2-2-2 动物细胞融合技术与单克隆抗体 课件（21张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三
文档属性
| 名称 | 2-2-2 动物细胞融合技术与单克隆抗体 课件（21张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 19.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-01-17 20:19:55 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
§2-2 动物细胞工程（2）
细胞工程
动物细胞工程
思考
Thinking
有没有技术能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？
运用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。
动物细胞融合技术
动物细胞融合技术
含 义
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。
结 果
融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
原 理
与植物原生质体融合的基本原理相同。
动物细胞融合技术
方 法
常用方法有：
化学法：PEG融合法
物理法：电融合法
生物法：灭活病毒诱导法等。
相关信息
灭活：是指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。
灭活病毒诱导细胞融合的原理：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。
动物细胞融合技术
意 义
细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
成 果
人们可以按照预先的设计使不同细胞融合，至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得了成功。
目前，这一技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
抗体的
传统生产
方法：早期人们为了获得抗体，就向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
缺点：用这种方法制备的抗体不仅产量低、纯度低，而且特异性差。
研究和探索
为解决这一难题，科学家进行了多年的研究和探索。发现哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋巴细胞，这些细胞能分泌抗体，抗体识别并特异性结合病原体，从而抑制病原体的增殖等。
难题
动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。
在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的，怎样解决这一问题呢？
单克隆抗体
技术的产生
1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人基础上设计了一个创造性的方案：把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合，得到的融合细胞就可能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。
根据该设想，通过实验，他们得到了单克隆抗体。
由于这一贡献，米尔斯坦和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
单克隆抗体的制备过程
注射抗原
培养
骨髓瘤细胞
用特定抗原对小鼠免疫，并从其脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞
多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
将骨髓瘤细胞与B 淋巴细胞融合
多种杂交细胞
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。
诱导融合
单克隆抗体的制备过程
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(分泌的抗体能与特定抗原结合)
杂交瘤细胞（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）
单克隆抗体
对上述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。
将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。
从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。
体外培养
注射到小鼠腹腔内
单克隆抗体的特点
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，并且可以大量制备。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
资料1 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（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
①
②
③
④
⑤
释放药物
溶酶体裂解
ADC
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
讨论
Discuss
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。
讨论
Discuss
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？
【提示】可以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。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
资料2 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。
讨论
Discuss
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？
【提示】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;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。ADC能够协同发挥抗体特异性识別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。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
讨论
Discuss
单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以“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。
【提示】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，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤;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。
单克隆抗体及其应用
应 用
广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如，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。
运载药物。
单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。在医药领域，单克隆抗体药物占有非常重要的地位。2015年，全球销售额排名前十位的药物中，单克隆抗体药物就有5种。同年，我国的单克隆抗体药物市场规模已达72亿元。
预习：动物体细胞核移植技术和克隆动物
本课学习结束
杂交瘤细胞的培养和筛选
用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞
（每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞）
§2-2 动物细胞工程（2）
细胞工程
动物细胞工程
思考
Thinking
有没有技术能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？
运用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。
动物细胞融合技术
动物细胞融合技术
含 义
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。
结 果
融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。
原 理
与植物原生质体融合的基本原理相同。
动物细胞融合技术
方 法
常用方法有：
化学法：PEG融合法
物理法：电融合法
生物法：灭活病毒诱导法等。
相关信息
灭活：是指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。
灭活病毒诱导细胞融合的原理：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。
动物细胞融合技术
意 义
细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
成 果
人们可以按照预先的设计使不同细胞融合，至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得了成功。
目前，这一技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
抗体的
传统生产
方法：早期人们为了获得抗体，就向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
缺点：用这种方法制备的抗体不仅产量低、纯度低，而且特异性差。
研究和探索
为解决这一难题，科学家进行了多年的研究和探索。发现哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋巴细胞，这些细胞能分泌抗体，抗体识别并特异性结合病原体，从而抑制病原体的增殖等。
难题
动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。因此，要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。
在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的，怎样解决这一问题呢？
单克隆抗体
技术的产生
1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒在前人基础上设计了一个创造性的方案：把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合，得到的融合细胞就可能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。
根据该设想，通过实验，他们得到了单克隆抗体。
由于这一贡献，米尔斯坦和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。
单克隆抗体的制备过程
注射抗原
培养
骨髓瘤细胞
用特定抗原对小鼠免疫，并从其脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞
多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
将骨髓瘤细胞与B 淋巴细胞融合
多种杂交细胞
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。
诱导融合
单克隆抗体的制备过程
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(分泌的抗体能与特定抗原结合)
杂交瘤细胞（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）
单克隆抗体
对上述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。
将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖。
从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。
体外培养
注射到小鼠腹腔内
单克隆抗体的特点
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，并且可以大量制备。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
资料1 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（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
①
②
③
④
⑤
释放药物
溶酶体裂解
ADC
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
讨论
Discuss
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。
讨论
Discuss
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？
【提示】可以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。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
资料2 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。
讨论
Discuss
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？
【提示】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;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。ADC能够协同发挥抗体特异性识別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。
【思考·讨论】单克隆抗体的应用
讨论
Discuss
单克隆抗体在临床上还有哪些应用？你可以课后搜集资料，然后以“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。
【提示】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，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤;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。
单克隆抗体及其应用
应 用
广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。例如，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。
运载药物。
单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。在医药领域，单克隆抗体药物占有非常重要的地位。2015年，全球销售额排名前十位的药物中，单克隆抗体药物就有5种。同年，我国的单克隆抗体药物市场规模已达72亿元。
预习：动物体细胞核移植技术和克隆动物
本课学习结束
杂交瘤细胞的培养和筛选
用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞
（每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞）