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第三节　通过细胞融合可
产生具有新特性的细胞
[学习目标]
1.描述两个或多个动物细胞经诱导可融合形成一个细胞。
2.说明细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础。
知识梳理
一、两个或多个动物细胞经诱导可融合形成一个细胞
1.细胞融合的定义
在一些 的作用下,将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。
2.细胞融合的对象
融合因子
基因型相同
(2)不同种生物细胞间。
3.细胞融合的诱导因素及原理
(1)诱导因素: 处理、 或病毒诱导(常用灭活的
病毒)等。
(2)原理:在诱导因素的作用下,细胞膜会发生一定程度的损伤,细胞就可以实现相互粘连而融合在一起。
4.细胞融合的应用
通过细胞融合可以产生具有新特性的细胞,该技术已经成为研究细胞遗传、
、肿瘤等的重要手段,如利用细胞融合可进行基因定位。
聚乙二醇
电脉冲融合
仙台
细胞免疫
【易错判断】
(1)动物细胞融合的目的是获得具有双亲遗传特性的新个体。(　 　)
×
提示:动物细胞融合的结果仍是细胞,不能得到个体。
(2)聚乙二醇只能诱导植物原生质体融合,不能诱导动物细胞融合。(　　 )
×
提示:聚乙二醇也能诱导动物细胞融合。
(3)植物体细胞杂交和动物细胞融合的原理中都用到细胞膜的流动性。(　 )
(4)若将两种细胞放置于培养基中,仅考虑两两细胞融合,融合方式共有3种融合类型。(　 　)
√
√
二、细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础
1.传统获得抗体的方法
(1)方法:在给动物注射相应抗原后从其 中进行分离提取。
(2)缺点:多种抗体混合在一起, 。
2.单克隆抗体
(1)概念:由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的 。
血清
特异性差
单一型抗体分子
(2)制备原理。
①B淋巴细胞的特点:每一种B淋巴细胞只 。
②骨髓瘤细胞的特点:具有 能力。
③寿命有限的 与具有无限繁殖能力的 融合,经筛选后就可以获得既能产生特异性抗体,又能在正常培养条件下进行无限增殖的 。
产生一种特异的抗体
无限繁殖
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
(3)制备过程。
B淋巴
杂交瘤
(4)优点: ,可大量制备,在应用时具有 、灵敏度高的特点。
(5)应用。
①将其作为 ,研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。
②用单克隆抗体可以快捷、准确地 和治疗一些疾病。
③将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的 上,单克隆抗体就会像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞,专一地杀死肿瘤细胞,这样就避免了抗癌药物在消灭肿瘤细胞的同时对人体正常细胞的损伤。
纯度高
特异性强
特异性的探针
诊断
单克隆抗体
【易错判断】
(1)制备单克隆抗体的依据是每种B淋巴细胞只能产生一种特异的抗体,骨髓瘤细胞能无限增殖。两者融合的细胞能够无限增殖并且产生特异性抗体。
(　 　)
(2)制备单克隆抗体主要用到的动物细胞工程技术手段有动物细胞融合、动物细胞培养等。(　 　)
√
√
(3)用特定的抗原对小鼠进行免疫后,从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。
(　 　)
×
提示:小鼠的脾脏中存在多种B淋巴细胞。
(4)利用单克隆抗体可以对体内的肿瘤进行定位,但不能用于治疗疾病。
(　 　)
×
提示:单克隆抗体可以用于治疗某些疾病。
任务突破
任务1　概述诱导动物细胞融合的诱导因素及融合的原理
阅读教材相关内容,归纳动物细胞融合的原理、方法、过程及应用等。
原理 细胞膜的流动性
诱导融合 的方法 ①化学方法: 处理;
②物理方法: ;
③生物方法:
融合过程
聚乙二醇
电脉冲融合
病毒诱导
过程描述 (1)动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合;
(2) 是细胞融合的先导,在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性;
(3)细胞融合的实质是 ,动物细胞融合完成的标志是
融合细胞 的特点 杂交细胞具有两个细胞的遗传信息
应用 通过检测特定染色体丢失与特定基因表达产物(蛋白质)减少的对应关系进行 ;制备
细胞膜融合
核融合
两个或多个
细胞核融合为一个细胞核
基因的定位
单克隆抗体
[素养提升]
动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞的增殖
融合前处理 先除去细胞壁 先使细胞分散开
使用的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
诱导手段 物理法:电刺激、离心、振荡 化学法:聚乙二醇融合法 除物理法和化学法外,也可用灭活的病毒诱导
结果 杂种植株 杂交细胞
应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体
[迁移应用]
1.(杭州六县九校高二期中)科研人员将两种不同的杂交瘤细胞融合得到双杂交瘤细胞AB,双杂交瘤细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,产生双特异性抗体AB,如图所示。下列说法错误的是(　 　)
A.可用聚乙二醇诱导杂交瘤细胞A和B融合
B.可利用抗体检测筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞
C.双杂交瘤细胞AB无需识别α、β抗原就能产生双特异性抗体
D.双杂交瘤细胞AB传代培养时需用机械的方法或胰蛋白酶处理
D
解析:诱导杂交瘤细胞A和B融合可以用电脉冲融合法、聚乙二醇诱导融合法和灭活病毒诱导法;可利用抗体检测(抗原-抗体杂交法)筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞;双杂交瘤细胞AB由杂交瘤细胞A和杂交瘤细胞B融合而来,本身就能产生相应抗体,无需识别α、β抗原就能产生双特异性抗体;双杂交瘤细胞AB不会出现接触抑制现象,传代培养时无需用机械的方法或胰蛋白酶处理。
2.人和鼠细胞融合形成的杂种细胞中人的染色体逐代丢失,经过几个细胞世代后会达到相对稳定的状态,这时的杂种细胞含有小鼠的全套染色体和人的一条或多条染色体,通过某基因产物与人的染色体是否共存就可以进行基因定位。
项目 杂种细胞系
A B C D
人体基因 a + - - +
b - + - +
c + - - +
d + + + -
人染色体 1 - + - +
2 + - - +
3 - - - +
下列叙述错误的是(　 　)
A.b在1号染色体上
B.a在2号染色体上
C.d不在1、2、3号染色体上
D.c在3号染色体上
D
解析:根据A、B和C细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知,b基因位于1号染色体上,a、c基因位于2号染色体上;根据C细胞系和D细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知,C细胞系中人的1、2、3号染色体均不含有,但检测到了d基因;而D细胞系含有人的1、2、3号染色体,却未检测到d基因,说明d基因不在1、2、3号染色体上。
任务2　概述利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程及应用
阅读下列材料,分析相关问题。
科学家研发的针对新型冠状病毒有效的单克隆抗体,可有效治疗新型冠状病毒感染。如图是单克隆抗体制备流程示意图。
