2.2.3 动物细胞融合技术与单克隆抗体 人教版2019选择性必修3(课件共42张PPT)

(共42张PPT)
2.2动物细胞融合与单克隆抗体
英枕网出
中
新冠病毒全人源单克隆抗体获批进入临床试验
央视网快看
微生物研究所
40
本节聚焦
1、什么是动物细胞核移植技术
2、动物体细胞核移植的基本过程是什么
3、体细胞核移植技术的应用前景有哪些
4、 怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题
温故而知新
杂种植物
植物细胞融合
植物体细胞杂交
融合的
原生质(AB) 融合，
②
植物组织培养
杂种 细胞(AB)
再分化
⑤
再生 新壁 ③
植物
细胞A
植物 细胞B
原生
质体B
原生 质体A
脱分化
移栽
去壁
去壁
思 考 有没有技术让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞 优势于一身的动物细胞呢
植物体细胞杂交技术跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，
克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新的作物类型。
人鼠杂交细胞
细
胞
融
合
灭活的仙台病毒
诱导
实例：1970年，动物细胞融合实验
人细胞
细胞融合
37°
培养40min
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
鼠细胞
红色荧光染 料标记的膜 蛋白
如果让动物细胞进行融合，与植物有哪些不同之处
◆无需去除细胞壁
◆全能性受限制，不能培育成新的动物个体
一、动物细胞融合技术
一 、动物细胞融合
1.概念：动物细胞融合也称细胞杂交，是指_两个或多个动物细胞结合
形成一个细胞_的过程。
2 . 原理：细胞膜的流动性 动物细胞融合特
3.诱导细胞融合的三种方法 有的诱导方法
(1)物理法：如离心、电融合法等。
(2)化学法：如_聚乙二醇(PEG)(3) 生物法：如_灭活病毒诱导法
4 . 过程：
细胞膜融合 细胞质融合 细胞核融合 融合完成的标志
5.结果：融合后的杂交细胞具有原来两个或_多个细胞_的遗传物质。
一、动物细胞融合技术
(二)问题：
1、什么是病毒的灭活
灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏
病毒的抗原结构。
2、灭活病毒诱导细胞融合的原理
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。
丧失感染活性(不感染细胞)
保留融合活性(能诱导细胞融合)
紫外线
灭活
仙台病毒
①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利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗 体开辟了新途径。
突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能种间、属间、科间，
甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。
一、动物细胞融合技术
7.应用
6.优点
>》》一、动物细胞融合技术
思 考 ：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
病人体内病毒等能诱导多个
体细胞融合形成了多核细胞。
肺结核病人病理切片
》》 一、动物细胞融合技术
(三)灭活病毒诱导细胞融合过程：
在病毒的作用下细 胞膜打开
灭活的病毒颗粒粘 附于细胞表面
细胞核融合
形成杂交瘤细胞
病毒颗粒
细胞膜 融合
不能无限增殖产生大量抗体
缺 点 ：制备的抗体一般为多克隆抗体， 产量低、纯度低，特异性差
>》》一、动物细胞融合技术
(八)传统抗体制备方法及缺陷
增殖分化 浆细胞 多种抗体
抗原
抗原不纯
傅統抗血清
所有抗體混合
筛选单一B细胞
动物体内
刺激
抗 原
免 疫
g
二、单克隆抗体技术及其应用
1、科学家发现：1)体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上
2)每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
如何获得大量、单一的抗体
2、需解决问题： 一个B淋巴细胞 细胞群 抗体
单 克隆 抗体
3、遗憾：体外培养时， 一个B淋巴细胞不能无限增殖
如何解决这一难题
克隆
1: 我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的
癌细胞
2: 有什么方法能使B 细胞产生抗体的能力和无限增殖能力 同时具备
动物细胞融合
》》二、单克隆抗体及其应用
一个B淋巴细胞只分泌 一种特异性抗体 骨髓瘤细胞(癌细胞) 能无限增殖 杂交瘤细胞
动物细胞融合
杂交细胞
>》》二、单克隆抗体及其应用
一个极富创造力的方案：
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
动物细胞培养
单克隆抗体
>》》二、单克隆抗体及其应用
2、单克隆抗体的制备过程
用抗原注射小鼠
骨髓瘤细胞
诱导融合
已免疫B
淋巴细胞
小鼠的脾脏 中获取
从患骨髓瘤的小鼠体内取
骨髓瘤细胞的培养
多种杂交细胞
多种杂交
瘤细胞
2
杂交瘤细胞
>》》二、单克隆抗体及其应用
融合的细胞
第一次筛选 置于选择性培养基上培养
2
杂交细胞
骨髓瘤细胞 自身融合
未融合的骨
髓瘤细胞
未融合的B 淋巴细胞
B 细胞自 身融合
3
若杂交瘤细胞混合培养，得到的是
能与特定抗原结合的多种抗体。
此处将杂交瘤细胞进行有限稀释，
虽然接种到细胞培养板上，每个培 养孔只有一个杂交瘤细胞，这样每 个孔培养得到的抗体就是单抗。
第二次筛选
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
抗 体 检 测(抗原-抗体杂交技术)
阳性细胞
>》》二、单克隆抗体及其应用
多种杂交瘤细胞
一冬
分离、提纯单克隆抗体
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
>》》二、单克隆抗体及其应用
体内或体外培养
注射到小鼠体内
体外培养
项目 腹腔培养
体外培养
优点 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
可大规模培养，大量生产
缺点 规模小，产量少
需要人为控制培养条件， 成本相对较高
二、单克隆抗体技术及其应用
【培养杂交瘤细胞的方法比较】
注射特定的
抗原蛋白
骨髓瘤细胞
融合
B淋巴细胞
杂交细胞
筛选杂交细胞
杂交痛细胞
抗体检验
体外培养
注射小鼠
单克隆抗体
B淋巴细胞(免疫) 诱导融合 骨髓瘤细胞
既能大量繁殖又 能产生专一抗体
杂交细胞
选择培养基 第一次筛选
杂交瘤细胞
》二、单克隆抗体及其应用 单克隆抗体的制备过程
第二次筛选
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
动物细胞融合 动物细胞培养
特异性强
灵敏度高
可大量制备
克隆化培养， 专一抗体检验
体外培养或小 鼠腹腔内增殖
给小鼠注射特定的抗原蛋白
克隆能产生抗体 的 阳性细胞
单克隆抗体
再克隆
阳性细胞
培养骨髓瘤细胞
单克隆抗体
免疫小鼠
》二、单克隆抗体及其应用
知识拓展：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
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
培养基中加入氨基蝶呤
不能无限增殖，死亡
不能无限增殖，死亡
能无限增殖，生长
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)
