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第2节 动物细胞工程
第2章 细胞工程
第二课时 动物细胞融合技术与单克隆抗体
高中生物学·人教版(2019)·选择性必修3
01
动物细胞融合技术
02
单克隆抗体的制备
目录
03
单克隆抗体的应用
04
练习与应用
植物体细胞杂交技术
A 细胞
B 细胞
正在融合的原生质体
B原生质体
A原生质体
杂种细胞
再生出细胞壁
再分化
杂种植株
移栽
移栽后的植株
脱分化
愈伤组织
植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
植物细胞融合
植物组织培养
知识回顾
去除细胞壁
诱导融合
物理法：
化学法：
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等
原理：
植物体细胞杂交技术的优势：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育出新的作物类型。　
课堂导入
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。如何解释这一现象？
肺结核病人病理切片
病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
动物细胞融合技术
01
探究新知
一、动物细胞融合技术
1.概念
使 或 动物细胞结合形成
细胞的技术。
两个
多个
一个
2.结果
形成的 具有原来两个或多个细胞的 。
杂交细胞
遗传信息
3.原理
细胞膜具有一定的流动性
4.诱导方法
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
诱导动物细胞融合特有的方法
一、动物细胞融合技术
思考
1.“灭活病毒”中灭活的具体含义是什么？
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。
病毒
紫外线
灭活
丧失感染活性（不感染细胞）
保留融合活性（诱导细胞融合）
2.灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？
病毒表面的糖蛋白和一些酶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。
细胞核融合：融合完成的标志
灭活的仙台病毒用于细胞融合
一、动物细胞融合技术
5.意义
突破了 的局限，使 成为可能。
有性杂交
远缘杂交
6.应用
①成为研究________、_________、____和________________等的重要手段。
细胞遗传
细胞免疫
肿瘤
培育生物新品种
②利用动物细胞融合技术发展起来的____________，为________________开辟了新途径。
杂交瘤技术
制造单克隆抗体
植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
细胞融合前的处理方法
诱导细胞融合的方法
结果
意义
细胞膜具有一定的流动性
植物细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性
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
物理法、化学法
物理法、化学法、灭活病毒诱导法
杂种植株
杂交细胞
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。
归纳小结
动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较
1.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。下列有关动物细胞融合技术的叙述，正确的是（　　）
A．灭活病毒是动物细胞融合和植物体细胞杂交常用的促融剂
B．融合后具有原来两个或多个细胞遗传信息的多核细胞为杂交细胞
C．细胞工程中植物体细胞杂交和动物细胞融合技术的原理完全相同
D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
习题巩固
D
单核细胞
2.（2024·贵州贵阳·一模）科学家经过长期的探索，实现了用不同种动物的体细胞进行杂交。图为动物细胞融合的示意图，下列叙述错误的是（ ）
A．通过动物细胞融合技术、早期胚胎培养
等生物技术能获得鼠首兔身的新物种
B．诱导动物细胞融合常用的方法有PEG
融合法、电融合法和灭活病毒诱导法
C．当两个细胞核融合后形成具有单核
的杂交细胞，标志着动物细胞融合的完成
D．只考虑两两融合，动物细胞与人细胞
之间诱导融合，产生的融合细胞有3种
习题巩固
A
单克隆抗体的制备
02
探究新知
知识回顾
思考
3、抗体的化学本质是什么？与抗原作用的特点
1、机体通过什么免疫过程分泌抗体？
2、抗体是由什么细胞产生？
蛋白质
4、抗体主要分布在哪里？
血清
5、一种浆细胞能产生几种抗体？
一种
抗体是机体受抗原刺激后B淋巴细胞增殖分化形成的浆细胞产生
体液免疫
抗原和抗体能够特异性结合
二、单克隆抗体的制备
1.传统抗体制备方法及缺陷
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
抗原1 抗原2 抗原3 抗原4
1 2 3 4
B细胞
抗体不纯
产量低、纯度低、特异性差
缺点：
思考：若我们只需要大量抗体1，有什么办法吗？
（提示：每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体。)
抗原不纯
获得大量的B细胞1制备单克隆抗体
二、单克隆抗体的制备
2.单克隆抗体的制备
(1)单克隆抗体的概念
由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
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淋巴细胞不能无限增殖
如何解决这一难题？
癌细胞能无限增殖，但不能产生抗体
二、单克隆抗体的制备
2.单克隆抗体的制备
(2)单克隆抗体的制备思路
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：
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。
米尔斯坦
科勒
由于这一贡献，1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
二、单克隆抗体的制备
(3)单克隆抗体的制备过程
融合后，融合的细胞有几种类型？（只考虑两两融合）
二
多种B细胞