(1)上述实验前必须给小鼠注射减毒或灭活的新型冠状病毒抗原,注射抗原的目的是 。
(2)骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞融合,诱导融合的方法除了电脉冲融合外,还有 。细胞融合完成后,融合体系中有
(只考虑两两融合)种杂交细胞。
诱导小鼠产生能够分泌抗新型冠状病毒抗体的B淋巴细胞
聚乙二醇处理或灭活的病毒诱导
3
(3)单克隆抗体制备一般要经过两次筛选。利用HAT培养基进行筛选①,能在该培养基上长期正常生长的细胞的特点是
。因为小鼠生存环境中存在多种抗原,可能激活 细胞,还需经过筛选②才能获得产生特定抗体的杂交瘤细胞,筛选所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。
(4)单克隆抗体的主要用途有 (至少举出两例)。
既能迅速大量繁殖,又能产生
抗体
多种B淋巴
用作诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物
[素养提升]
1.单克隆抗体制备过程的几个问题分析
(1)对动物免疫处理的原因:B淋巴细胞要经过免疫过程即接触抗原,增殖分化为有特异性免疫功能的 B淋巴细胞,才能产生相应的抗体,所以与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是效应B细胞。
(2)在单克隆抗体制备过程中,一般有两次筛选过程,具体分析如下:
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杂交细胞,另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择培养基获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的
细胞
筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(3)杂交瘤细胞不仅具有效应B细胞产生特异性抗体的能力,还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下无限增殖的能力,从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点,大量生产单克隆抗体。
2.HAT培养基与杂交瘤细胞的筛选
(1)HAT培养基定义:指含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)三种关键成分的细胞培养基。
(2)细胞内的DNA合成途径。
①主要途径:由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,叶酸作为重要的辅酶参与这一合成过程。
②辅助途径:利用次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)和胸腺嘧啶核苷激酶(TK)催化次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷合成DNA。
(3)利用HAT培养基筛选杂交瘤细胞。
①经融合后细胞将以多种形式出现:融合的B淋巴细胞-瘤细胞、融合的B淋巴细胞-B淋巴细胞、融合的瘤细胞-瘤细胞、未融合的B淋巴细胞、未融合的瘤细胞以及细胞的多聚体形式等。正常的B淋巴细胞在培养基中仅存活5～7天,无需特别筛选;细胞的多聚体形式也容易死去,未融合的瘤细胞则需进行特别的筛选去除。
②融合所用的瘤细胞是经毒性培养基选出的HGPRT-细胞株,即为缺少DNA辅助途径的瘤细胞,即只有DNA合成主要途径。效应B细胞虽不增殖,但有两条DNA合成途径。
③氨基蝶呤是叶酸的拮抗剂,可阻断瘤细胞利用正常途径合成DNA。HAT培养基中含有氨基蝶呤时,细胞只有辅助途径,所以必须供给次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷。杂交瘤细胞的主要途径被氨基蝶呤阻断,但可通过辅助途径利用培养基中次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷为原料进行合成,而缺失辅助途径的瘤细胞及瘤细胞与瘤细胞融合的细胞,失去增殖能力,从而选择出杂交瘤细胞。
[迁移应用]
3.(名校协作体高三开学考)关于制备单克隆抗体的过程,下列叙述错误的是
(　 　)
A.为获得足量相应的B淋巴细胞,可多次给小鼠注射特定抗原
B.细胞融合前,已免疫的脾细胞不需要经过原代培养扩大
C.用聚乙二醇诱导细胞融合后,可加入过量培养基终止融合
D.杂交瘤细胞在体外培养时,常会发生接触抑制现象
D
解析:制备单克隆抗体的过程中,需反复向小鼠体内注射特定抗原,刺激相应B淋巴细胞的产生;一般认为,已免疫的脾细胞(含浆细胞)中已含足够数量的能产生特异性抗体的细胞,不需要通过原代培养扩大细胞数量,高度分化的细胞也不能通过原代培养扩大细胞数量;通过添加适宜浓度的聚乙二醇进行融合,在融合一定时间后,加入过量的培养基进行稀释,稀释的目的是降低聚乙二醇浓度,使其失去促融作用;杂交瘤细胞培养时不会出现接触抑制现象。
4.(钱塘联盟高二期中)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。如图是抗HCG单克隆抗体制备的流程图。
下列相关叙述正确的是(　 　)
A.HAT培养基上筛选得到的杂交瘤细胞可直接用于生产单克隆抗体
B.选出产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞后,可将其注入小鼠体内扩大培养
C.单克隆抗体制备过程中的两次筛选,其原理及所需培养基成分均相同
D.该单克隆抗体制备过程中的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞间存在免疫排斥
B
解析:HAT培养基上筛选得到的杂交瘤细胞需要进行多次克隆化培养和抗体检测,获得产生特异性抗体的杂交瘤细胞再用于生产单克隆抗体;选出产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞后,可将其注入小鼠体内扩大培养,或者体外培养;单克隆抗体制备过程中首先在HAT培养基上进行筛选获得杂交瘤细胞,然后再克隆化培养和抗体检测,其原理及所需培养基成分不完全相同;免疫排斥是机体对异体细胞、组织或器官通过特异性免疫应答使其破坏的过程,两个细胞间不存在免疫排斥。
课堂小结第三节　通过细胞融合可产生具有新特性的细胞
素养测练
对点达标练
题组一　动物细胞融合
1.下列不属于细胞融合技术应用的是(　D　)
A.细胞遗传与细胞免疫的研究
B.基因定位
C.单克隆抗体的制备
D.濒危动物的克隆
解析:细胞遗传与细胞免疫的研究属于细胞融合技术的应用;通过检测特定染色体丢失与特定基因产物减少的对应关系,可进行基因定位;单克隆抗体的制备属于细胞融合技术的应用;克隆濒危动物是体细胞核移植技术的应用,不属于细胞融合技术的应用。
2.下列关于动物细胞融合技术的说法,错误的是(　C　)
A.动物细胞融合技术能克服远缘杂交不亲和的障碍
B.动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础
C.动物细胞融合技术可用于培育新物种
D.动物细胞融合技术可以生产杂交细胞
解析:动物细胞融合技术能克服远缘杂交不亲和的障碍;动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础;动物体细胞的全能性受到限制,动物细胞融合形成的杂交细胞目前还不能用于培育新物种;动物细胞融合技术可以生产杂交细胞。
3.下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交技术的比较中,正确的一项是(　C　)
A.两项技术所遵循的原理完全相同
B.诱导融合的方法完全相同
C.两项技术都能形成杂交细胞
D.两项技术的应用完全相同