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
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。
>》 二、单克隆抗体及其应用 抗 体 检 测的方法 — —抗原 - 抗体杂交法
阳性孔
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
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
筛选 目的 筛选出 杂交瘤细胞
筛选出 能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
筛选 方法 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。
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。
单克隆抗体制备过程中两次筛选的比较
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。
·在受精后不久，胎盘滋养层细胞就会分泌
人绒毛膜促性腺激素(HCG),是由受孕妇女
体内胎盘产生的一种糖蛋白类激素，在孕 妇的尿液中大量存在。而在非妊娠妇女尿
液中几乎不含有。
学友单
对照线
检测线
标志线
无效阴性弱阳性阳性 B.结果判断
抗 (人绒毛膜促性腺激素)单克隆抗体
二、单克隆抗体技术及其应用
思考讨论
深度不可 超过标志线
A.使用方法
二、单克隆抗体技术及其应用
思考讨论
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。
②
ADC
ADC被细胞吞噬
抗体
药物
接头
细胞凋亡
释放药物
酶体裂解
⑤
可用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。 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。
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。
讨论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
讨论1.ADC 的抗体和药物各具有什么作用
二、单克隆抗体技术及其应用
二、单克隆抗体技术及其应用
讨论3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC 在临床上各具有什么优势
单克隆抗体诊断试剂盒中的抗体只与特定的抗原反应，故特 异
性和灵敏度提高，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，利于控制质量和标准化生产。
ADC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。
比原来诊断方法提前了10d左右，
准确率在90%以上。
诊断优点：
具 有准确、高效、简易、快速特点
>》》二、单克隆抗体及其应用
思考讨论：单克隆抗体的应用
1、诊断试剂——最广泛应用
抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体
抗原-抗体杂交法
》》二、单克隆抗体及其应用
乙肝测定试剂
艾滋病检测试剂
》二、单克隆抗体及其应用
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”
(“生物导弹”—单抗导向，药物为弹头)
优点：位置准确、疗效高、副作用小
“生物导弹”追踪癌细胞
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
动物细
胞融合
技术
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
课堂小结
本节小结
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 ( )C
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
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
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，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，并且还可能带来些伦理方面 的问题。
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( C )
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
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 )
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
(1)图中向小鼠注射抗原后，所获得的免疫抗血清实际上是含有 Ab1.Ab2.Ab3.Ab4( 填写抗体 的名称)的混合物，这种方法制备的抗体不仅产量低，而且纯度低。与其相比，单克隆抗体突 出的优点在于它的 特异性强、灵敏度高，并能大量制备。
(2)图中选用B细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，说明细胞膜具有流动性；如果仅考虑细胞 的两两融合，其融合细胞有 3 种类型。
(3)图中两次筛选的目的不同，其中筛选①的目的是筛选出杂交瘤细胞，筛选②的目的是筛选
症的“生物导弹”就是_ 单抗隆抗体上连接抗癌药物,请指
出一种用“生物导弹”治疗癌症的方法较普通化疗的优点_ --0
不损伤正常细胞，且用药剂量少，毒副作用小
正在研究的用于治疗癌
需抗体的杂交瘤细胞。
者
所
作
生
科学工
能产
(4)
出
杂交瘤细胞I
筛选②
图 监 瘤细胸Ⅱ
Ab Ab2 Ab3 Ab4
单克隆抗体
培养
杂交
下面为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图，据图回答下列问题：
取版水
骨髓瘤组胞
融合，第达①
抗血清
Ab3
Ab4
多克隆抗体
脾 B 组 随
Ab2
抗原
喻
Abl
(1)图中B过程表示 动物细胞融合_,与原生质体融合相比，该过程特有的诱导方为灭活病毒诱导法
(2)若只考虑细胞两两融合，B过程会获得_3 _种类型的细胞。经特定选择培养基筛选后，
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。
(3)注射到小鼠体内进行培养的细胞具有的特点是 既能无限增殖又能产生特定抗体。
(4)图示过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体，理由是
小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，存在着排异反应 —。
(5)“生物导弹”中单克隆抗体的作用是 将药物定向运到靶细胞 _o
(6)除“生物导弹”外，请说出单克隆抗体在临床上的其他应用(答出两点)。
作为诊断试剂；单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。
体外培养
A
小鼠细胞
O-
骨髓瘤细胞
【情境】“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，由单克隆抗体与药物结合而成，单克隆抗体的制备过程如
单 克 隆抗体
小鼠体内培养
图2-2-5所示。
杂交瘤 细胞
细胞培养
[分析]
B
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，并且还可能带来些伦理方面的问题。