培养骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞
将骨髓瘤细胞和B细胞融合
多种杂交细胞
诱导融合
能产生抗体，但不能大量增殖。
不能产生抗体，但能大量增殖
瘤-瘤、B-B、 B-瘤
注射特定的抗原
用特定的抗原免疫，从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
二、单克隆抗体的制备
(3)单克隆抗体的制备过程
杂交瘤细胞
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）
注射到小鼠腹腔内
体外培养
单克隆抗体
第一次筛选：
用特定的选择培养基进行筛选：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。
第二次筛选：对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
二
从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体
将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外大规模培养或者注射小鼠腹腔中增值
二、单克隆抗体的制备
既能迅速大量增殖，又能产生抗体。
拓展链接
特点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
拓展链接
拓展延伸
用HAT培养基筛选杂交瘤细胞
基本原理：
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。
人B淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不能分裂增殖。
即：
鼠骨髓瘤细胞是一种代谢缺陷型株系，DNA合成只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。若D途径被阻断，它会因不能合成DNA而死。
即：
不能无限增殖
B淋巴细胞
合成DNA
D途径
S途径
能无限增殖
骨髓瘤细胞
合成DNA
D途径
第一次筛选
返回链接
思考：筛选出杂交瘤细胞方法？
培养基中加入氨基喋呤阻断DNA复制的D途径
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
不能合成DNA，死亡
杂交瘤细胞
能无限增殖，生长
将杂交瘤细胞群稀释后滴入96孔板，尽量每孔1个杂交瘤细胞进行培养（克隆化培养）
一段时间后，用标记的抗原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，说明里面含有所需杂交瘤细胞
足够数量的能分泌所需抗体的单一杂交瘤细胞
96孔细胞培养板
阳性孔
抗体检测板
多次克隆化培养以及有限稀释法
抗原-抗体杂交法
抗体检测方法：
拓展延伸
第二次筛选
克隆化培养和抗体检测
返回链接
抗体检测原理：
抗原和抗体能特异性结合
给小鼠注射特定抗原
多种B淋巴细胞
（产生抗体）
小鼠骨髓瘤细胞
（能无限增殖）
多种杂交细胞及未融合的细胞
杂交瘤细胞
（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）
足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
提取
诱导 融合
第一次筛选
第二次筛选
克隆化培养、抗体检测
（可进行多次）
注射到小鼠腹腔
体外培养
大量单克隆抗体
从腹腔液中提取
从培养液中提取
用特定的选择培养基
小结1：单克隆抗体的制备过程
技术：
原理：
动物细胞融合、
动物细胞培养
细胞膜的流动性、
细胞增殖
优点：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，可以大量制备。
第一次筛选 第二次筛选
原因
方法
结果
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
用特定的选择培养基进行筛选
获得杂交瘤细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经第一次筛选之后获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
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）
获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
小结2：单克隆抗体的制备过程中两次筛选的比较
小结3：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
交互教学活动
单击上方链接
1.活动链接
2.操作方法
打开界面
根据左上角操作提示进行拖拽或选择操作，任务完成后点下一步
3.活动界面预览
单克隆抗体制备交互教学
1.（2025·广东·二模）下列关于动物细胞融合与单克隆抗体制备的叙述中，正确的是（　　）
A．动物细胞经灭活病毒诱导融合后再通过培养能得到优良动物个体
B．杂交瘤细胞是B淋巴细胞癌变的结果
C．杂交瘤细胞既能大量增殖，又能产生抗体
D．单克隆抗体和传统方法生产的抗体化学本质不同
习题巩固
C
和骨髓瘤细胞融合形成
2.（2025·甘肃·高考真题）肿瘤坏死因子α（TNF-α）是一种细胞因子，高浓度时可以引发疾病。研究者利用细胞工程技术制备了TNF-α的单克隆抗体，用于治疗由TNF-α引发的疾病，制备流程如下图。下列叙述正确的是（　　）
A．①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞
B．②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞
C．③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞
D．④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测
习题巩固
B
骨髓
3.高危类型人乳头状瘤病毒（如HPV16型）的持续感染是宫颈癌发生的主要原因。为研制抗HPV16的单克隆抗体，科研人员以小鼠为实验材料设计了以下实验流程。下列叙述错误的是（ ）
A．过程①表示注射HPV16蛋白以诱导特异性B淋巴细胞的增殖
B．过程②、③筛选杂交瘤细胞用的培养基成分相同
C．过程④培养的杂交瘤细胞是经纯化的连续细胞株
D．过程⑤生产的单克隆抗体需要经纯化后才能使用
习题巩固
B
单克隆抗体的应用
03
探究新知
思考 讨论
三、单克隆抗体的应用