解析:两者的原理不完全相同,动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性和细胞增殖,而植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性;诱导融合的方法不完全相同,诱导动物细胞融合可以用灭活的病毒,而植物体细胞杂交中不能用灭活的病毒诱导融合;动物细胞融合和植物体细胞杂交都能形成杂交细胞;动物细胞融合主要用于制备单克隆抗体,植物体细胞杂交是为了培育植物新品种。
题组二　制备单克隆抗体
4.(宁波二模)利用细胞融合技术可以制备单克隆抗体,下列关于该过程的叙述正确的是(　D　)
A.杂交瘤细胞能无限增殖,无需进行传代培养
B.利用抗原抗体反应即可筛选出杂交瘤细胞
C.外界抗原多次刺激动物可以提高动物体内杂交瘤细胞的数量
D.体外培养杂交瘤细胞需提供CO2以维持培养液的pH
解析:杂交瘤细胞需要传代培养;利用HAT培养基可以筛选出杂交瘤细胞;动物体内无法形成杂交瘤细胞。
5.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%。现需制备抗大熊猫催乳素单克隆抗体,下列操作错误的是(　A　)
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.将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养
解析:各种动物的催乳素结构存在种间差异,用不同动物的催乳素多次免疫小鼠,会产生多种浆细胞,现需制备抗大熊猫催乳素单克隆抗体,需用大熊猫的催乳素多次免疫小鼠;将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合处理,对融合操作后的所有细胞进行培养,再从中进行筛选;在液体培养基中进行多次筛选,可以获得能产生抗大熊猫催乳素抗体的杂交瘤细胞;将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖,可以获得大量的单克隆抗体。
6.(会稽联盟高二期中)杂交瘤技术制备单克隆抗体的基本操作步骤如图所示,下列叙述错误的是(　B　)
A.甲细胞主要是从已用某种抗原免疫的小鼠脾脏中分离出的B淋巴细胞
B.①中可加入聚乙二醇促进细胞融合,得到的全部为杂交瘤细胞
C.杂交瘤细胞产生的单克隆抗体特异性强、灵敏度高
D.③过程是筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞
解析:分析图可知,用杂交瘤技术制备单克隆抗体过程中,首先给小鼠注射抗原后,提取甲细胞,并与骨髓瘤细胞融合,故甲细胞为经免疫处理的小鼠脾脏中分离出的B淋巴细胞;①过程表示细胞融合过程,可加入聚乙二醇以促进细胞融合,但经融合得到的不一定全部为杂交瘤细胞,还有自身融合的细胞、未融合的细胞等;杂交瘤细胞产生的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点;③过程表示用抗体检测筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
7.(舟山高二月考)图为抗体药物偶联物(ADC)形成和作用过程示意图,其中①②③表示细胞。下列叙述错误的是(　A　)
A.注射抗原只引起体液免疫
B.筛选出②需要用选择培养基
C.筛选出③需要克隆化培养
D.ADC能选择性杀伤肿瘤细胞
解析:注射抗原能引起机体产生体液免疫和细胞免疫;第1次筛选的目的是筛选出②杂交瘤细胞,需要用选择培养基;第2次筛选的目的是筛选出③能产生所需抗体的杂交瘤细胞,需要克隆化培养和单一抗体检测;抗体药物偶联物(ADC)包括单克隆抗体和药物等,抗原和抗体的结合具有特异性,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。
8.(山海协作体高二期中)科研人员以甲型H1N1流感病毒的HA蛋白为抗原对小鼠进行免疫,取其脾脏的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,获得产生抗HA蛋白抗体的杂交瘤细胞。下列叙述错误的是(　D　)
A.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞1∶1混合后,发生融合的细胞不全是杂交瘤细胞
B.选择培养基上获得的杂交瘤细胞可能产生抗HA蛋白抗体
C.可在培养液中添加一定量的抗生素,以防止杂交瘤细胞培养过程中的污染
D.抗HA蛋白抗体特异性强、灵敏度高,可广泛用于各种流感病毒的检测
解析:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞1∶1混合后,发生融合的细胞不全是杂交瘤细胞,还有B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合等;科研人员以甲型H1N1流感病毒的HA蛋白为抗原对小鼠进行免疫,脾脏的B淋巴细胞中可能有已免疫的能产生抗HA蛋白抗体的B淋巴细胞,选择培养基上获得的杂交瘤细胞可能产生抗HA蛋白抗体;可在培养液中添加一定量的抗生素,以防止杂交瘤细胞培养过程中的污染,因为抗生素可以抑制杂菌污染,从而创造无菌环境;抗HA蛋白抗体特异性强、灵敏度高,因而可用于甲型H1N1流感病毒的检测,但抗原抗体结合有特异性,不能用于其他流感病毒的检测。
9.(强基联盟高三3月联考)甲胎蛋白(AFP)与肝癌的发生密切相关,临床上主要利用甲胎蛋白作为原发性肝癌的血清标志物,用于其诊断及疗效监测,某研究小组为制备抗AFP的单克隆抗体,其设计流程如图所示,其中杂交瘤细胞可以利用HAT培养基筛选(HAT培养基是含次黄嘌呤、氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷的培养基)。下列叙述错误的是(　B　)
A.过程①需要用HAT培养基和检测的抗原多次筛选
B.过程②中会表现出细胞贴壁生长和接触抑制现象
C.克隆培养杂交瘤细胞的关键是由单个杂交瘤细胞培养而来
D.杂交瘤细胞多次传代培养后,用AFP检测可能会表现阴性反应
解析:根据题意,过程①需要用HAT培养基和检测的抗原多次筛选,选出产生抗AFP抗体的杂交瘤细胞;因过程②是杂交瘤细胞的克隆化培养过程,能无限增殖,没有贴壁生长和接触抑制现象;克隆培养的实质就是单细胞繁殖系,故克隆培养杂交瘤细胞的关键是由单个杂交瘤细胞培养而来;杂交瘤细胞多次传代培养后,也可能会发生染色体丢失等变异,因此用AFP检测可能会表现阴性反应。
10.如图1为普通抗癌药物和生物导弹作用特点,图2为我国科学家设计的单克隆抗体偶联药物(ADC)作用机制。请分析回答下列问题。
(1)治疗癌症的生物导弹由　　　　　　　　组成,分子标靶治疗药物主要依靠细胞膜上的　　　　区分正常细胞和癌细胞,其中的单克隆抗体所起的作用是　 　。
(2)由图2可以看出,携带药物的单克隆抗体偶联药物(ADC)进入细胞的方式为　　　　,该过程消耗的能量直接由　　　　 　　提供。药物能引起癌细胞凋亡,细胞凋亡是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)单克隆抗体制备中至少需要经过　　次细胞筛选,结合图1、图2可以看出,与常规抗癌药物相比,利用单克隆抗体制备的生物导弹治疗癌症具有的明显优点是　
　。
解析:(1)依据题意可知,生物导弹是由单克隆抗体和药物两部分组成的;细胞膜上具有识别功能的结构是糖蛋白;单克隆抗体能够将毒素或药物定向带到癌细胞部位,实现定点清除癌细胞。
(2)单克隆抗体偶联药物(ADC)是一种大分子蛋白质,进入细胞的方式为胞吞,消耗ATP。细胞凋亡是指严格受基因调控的死亡。
(3)单克隆抗体制备过程中,需要先筛选出杂交瘤细胞,然后筛选出能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞,因此至少要经过2次筛选。与常规抗癌药物比较,利用单克隆抗体制备的生物导弹治疗癌症的优点是不损伤正常细胞,疗效高、毒副作用小。
答案:(1)单克隆抗体和药物　受体(或糖蛋白)　将药物定向运输到癌细胞原位而发挥
作用
(2)胞吞　ATP　严格受基因调控的死亡
(3)2　不损伤正常细胞,疗效高、毒副作用小
综合提升练
