泌的抗体能与特定抗原结合）
经多次筛选，可获得足够数量能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
二.单克隆抗体及其应用
特点:
⑤ 如何扩大培养得到大量的单克隆抗体？
单克隆抗体
从细胞培养液中提取
从小鼠腹水中提取（体内培养）
（能产生所需抗体的杂交瘤细胞）
特异性强
灵敏度高
可大量制备
二.单克隆抗体及其应用
培养杂交瘤细胞的方法比较
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
①细胞合成 DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。
②人B淋巴细胞中有这两 种DN A 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。
如果D途径被阻断，它会因不能合成DNA 而死。
筛选出杂交瘤细胞方法
不能无限增殖，死亡
不能无限增殖，死亡
能无限增殖，生长
培养基中加入氨基蝶呤
B淋巴细胞及同型融合细胞
骨髓瘤细胞及同型融合细胞
杂交瘤细胞
第一次筛选获得杂交瘤细胞
二.单克隆抗体及其应用
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。
抗 体 检 测的方法 — —抗原 - 抗体杂交法
阳性孔
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
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)
二.单克隆抗体及其应用
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 原因 诱导融合后得到多种融合细胞，还有未融合的细胞等
筛选 目的
筛选 方法
单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
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。
筛选出杂交瘤细胞
筛选出 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，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。
二.单克隆抗体及其应用
4.单克隆抗体的应用
抗原-抗体杂交法
抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体
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。
诊断优点：
（1）作为诊断试剂——最广泛的应用
血型检测试剂
实例：利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
视频：孕早期单抗检测
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
二、单克隆抗体及其应用
单克隆抗体+同位素（荧光标记）在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。结合荧光标记的单克隆抗体药物医药领域，单抗类药物占用重要地位优点：位置准确、疗效高、副作用小二.单克隆抗体及其应用“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酸或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。
2.运载药物：
ADC（抗体—药物偶联物）
二.单克隆抗体及其应用
(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
二.单克隆抗体及其应用
3.治疗疾病：
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 。抗体一药物偶联物(antibody-drugconjugate,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，它的作用机制如下图所示。
二.单克隆抗体及其应用
1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？
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。
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可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗；
②可以将阻断肿瘤细胞的信号通路的药物与单克隆抗体结合来抑制肿瘤细胞的生长
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？
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，
因此检测的特异性和灵敏度大大提高；
②生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、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诊断试剂盒；
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靶点清楚、毒副作用小等优点。
二.单克隆抗体及其应用
单克隆抗体 的制备
动物
细胞 融合 技术 与单 克隆 抗体
单克隆抗体 的应用
动物细
胞融合
技术
1.动物细胞融合的概念、结果、原理、意义是什么
2.动物细胞融合常用的方法，
3.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较
1.单克隆抗体制备的研究背景
2.单克隆抗体制备
1.诊断试剂
2.运载药物
3.治疗疾病
课堂小结
　考点训练　
1.猪繁殖与呼吸综合征是一种严重威胁养猪业发展的传染病,由PRRSV病毒引起。我国科学家制备出PRRSV病毒GP3蛋白的单克隆抗体可对该病进行诊断和治疗,过程如下图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A.用纯化的GP3蛋白反复注射到小鼠体内,以获得相应的B淋巴细胞
B.过程①可以用PEG诱导融合,融合原理是细胞膜具有一定的流动性
C.用特定的选择培养基对细胞乙进行筛选,融合细胞都能正常生长
D.丙和丁只含杂交瘤细胞,第2次筛选前需对细胞丙进行克隆培养
淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞可以生长,其他细胞(未融合的和同种融合的细胞)不能生长
　考点训练　
2.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，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
ADC通过胞吞的方式进入肿瘤细胞，溶酶体使其裂解，释放药物，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤
　高考真题演练
3.（2023·辽宁·高考真题）大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞，可用于流感疫苗的生产。下列叙述错误的是（ ）
A．悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制
B．用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清
C．当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖
D．培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量
细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量
4.（2024·湖北·高考真题）糖尿病是危害人类健康的主要疾病之一。恢复功能性胰岛B细胞总量是治疗糖尿病的重要策略。我国学者研究发现，向患有糖尿病的小鼠注射胰高血糖素受体单克隆抗体（mAb），可以促进胰岛A细胞增殖，诱导少数胰岛A细胞向胰岛B细胞转化，促进功能性胰岛B细胞再生。根据上述实验结果，下列叙述错误的是（ ）
A．mAb的制备可能涉及细胞融合技术
B．注射mAb可降低胰腺分泌胰高血糖素的量
C．mAb和胰高血糖素均能与胰高血糖素受体特异性结合
D．胰高血糖素主要通过促进肝糖原分解和非糖物质转化为糖，升高血糖水平
　高考真题演练
单克隆抗体（mAb），可以促进胰岛A细胞增殖；而胰岛A细胞可分泌胰高血糖素，可见注射mAb可提高胰岛A细胞分泌胰高血糖素的量

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