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10d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），尿液中会检出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）
单克隆抗体可作为诊断试剂
三、单克隆抗体的应用
(1)作诊断试剂——最广泛的应用
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。
结合同位素的单抗
荧光标记的单抗
优点：准确、高效、简易、快速。
抗HCG单克隆抗体
新型冠状病毒抗原检测
思考 讨论
三、单克隆抗体的应用
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。
抗体
药物
接头
细胞凋亡
ADC被细胞吞噬
单克隆抗体可以运载药物
三、单克隆抗体的应用
(2)运载药物
三、单克隆抗体的应用
(2)运载药物
“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、酶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。
“生物导弹”=单克隆抗体＋放射性同位素
或＋化学药物
或＋细胞毒素
单抗导向，药物为弹头
优点：位置准确、疗效高、副作用小。
三、单克隆抗体的应用
讨论
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。
三、单克隆抗体的应用
讨论
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。
三、单克隆抗体的应用
(3)用于治疗疾病
主要用于癌症治疗,如PD-1抗体或PD-L1抗体。
临床上主要用来治疗淋巴瘤的一种单克隆抗体药物。
利妥昔单抗是一种人鼠嵌合型单克隆抗体，能特异性地结合B细胞上CD20抗原，启动介导B细胞溶解的免疫反应。
习题巩固
1.（2025·新疆乌鲁木齐·一模）单克隆抗体在医学领域具有重要的应用价值。下列叙述错误的是（　　）
A．制备单克隆抗体需运用动物细胞培养技术，培养过程需要O2和CO2
B．制备单克隆抗体需运用动物细胞融合技术，并用选择培养基进行筛选
C．单克隆抗体能够准确地识别抗原的细微差异，可用作诊断试剂
D．单克隆抗体能精准地运载药物，但自身不能用于治疗疾病
D
习题巩固
2.（2024·广东惠州·模拟预测）治疗最凶险乳腺癌“HER2+”的抗体-药物偶联物（T-DM1）被纳入2023年医保目录名单。T-DM1由曲妥珠单抗、细胞毒性药物DM1偶联形成。T-DM1作用机制如下图，下列有关叙述错误的是（　　）
A.连接物在内环境中要保持稳定，在细
胞内能被断开
B.T-DM1中的抗体主要是发挥治疗效应，
杀伤靶细胞
C.经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细
胞不能直接生产单克隆抗体
D.利用同位素标记的曲妥珠单抗在乳腺
组织成像中可定位诊断肿瘤的位置
B
定位的作用
单克隆抗体的制备
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
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.单克隆抗体制备的过程
1.诊断试剂
2.运载药物
3.治疗疾病
课堂小结
动物
细胞 融合 技术 与单 克隆 抗体
练习与应用
04
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
一、概念检测
教材P51
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
教材P51
练习与应用
A
一、概念检测
二、拓展应用
1.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。
教材P51
练习与应用
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。
2.（2024·黑龙江大庆·一模）某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S（含有多个不同的抗原决定基，每一个抗原决定基能够刺激机体产生一种抗体）。为了建立一种灵敏、高效检测S蛋白的方法，研究人员采用杂交瘤技术制备了抗S单克隆抗体，过程如图。下列说法正确的是（ ）
A．用胃蛋白酶处理，使贴壁生长的
骨髓瘤细胞分散开
B．单克隆抗体A和单克隆抗体B都能
够特异性识别S蛋白
C．细胞融合后，第一次筛选需用96
孔板培养以获得单一类型杂交瘤细胞
D．抗体由浆细胞分泌，其化学本质
大多数为蛋白质，少数为RNA
练习与应用
B
胰蛋白酶
选择性培养基
3.下图所示为几项生物工程技术综合实验研究的流程图。下列相关叙述，不正确的是（ ）
A．整个流程运用的生物技术有动物细胞培养以及细胞融合等
B．过程①是诱导干细胞中基因选择性表达的结果
C．过程②得到的Z细胞还需要进行克隆化培养和抗体检测及多次筛选
D．②过程中需用纤维素酶处理
练习与应用
D
PEG融合法、电融合法或灭活的病毒诱导
(1)本实验中，小鼠注射的特定抗原应取自_______________。
练习与应用
4.为降低乳腺癌治疗药物的副作用，科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上，构建抗体—药物偶联物(ADC)，过程如图1所示。请回答下列问题：
人的乳腺癌细胞
(2)步骤①常用方法包括_____融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。
PEG
练习与应用
(3)步骤②的细胞必须经过步骤③克隆化培养和__________才能筛选得到符合要求的杂交瘤细胞，杂交瘤细胞的特点是__________________
______________。杂交瘤细胞可采用注射到小鼠腹腔内培养或进行_____培养的方式进行扩大培养。
抗体检测
既能大量增殖，又能
产生特定抗体
体外
(4)步骤④是将获得的a____________和b__________________这2部分，通过接头结合在一起，从而获得ADC。
单克隆抗体
治疗乳腺癌的药物
练习与应用
(5)研究发现，ADC在患者体内的作用如图2所示。
①ADC能降低乳腺癌治疗药物的副作用，是因为____________能精确地定位乳腺癌细胞，该过程依赖于_____________________反应。
②ADC进入乳腺癌细胞后，细胞中的溶酶体可将其______，释放出的药物最终作用于_______，可导致癌细胞凋亡。
单克隆抗体
特异性的抗原—抗体
水解
细胞核

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