11.(A9协作体高二期中)研究表明,髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种免疫抑制受体,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用。因此,抗TREM2抗体药物有望提高肿瘤免疫疗法的疗效。如图为抗TREM2单克隆抗体的制备流程图,下列叙述正确的是(　B　)
A.正常条件下,已免疫的B淋巴细胞也可以无限增殖
B.步骤②可使用灭活的病毒,在病毒的作用下,细胞膜会发生一定程度的损伤
C.步骤③和④的培养孔中均含有TREM2蛋白,依据的原理都是抗原抗体杂交
D.步骤⑥培养瓶需要置于含有95% CO2和5%空气的混合气体中培养
解析:正常条件下,已免疫的B淋巴细胞高度分化,不能无限增殖;步骤②可使用灭活的病毒诱导后让骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,灭活的病毒仍然具有一定的毒性和侵染性,在病毒的作用下,细胞膜表面会发生一定程度的损伤,但是伤害程度一般不大;步骤③是特定培养基筛选杂交瘤细胞,步骤④是抗原抗体杂交;步骤⑥培养瓶需要置于含有95%空气和5% CO2的混合气体中培养。
12.HCG是女性怀孕后滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。有关叙述正确的是(　C　)
A.体外培养单个B淋巴细胞也可以获得大量抗HCG的单克隆抗体
B.多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞
C.过程③产生的细胞集落a～d既能大量繁殖,又能产生抗体
D.图中细胞集落c可用于扩大化培养生产抗HCG单克隆抗体
解析:体外培养的单个B淋巴细胞无法无限增殖,不一定能产生符合需求的融合细胞;多孔玻璃板中有三种细胞,即未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞以及杂交瘤细胞;图中a～d是经过筛选的杂交瘤细胞,所以既能大量繁殖,又能产生抗体;a能够产生阳性反应,故可用于大规模培养,生产抗HCG单克隆抗体。
13.(台州十校高二期中)Ⅰ.为降低人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。
图1
(1)本实验中,小鼠注射的特定抗原应取自　　　　　　　。
(2)步骤②是选择出杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的特点是　　　　　　　　　　 　　　　,步骤③中对于抗体检测呈　　　　性的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化培养,克隆化培养使每个孔内不多于一个细胞,达到单个克隆培养的目的。
(3)请写出单克隆抗体的优点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(请至少答出两点)。
(4)体外培养杂交瘤细胞应置于　　　　培养箱中,动物细胞培养过程为避免代谢产物的毒害作用,需要　 　。
Ⅱ.目前,临床上癌症治疗的方法一般是先通过手术切除肿瘤,为杀死体内残留的癌细胞,在手术后进行化疗。有研究小组从资料上获知:二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。由此推测:二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖,可作为一种癌症的化疗药物,并就此问题设计实验进行了探究。
实验材料:肝部长有肿瘤的小鼠,不同浓度的二氯二乙胺溶液,蒸馏水,生理盐水,含有全部营养物质的细胞培养液,显微镜,血细胞计数板,试管,吸管,培养皿,等等。
(5)请你帮助该研究小组设计实验思路(具体操作细节不做要求)。
a.取洁净的培养皿一个,加入适量培养液,从小鼠肝部切取肿瘤组织,剪碎,并用　　　　　　处理,使其分散开来,置于培养皿中培养;
b.取洁净的试管5支,编号A、B、C、D、E,并在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,E号培养基加入等量的生理盐水;
c.从培养皿中吸取等量的培养液置于A～E号试管中,振荡后,在　　　　　　　　　条件下培养一段时间;
d.从摇匀的5支试管中吸取适量的培养液置于　　　 　　　上,在显微镜下计数,记录数据。
(6)实验结果如下:
实验组别 A B C D E
二氯二乙胺 浓度(mg/mL) 0.1 0.2 0.3 0.4 0
细胞数目 (个/mL) 320 275 186 96 560
根据实验结果,你能得出的结论:第一,　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　;
第二,　 　。
(7)图1步骤④是将获得的单克隆抗体和治疗乳腺癌的药物,通过接头结合在一起,从而获得ADC。研究发现,ADC在患者体内的作用如图2所示。
图2
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　　　　　　　　　的原理。
②据图2可知ADC进入乳腺癌细胞后,细胞中的溶酶体可将其水解,释放出的药物最终作于　　　　可导致癌细胞凋亡。
解析:(1)本实验目的是生产治疗乳腺癌的抗体药物偶联物,故应给小鼠注射的特定抗原应取自人的乳腺癌细胞,从而引起小鼠发生特异性免疫,保证能从体内获得产生相应抗体的B淋巴细胞。
(2)步骤②中初步筛选出的杂交瘤细胞,具有既能无限增殖,又能产生特异性抗体的特点,步骤③中对于抗体检测呈阳性(说明该杂交瘤细胞产生的是抗乳腺癌抗原的抗体)的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化培养,克隆化培养使每个孔内不多于一个细胞,达到单个克隆培养的目的。
(3)单克隆抗体具有纯度高、可大量制备、特异性强、灵敏度高的优点。
(4)体外培养杂交瘤细胞应置于CO2恒温培养箱中,动物细胞培养过程为避免代谢产物的毒害作用,需要定期更换培养液。
(5)a.胰蛋白酶能水解细胞表面的蛋白质,使组织细胞分散开,所以动物细胞培养常用胰蛋白酶处理。
b.实验目的是研究二氯二乙胺作为化疗药物的适宜浓度,实验设置应遵循对照原则,所以取洁净的试管5支,编号A、B、C、D、E,根据表格中数据可知,应在A～D号试管中分别加入等量的 0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.3 mg/mL、0.4 mg/mL的二氯二乙胺溶液,E号试管中加入等量的生理盐水,和前4支试管进行对照。
c.其他无关变量应相同且适宜,故从培养皿中吸取等量的培养液置于A～E号试管中,振荡后,在相同且适宜条件下培养一段时间。
d.从摇匀的5支试管中吸取适量的培养液置于血细胞计数板上,在显微镜下计数,记录数据。
(6)根据表格数据可知,与E组相比,前4组的细胞数目均减少,且随着二氯二乙胺浓度的增加,细胞数量越来越少,因此可说明在一定范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖;且在一定范围内,随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强。
(7)①由于单克隆抗体通过特异性的抗原抗体反应,能精确地定位乳腺癌细胞,因此ADC能降低乳腺癌治疗药物的副作用。
②ADC进入乳腺癌细胞后,细胞中的溶酶体释放水解酶可将其水解,释放出的药物最终作用于细胞核,可导致癌细胞凋亡。
答案:(1)人乳腺癌细胞
(2)既能无限增殖,又能产生特异性抗体　阳
(3)纯度高、可大量制备、特异性强、灵敏度高
(4)CO2　定期更换培养液
(5)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　A～D号试管分别加等量的0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、
0.3 mg/mL、0.4 mg/mL的二氯二乙胺溶液　相同且适宜　血细胞计数板
(6)在一定范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖　在一定范围内,随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强
(7)①单克隆抗体　抗原抗体特异性结合　②细胞核第三节　通过细胞融合可产生具有新特性的细胞
学习目标
1.描述两个或多个动物细胞经诱导可融合形成一个细胞。
2.说明细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础。
一、两个或多个动物细胞经诱导可融合形成一个细胞
1.细胞融合的定义
在一些融合因子的作用下,将两个或两个以上的细胞合并成一个细胞的技术。
2.细胞融合的对象
(1)同种生物细胞之间
(2)不同种生物细胞间。
3.细胞融合的诱导因素及原理
(1)诱导因素:聚乙二醇处理、电脉冲融合或病毒诱导(常用灭活的仙台病毒)等。
(2)原理:在诱导因素的作用下,细胞膜会发生一定程度的损伤,细胞就可以实现相互粘连而融合在一起。
4.细胞融合的应用
通过细胞融合可以产生具有新特性的细胞,该技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤等的重要手段,如利用细胞融合可进行基因定位。
【易错判断】
(1)动物细胞融合的目的是获得具有双亲遗传特性的新个体。(　×　)
提示:动物细胞融合的结果仍是细胞,不能得到个体。
(2)聚乙二醇只能诱导植物原生质体融合,不能诱导动物细胞融合。(　×　)
提示:聚乙二醇也能诱导动物细胞融合。
(3)植物体细胞杂交和动物细胞融合的原理中都用到细胞膜的流动性。(　√　)
(4)若将两种细胞放置于培养基中,仅考虑两两细胞融合,融合方式共有3种融合类型。(　√　)
二、细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础
1.传统获得抗体的方法
(1)方法:在给动物注射相应抗原后从其血清中进行分离提取。
(2)缺点:多种抗体混合在一起,特异性差。
2.单克隆抗体
(1)概念:由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子。
(2)制备原理。
①B淋巴细胞的特点:每一种B淋巴细胞只产生一种特异的抗体。
②骨髓瘤细胞的特点:具有无限繁殖能力。
③寿命有限的B淋巴细胞与具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合,经筛选后就可以获得既能产生特异性抗体,又能在正常培养条件下进行无限增殖的杂交瘤细胞。
(3)制备过程。
(4)优点:纯度高,可大量制备,在应用时具有特异性强、灵敏度高的特点。
(5)应用。
①将其作为特异性的探针,研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及功能。
②用单克隆抗体可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。
③将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上,单克隆抗体就会像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞,专一地杀死肿瘤细胞,这样就避免了抗癌药物在消灭肿瘤细胞的同时对人体正常细胞的损伤。
【易错判断】
(1)制备单克隆抗体的依据是每种B淋巴细胞只能产生一种特异的抗体,骨髓瘤细胞能无限增殖。两者融合的细胞能够无限增殖并且产生特异性抗体。(　√　)
(2)制备单克隆抗体主要用到的动物细胞工程技术手段有动物细胞融合、动物细胞培养等。(　√　)
(3)用特定的抗原对小鼠进行免疫后,从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。(　×　)
提示:小鼠的脾脏中存在多种B淋巴细胞。
(4)利用单克隆抗体可以对体内的肿瘤进行定位,但不能用于治疗疾病。(　×　)
提示:单克隆抗体可以用于治疗某些疾病。
任务1　概述诱导动物细胞融合的诱导因素及融合的原理
　阅读教材相关内容,归纳动物细胞融合的原理、方法、过程及应用等。
原理 细胞膜的流动性
诱导融合 的方法 ①化学方法:聚乙二醇处理; ②物理方法:电脉冲融合; ③生物方法:病毒诱导
融合过程
过程描述 (1)动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合; (2)细胞膜融合是细胞融合的先导,在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性; (3)细胞融合的实质是核融合,动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核
融合细胞 的特点 杂交细胞具有两个细胞的遗传信息
应用 通过检测特定染色体丢失与特定基因表达产物(蛋白质)减少的对应关系进行基因的定位;制备单克隆抗体
素养提升
动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞的增殖
融合前处理 先除去细胞壁 先使细胞分散开
使用的酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
续　表
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
诱导手段 物理法:电刺激、离心、振荡 化学法:聚乙二醇融合法 除物理法和化学法外,也可用灭活的病毒诱导
结果 杂种植株 杂交细胞
应用 培育植物新品种 主要用于制备单克隆抗体
迁移应用
1.(杭州六县九校高二期中)科研人员将两种不同的杂交瘤细胞融合得到双杂交瘤细胞AB,双杂交瘤细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,产生双特异性抗体AB,如图所示。下列说法错误的是(　D　)
A.可用聚乙二醇诱导杂交瘤细胞A和B融合
B.可利用抗体检测筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞
C.双杂交瘤细胞AB无需识别α、β抗原就能产生双特异性抗体
D.双杂交瘤细胞AB传代培养时需用机械的方法或胰蛋白酶处理
解析:诱导杂交瘤细胞A和B融合可以用电脉冲融合法、聚乙二醇诱导融合法和灭活病毒诱导法;可利用抗体检测(抗原-抗体杂交法)筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞;双杂交瘤细胞AB由杂交瘤细胞A和杂交瘤细胞B融合而来,本身就能产生相应抗体,无需识别α、β抗原就能产生双特异性抗体;双杂交瘤细胞AB不会出现接触抑制现象,传代培养时无需用机械的方法或胰蛋白酶处理。
2.人和鼠细胞融合形成的杂种细胞中人的染色体逐代丢失,经过几个细胞世代后会达到相对稳定的状态,这时的杂种细胞含有小鼠的全套染色体和人的一条或多条染色体,通过某基因产物与人的染色体是否共存就可以进行基因定位。下列叙述错误的是(　D　)
项目 杂种细胞系
A B C D
人体基因 a + - - +
b - + - +
c + - - +
d + + + -
人染色体 1 - + - +
2 + - - +
3 - - - +
A.b在1号染色体上
B.a在2号染色体上
C.d不在1、2、3号染色体上
D.c在3号染色体上
解析:根据A、B和C细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知,b基因位于1号染色体上,a、c基因位于2号染色体上;根据C细胞系和D细胞系中基因产物与人的染色体的共存情况对照可知,C细胞系中人的1、2、3号染色体均不含有,但检测到了d基因;而D细胞系含有人的1、2、3号染色体,却未检测到d基因,说明d基因不在1、2、3号染色体上。
任务2　概述利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程及应用
阅读下列材料,分析相关问题。
科学家研发的针对新型冠状病毒有效的单克隆抗体,可有效治疗新型冠状病毒感染。如图是单克隆抗体制备流程示意图。
(1)上述实验前必须给小鼠注射减毒或灭活的新型冠状病毒抗原,注射抗原的目的是诱导小鼠产生能够分泌抗新型冠状病毒抗体的B淋巴细胞。
(2)骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞融合,诱导融合的方法除了电脉冲融合外,还有聚乙二醇处理或灭活的病毒诱导。细胞融合完成后,融合体系中有3(只考虑两两融合)种杂交细胞。
(3)单克隆抗体制备一般要经过两次筛选。利用HAT培养基进行筛选①,能在该培养基上长期正常生长的细胞的特点是既能迅速大量繁殖,又能产生抗体。因为小鼠生存环境中存在多种抗原,可能激活多种B淋巴细胞,还需经过筛选②才能获得产生特定抗体的杂交瘤细胞,筛选所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。
(4)单克隆抗体的主要用途有用作诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物(至少举出两例)。
素养提升
1.单克隆抗体制备过程的几个问题分析
(1)对动物免疫处理的原因:B淋巴细胞要经过免疫过程即接触抗原,增殖分化为有特异性免疫功能的 B淋巴细胞,才能产生相应的抗体,所以与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是效应B细胞。
(2)在单克隆抗体制备过程中,一般有两次筛选过程,具体分析如下:
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杂交细胞,另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择培养基获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(3)杂交瘤细胞不仅具有效应B细胞产生特异性抗体的能力,还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下无限增殖的能力,从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点,大量生产单克隆抗体。
2.HAT培养基与杂交瘤细胞的筛选
(1)HAT培养基定义:指含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)三种关键成分的细胞培养基。
(2)细胞内的DNA合成途径。
①主要途径:由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,叶酸作为重要的辅酶参与这一合成过程。
②辅助途径:利用次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)和胸腺嘧啶核苷激酶(TK)催化次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷合成DNA。
(3)利用HAT培养基筛选杂交瘤细胞。
①经融合后细胞将以多种形式出现:融合的B淋巴细胞-瘤细胞、融合的B淋巴细胞-B淋巴细胞、融合的瘤细胞-瘤细胞、未融合的B淋巴细胞、未融合的瘤细胞以及细胞的多聚体形式等。正常的B淋巴细胞在培养基中仅存活5～7天,无需特别筛选;细胞的多聚体形式也容易死去,未融合的瘤细胞则需进行特别的筛选去除。
②融合所用的瘤细胞是经毒性培养基选出的HGPRT-细胞株,即为缺少DNA辅助途径的瘤细胞,即只有DNA合成主要途径。效应B细胞虽不增殖,但有两条DNA合成途径。
③氨基蝶呤是叶酸的拮抗剂,可阻断瘤细胞利用正常途径合成DNA。HAT培养基中含有氨基蝶呤时,细胞只有辅助途径,所以必须供给次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷。杂交瘤细胞的主要途径被氨基蝶呤阻断,但可通过辅助途径利用培养基中次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷为原料进行合成,而缺失辅助途径的瘤细胞及瘤细胞与瘤细胞融合的细胞,失去增殖能力,从而选择出杂交瘤细胞。
迁移应用
3.(名校协作体高三开学考)关于制备单克隆抗体的过程,下列叙述错误的是(　D　)
A.为获得足量相应的B淋巴细胞,可多次给小鼠注射特定抗原
B.细胞融合前,已免疫的脾细胞不需要经过原代培养扩大
C.用聚乙二醇诱导细胞融合后,可加入过量培养基终止融合
D.杂交瘤细胞在体外培养时,常会发生接触抑制现象
解析:制备单克隆抗体的过程中,需反复向小鼠体内注射特定抗原,刺激相应B淋巴细胞的产生;一般认为,已免疫的脾细胞(含浆细胞)中已含足够数量的能产生特异性抗体的细胞,不需要通过原代培养扩大细胞数量,高度分化的细胞也不能通过原代培养扩大细胞数量;通过添加适宜浓度的聚乙二醇进行融合,在融合一定时间后,加入过量的培养基进行稀释,稀释的目的是降低聚乙二醇浓度,使其失去促融作用;杂交瘤细胞培养时不会出现接触抑制现象。
4.(钱塘联盟高二期中)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。如图是抗HCG单克隆抗体制备的流程图。下列相关叙述正确的是(　B　)
A.HAT培养基上筛选得到的杂交瘤细胞可直接用于生产单克隆抗体
B.选出产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞后,可将其注入小鼠体内扩大培养
C.单克隆抗体制备过程中的两次筛选,其原理及所需培养基成分均相同
D.该单克隆抗体制备过程中的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞间存在免疫排斥
解析:HAT培养基上筛选得到的杂交瘤细胞需要进行多次克隆化培养和抗体检测,获得产生特异性抗体的杂交瘤细胞再用于生产单克隆抗体;选出产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞后,可将其注入小鼠体内扩大培养,或者体外培养;单克隆抗体制备过程中首先在HAT培养基上进行筛选获得杂交瘤细胞,然后再克隆化培养和抗体检测,其原理及所需培养基成分不完全相同;免疫排斥是机体对异体细胞、组织或器官通过特异性免疫应答使其破坏的过程,两个细胞间不存在免疫排斥。
课堂小结
素养测练
对点达标练
题组一　动物细胞融合
1.下列不属于细胞融合技术应用的是(　D　)
A.细胞遗传与细胞免疫的研究
B.基因定位
C.单克隆抗体的制备
D.濒危动物的克隆
解析:细胞遗传与细胞免疫的研究属于细胞融合技术的应用;通过检测特定染色体丢失与特定基因产物减少的对应关系,可进行基因定位;单克隆抗体的制备属于细胞融合技术的应用;克隆濒危动物是体细胞核移植技术的应用,不属于细胞融合技术的应用。
2.下列关于动物细胞融合技术的说法,错误的是(　C　)
A.动物细胞融合技术能克服远缘杂交不亲和的障碍
B.动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础
C.动物细胞融合技术可用于培育新物种
D.动物细胞融合技术可以生产杂交细胞
解析:动物细胞融合技术能克服远缘杂交不亲和的障碍;动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础;动物体细胞的全能性受到限制,动物细胞融合形成的杂交细胞目前还不能用于培育新物种;动物细胞融合技术可以生产杂交细胞。
3.下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交技术的比较中,正确的一项是(　C　)
A.两项技术所遵循的原理完全相同
B.诱导融合的方法完全相同
C.两项技术都能形成杂交细胞
D.两项技术的应用完全相同
解析:两者的原理不完全相同,动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性和细胞增殖,而植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性;诱导融合的方法不完全相同,诱导动物细胞融合可以用灭活的病毒,而植物体细胞杂交中不能用灭活的病毒诱导融合;动物细胞融合和植物体细胞杂交都能形成杂交细胞;动物细胞融合主要用于制备单克隆抗体,植物体细胞杂交是为了培育植物新品种。
题组二　制备单克隆抗体
4.(宁波二模)利用细胞融合技术可以制备单克隆抗体,下列关于该过程的叙述正确的是(　D　)
A.杂交瘤细胞能无限增殖,无需进行传代培养
B.利用抗原抗体反应即可筛选出杂交瘤细胞
C.外界抗原多次刺激动物可以提高动物体内杂交瘤细胞的数量
D.体外培养杂交瘤细胞需提供CO2以维持培养液的pH
解析:杂交瘤细胞需要传代培养;利用HAT培养基可以筛选出杂交瘤细胞;动物体内无法形成杂交瘤细胞。
5.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%。现需制备抗大熊猫催乳素单克隆抗体,下列操作错误的是(　A　)
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.将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养
解析:各种动物的催乳素结构存在种间差异,用不同动物的催乳素多次免疫小鼠,会产生多种浆细胞,现需制备抗大熊猫催乳素单克隆抗体,需用大熊猫的催乳素多次免疫小鼠;将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合处理,对融合操作后的所有细胞进行培养,再从中进行筛选;在液体培养基中进行多次筛选,可以获得能产生抗大熊猫催乳素抗体的杂交瘤细胞;将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖,可以获得大量的单克隆抗体。
6.(会稽联盟高二期中)杂交瘤技术制备单克隆抗体的基本操作步骤如图所示,下列叙述错误的是(　B　)
A.甲细胞主要是从已用某种抗原免疫的小鼠脾脏中分离出的B淋巴细胞
B.①中可加入聚乙二醇促进细胞融合,得到的全部为杂交瘤细胞
C.杂交瘤细胞产生的单克隆抗体特异性强、灵敏度高
D.③过程是筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞
解析:分析图可知,用杂交瘤技术制备单克隆抗体过程中,首先给小鼠注射抗原后,提取甲细胞,并与骨髓瘤细胞融合,故甲细胞为经免疫处理的小鼠脾脏中分离出的B淋巴细胞;①过程表示细胞融合过程,可加入聚乙二醇以促进细胞融合,但经融合得到的不一定全部为杂交瘤细胞,还有自身融合的细胞、未融合的细胞等;杂交瘤细胞产生的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点;③过程表示用抗体检测筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
7.(舟山高二月考)图为抗体药物偶联物(ADC)形成和作用过程示意图,其中①②③表示细胞。下列叙述错误的是(　A　)
A.注射抗原只引起体液免疫
B.筛选出②需要用选择培养基
C.筛选出③需要克隆化培养
D.ADC能选择性杀伤肿瘤细胞
解析:注射抗原能引起机体产生体液免疫和细胞免疫;第1次筛选的目的是筛选出②杂交瘤细胞,需要用选择培养基;第2次筛选的目的是筛选出③能产生所需抗体的杂交瘤细胞,需要克隆化培养和单一抗体检测;抗体药物偶联物(ADC)包括单克隆抗体和药物等,抗原和抗体的结合具有特异性,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤。
8.(山海协作体高二期中)科研人员以甲型H1N1流感病毒的HA蛋白为抗原对小鼠进行免疫,取其脾脏的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,获得产生抗HA蛋白抗体的杂交瘤细胞。下列叙述错误的是(　D　)
A.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞1∶1混合后,发生融合的细胞不全是杂交瘤细胞
B.选择培养基上获得的杂交瘤细胞可能产生抗HA蛋白抗体
C.可在培养液中添加一定量的抗生素,以防止杂交瘤细胞培养过程中的污染
D.抗HA蛋白抗体特异性强、灵敏度高,可广泛用于各种流感病毒的检测
解析:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞1∶1混合后,发生融合的细胞不全是杂交瘤细胞,还有B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合等;科研人员以甲型H1N1流感病毒的HA蛋白为抗原对小鼠进行免疫,脾脏的B淋巴细胞中可能有已免疫的能产生抗HA蛋白抗体的B淋巴细胞,选择培养基上获得的杂交瘤细胞可能产生抗HA蛋白抗体;可在培养液中添加一定量的抗生素,以防止杂交瘤细胞培养过程中的污染,因为抗生素可以抑制杂菌污染,从而创造无菌环境;抗HA蛋白抗体特异性强、灵敏度高,因而可用于甲型H1N1流感病毒的检测,但抗原抗体结合有特异性,不能用于其他流感病毒的检测。
9.(强基联盟高三3月联考)甲胎蛋白(AFP)与肝癌的发生密切相关,临床上主要利用甲胎蛋白作为原发性肝癌的血清标志物,用于其诊断及疗效监测,某研究小组为制备抗AFP的单克隆抗体,其设计流程如图所示,其中杂交瘤细胞可以利用HAT培养基筛选(HAT培养基是含次黄嘌呤、氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷的培养基)。下列叙述错误的是(　B　)
A.过程①需要用HAT培养基和检测的抗原多次筛选
B.过程②中会表现出细胞贴壁生长和接触抑制现象
C.克隆培养杂交瘤细胞的关键是由单个杂交瘤细胞培养而来
D.杂交瘤细胞多次传代培养后,用AFP检测可能会表现阴性反应
解析:根据题意,过程①需要用HAT培养基和检测的抗原多次筛选,选出产生抗AFP抗体的杂交瘤细胞;因过程②是杂交瘤细胞的克隆化培养过程,能无限增殖,没有贴壁生长和接触抑制现象;克隆培养的实质就是单细胞繁殖系,故克隆培养杂交瘤细胞的关键是由单个杂交瘤细胞培养而来;杂交瘤细胞多次传代培养后,也可能会发生染色体丢失等变异,因此用AFP检测可能会表现阴性反应。
10.如图1为普通抗癌药物和生物导弹作用特点,图2为我国科学家设计的单克隆抗体偶联药物(ADC)作用机制。请分析回答下列问题。
(1)治疗癌症的生物导弹由　　　　　　　　组成,分子标靶治疗药物主要依靠细胞膜上的　　　　区分正常细胞和癌细胞,其中的单克隆抗体所起的作用是　 　。
(2)由图2可以看出,携带药物的单克隆抗体偶联药物(ADC)进入细胞的方式为　　　　,该过程消耗的能量直接由　　　　 　　提供。药物能引起癌细胞凋亡,细胞凋亡是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)单克隆抗体制备中至少需要经过　　次细胞筛选,结合图1、图2可以看出,与常规抗癌药物相比,利用单克隆抗体制备的生物导弹治疗癌症具有的明显优点是　
　。
解析:(1)依据题意可知,生物导弹是由单克隆抗体和药物两部分组成的;细胞膜上具有识别功能的结构是糖蛋白;单克隆抗体能够将毒素或药物定向带到癌细胞部位,实现定点清除癌细胞。
(2)单克隆抗体偶联药物(ADC)是一种大分子蛋白质,进入细胞的方式为胞吞,消耗ATP。细胞凋亡是指严格受基因调控的死亡。
(3)单克隆抗体制备过程中,需要先筛选出杂交瘤细胞,然后筛选出能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞,因此至少要经过2次筛选。与常规抗癌药物比较,利用单克隆抗体制备的生物导弹治疗癌症的优点是不损伤正常细胞,疗效高、毒副作用小。
答案:(1)单克隆抗体和药物　受体(或糖蛋白)　将药物定向运输到癌细胞原位而发挥
作用
(2)胞吞　ATP　严格受基因调控的死亡
(3)2　不损伤正常细胞,疗效高、毒副作用小
综合提升练
11.(A9协作体高二期中)研究表明,髓系细胞触发受体2(TREM2)是一种免疫抑制受体,在肿瘤免疫逃逸中发挥重要作用。因此,抗TREM2抗体药物有望提高肿瘤免疫疗法的疗效。如图为抗TREM2单克隆抗体的制备流程图,下列叙述正确的是(　B　)
A.正常条件下,已免疫的B淋巴细胞也可以无限增殖
B.步骤②可使用灭活的病毒,在病毒的作用下,细胞膜会发生一定程度的损伤
C.步骤③和④的培养孔中均含有TREM2蛋白,依据的原理都是抗原抗体杂交
D.步骤⑥培养瓶需要置于含有95% CO2和5%空气的混合气体中培养
解析:正常条件下,已免疫的B淋巴细胞高度分化,不能无限增殖;步骤②可使用灭活的病毒诱导后让骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合,灭活的病毒仍然具有一定的毒性和侵染性,在病毒的作用下,细胞膜表面会发生一定程度的损伤,但是伤害程度一般不大;步骤③是特定培养基筛选杂交瘤细胞,步骤④是抗原抗体杂交;步骤⑥培养瓶需要置于含有95%空气和5% CO2的混合气体中培养。
12.HCG是女性怀孕后滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。有关叙述正确的是(　C　)
A.体外培养单个B淋巴细胞也可以获得大量抗HCG的单克隆抗体
B.多孔玻璃板中的细胞为B淋巴细胞和鼠瘤细胞的融合细胞
C.过程③产生的细胞集落a～d既能大量繁殖,又能产生抗体
D.图中细胞集落c可用于扩大化培养生产抗HCG单克隆抗体
解析:体外培养的单个B淋巴细胞无法无限增殖,不一定能产生符合需求的融合细胞;多孔玻璃板中有三种细胞,即未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞以及杂交瘤细胞;图中a～d是经过筛选的杂交瘤细胞,所以既能大量繁殖,又能产生抗体;a能够产生阳性反应,故可用于大规模培养,生产抗HCG单克隆抗体。
13.(台州十校高二期中)Ⅰ.为降低人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。
图1
(1)本实验中,小鼠注射的特定抗原应取自　　　　　　　。
(2)步骤②是选择出杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的特点是　　　　　　　　　　 　　　　,步骤③中对于抗体检测呈　　　　性的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化培养,克隆化培养使每个孔内不多于一个细胞,达到单个克隆培养的目的。
(3)请写出单克隆抗体的优点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(请至少答出两点)。
(4)体外培养杂交瘤细胞应置于　　　　培养箱中,动物细胞培养过程为避免代谢产物的毒害作用,需要　 　。
Ⅱ.目前,临床上癌症治疗的方法一般是先通过手术切除肿瘤,为杀死体内残留的癌细胞,在手术后进行化疗。有研究小组从资料上获知:二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。由此推测:二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖,可作为一种癌症的化疗药物,并就此问题设计实验进行了探究。
实验材料:肝部长有肿瘤的小鼠,不同浓度的二氯二乙胺溶液,蒸馏水,生理盐水,含有全部营养物质的细胞培养液,显微镜,血细胞计数板,试管,吸管,培养皿,等等。
(5)请你帮助该研究小组设计实验思路(具体操作细节不做要求)。
a.取洁净的培养皿一个,加入适量培养液,从小鼠肝部切取肿瘤组织,剪碎,并用　　　　　　处理,使其分散开来,置于培养皿中培养;
b.取洁净的试管5支,编号A、B、C、D、E,并在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,E号培养基加入等量的生理盐水;
c.从培养皿中吸取等量的培养液置于A～E号试管中,振荡后,在　　　　　　　　　条件下培养一段时间;
d.从摇匀的5支试管中吸取适量的培养液置于　　　 　　　上,在显微镜下计数,记录数据。
(6)实验结果如下:
实验组别 A B C D E
二氯二乙胺 浓度(mg/mL) 0.1 0.2 0.3 0.4 0
细胞数目 (个/mL) 320 275 186 96 560
根据实验结果,你能得出的结论:第一,　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　;
第二,　 　。
(7)图1步骤④是将获得的单克隆抗体和治疗乳腺癌的药物,通过接头结合在一起,从而获得ADC。研究发现,ADC在患者体内的作用如图2所示。
图2
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　　　　　　　　　的原理。
②据图2可知ADC进入乳腺癌细胞后,细胞中的溶酶体可将其水解,释放出的药物最终作于　　　　可导致癌细胞凋亡。
解析:(1)本实验目的是生产治疗乳腺癌的抗体药物偶联物,故应给小鼠注射的特定抗原应取自人的乳腺癌细胞,从而引起小鼠发生特异性免疫,保证能从体内获得产生相应抗体的B淋巴细胞。
(2)步骤②中初步筛选出的杂交瘤细胞,具有既能无限增殖,又能产生特异性抗体的特点,步骤③中对于抗体检测呈阳性(说明该杂交瘤细胞产生的是抗乳腺癌抗原的抗体)的杂交瘤细胞应尽早进行克隆化培养,克隆化培养使每个孔内不多于一个细胞,达到单个克隆培养的目的。
(3)单克隆抗体具有纯度高、可大量制备、特异性强、灵敏度高的优点。
(4)体外培养杂交瘤细胞应置于CO2恒温培养箱中,动物细胞培养过程为避免代谢产物的毒害作用,需要定期更换培养液。
(5)a.胰蛋白酶能水解细胞表面的蛋白质,使组织细胞分散开,所以动物细胞培养常用胰蛋白酶处理。
b.实验目的是研究二氯二乙胺作为化疗药物的适宜浓度,实验设置应遵循对照原则,所以取洁净的试管5支,编号A、B、C、D、E,根据表格中数据可知,应在A～D号试管中分别加入等量的 0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.3 mg/mL、0.4 mg/mL的二氯二乙胺溶液,E号试管中加入等量的生理盐水,和前4支试管进行对照。
c.其他无关变量应相同且适宜,故从培养皿中吸取等量的培养液置于A～E号试管中,振荡后,在相同且适宜条件下培养一段时间。
d.从摇匀的5支试管中吸取适量的培养液置于血细胞计数板上,在显微镜下计数,记录数据。
(6)根据表格数据可知,与E组相比,前4组的细胞数目均减少,且随着二氯二乙胺浓度的增加,细胞数量越来越少,因此可说明在一定范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖;且在一定范围内,随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强。
(7)①由于单克隆抗体通过特异性的抗原抗体反应,能精确地定位乳腺癌细胞,因此ADC能降低乳腺癌治疗药物的副作用。
②ADC进入乳腺癌细胞后,细胞中的溶酶体释放水解酶可将其水解,释放出的药物最终作用于细胞核,可导致癌细胞凋亡。
答案:(1)人乳腺癌细胞
(2)既能无限增殖,又能产生特异性抗体　阳
(3)纯度高、可大量制备、特异性强、灵敏度高
(4)CO2　定期更换培养液
(5)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　A～D号试管分别加等量的0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、
0.3 mg/mL、0.4 mg/mL的二氯二乙胺溶液　相同且适宜　血细胞计数板
(6)在一定范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖　在一定范围内,随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强
(7)①单克隆抗体　抗原抗体特异性结合　②细胞核

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