2.2.2 动物细胞融合技术与单克隆抗体 高中生物人教版（2019）选择性必修3课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
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？
第二章 细胞工程
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。
问题探讨
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
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。
1. 概念
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
P48-2
P48 -3
P48-4
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
P48-相关信息
细胞膜具有一定的流动性。
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
P49
[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。如何解释这一现象？
1、动物细胞完成融合实质及完成的标志是什么？
【思考讨论】
当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞，标志动物细胞融合完成。
2、不灭活的病毒能否作为诱导剂？
不能。用病毒作为诱导剂时，必须事先灭活，使病毒失去感染和增殖能力，但不破坏病毒的抗原结构。而不灭活的病毒会感染细胞，不能诱导细胞融合。
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
P48-D1
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
一. 动物细胞融合技术
不同种的细胞也能融合
√
1.如图表示仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列叙述正确的是
A.细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合
B.细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质
C.该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D.此过程的原理是动物细胞具有全能性
体现细胞膜的流动性
原理是细胞膜的流动性
课 堂 练 习
动物细胞融合不能产生完整个体
2.对比动物细胞融合和植物体细胞杂交技术，下列论述合理的是
A.均可使用PEG、电融合或灭活病毒诱导细胞融合
B.两者都可以跨越种属间的生殖隔离
C.两者都可以体现细胞的全能性
D.在适宜的条件下，均可产生完整个体
植物体细胞杂交不能用该技术
动物细胞融合未体现
√
一. 动物细胞融合技术
1.传统抗体制备方法及缺陷
缺陷：产量低、纯度低，特异性差、灵敏度低
能产生大量抗体但不能无限增殖
动物体内
抗原
刺激
浆细胞
抗体
筛选单一B细胞
增殖分化
如何解决这个问题呢？
抗原不纯
抗原不纯
提示：骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖
二. 单克隆抗体及其应用
P49-1
一个极富创造力的方案：
动物细胞融合
杂交细胞
动物细胞培养
单克隆抗体
骨髓瘤细胞能无限增殖
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
1975年，米尔斯坦和柯勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
二. 单克隆抗体及其应用
P49-2
合作探究二：请同学们自主阅读教材P48-49，小组合作思考讨论完成问题。
3.会有几种细胞融合方式？杂交瘤细胞具有什么特点？
1.单克隆抗体制备过程中为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白？
4.如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？
2.产生特定抗体的杂交瘤细胞的获得需要几次筛选？各自筛选的方法和目的是什么？
二. 单克隆抗体及其应用
思考：单克隆抗体的制备过程是怎样的？
二. 单克隆抗体及其应用
注射特定抗原
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
多种已免疫B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
小鼠的脾脏中获取
多种杂交细胞
2.单克隆抗体的制备过程
是获得产生特定抗体的B淋巴细胞
目的
二. 单克隆抗体及其应用
P48-图2-16
杂交瘤细胞（多种）
第一次筛选
融合的细胞
B细胞
自身融合
未融合的
B淋巴细胞
B瘤
骨髓瘤细胞
自身融合
未融合的
骨髓瘤细胞
B瘤
B瘤
二. 单克隆抗体及其应用
P48-图2-16
第一次筛选：用特定的选择培养基，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。
拓展延伸：【第一次筛选】获得杂交瘤细胞
①细胞合成DNA有D（主途径）和S（辅助途径：需要次黄喋呤、胸腺嘧啶核苷存在）两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。
②人淋巴细胞中有这两种DNA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。
筛选出杂交瘤细胞方法？
培养基中加入氨基蝶呤
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
不能无限增殖，死亡
杂交瘤细胞
能无限增殖，生长
二. 单克隆抗体及其应用
P49-图2-16
筛选原因：由于小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种
杂交瘤细胞(多种)
多孔培养板
克隆化培养和抗体检测
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个进行培养（克隆化培养）
一段时间后，用标记的抗原检测每个小孔上清液里是否含有我们需要的特异性的抗体（抗原抗体能结合即为阳性孔）
第二次筛选
阳性孔
多孔细胞培养板
抗体检测板
(抗原-抗体杂交技术)
二. 单克隆抗体及其应用
P49-图2-16
能分泌专一抗体的杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖；又能产生特异性抗体
特点
在体外培养
培养液中获取
从腹水中获取
筛选抗体检测呈
阳性的杂交瘤细胞
单克隆抗体
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
相关技术(原理)：动物细胞融合(细胞膜的流动性)；动物细胞培养(细胞增殖—有丝分裂)
【获取大量单克隆抗体的方法】
二. 单克隆抗体及其应用
P49-图2-16
注射抗原
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
培养骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞
细胞融合
诱导融合
多种杂交细胞
杂交瘤细胞
用特定的选择培养基进行筛选：只有融合的杂交瘤细胞才能生长
多轮次的克隆化培养和抗体检测
抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞
体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖
体外培养
注射到腹腔
单克隆抗体
从培养液或小鼠腹水中获得大量的单克隆抗体
二. 单克隆抗体及其应用
P48、49-图2-16
B细胞
B-B细胞
瘤细胞
瘤-瘤细胞
杂交瘤细胞
第一次筛选
第二次
筛选
特异性强
灵敏度高
可大量制备
动物细胞融合技术
动物细胞培养技术
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10天左右，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)
①作为诊断试剂：(最广泛的用途)
3.单克隆抗体的应用
二. 单克隆抗体及其应用
P50-思考讨论资料1
①作为诊断试剂：(最广泛的用途)
原理：准确识别各种抗原的细微差别，与抗原特异性结合，并可大量制备。
优点：
3.单克隆抗体的应用
二. 单克隆抗体及其应用
P50-1
准确、高效、简易、快速
同位素标记或荧光标记的单克隆抗体，在特定组织中成像，定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
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-药物偶联物（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，实现了对肿瘤西包的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。
3.单克隆抗体的应用
（2）用于运载药物和治疗疾病
二. 单克隆抗体及其应用
P50-思考讨论资料2
优点：位置准确、特异性强、灵敏度高，毒副作用小。
靶向运输作用，特异性结合靶细胞表面抗原，将药物输送到靶细胞
发挥治疗效应
生物导弹——单克隆抗体＋抗癌药物(放射性同位素/细胞毒素）
①单克隆抗体：导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置;②抗癌药物：杀死癌细胞
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：1. ADC的抗体和药物各具有什么作用？
3.单克隆抗体的应用
（2）用于运载药物和治疗疾病
二. 单克隆抗体及其应用
P50-思考·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？
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。
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；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。
②ADC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。
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？
3.单克隆抗体的应用
（2）用于运载药物和治疗疾病
二. 单克隆抗体及其应用
P50-思考·讨论 资料2
1.新型冠状病毒表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞ACE2受体结合，入侵细胞后可引起肺炎。针对此环节研发单克隆抗体是治疗新冠肺炎的研究热点之一，下列相关叙述错误的是
A.①过程需多次向小鼠体内注射S蛋白，以便于从
脾脏中获得致敏的B淋巴细胞
B.②过程可通过电融合法使两个细胞融合
C.经③过程筛出的细胞既能无限增殖又能产生识别
S蛋白的单克隆抗体
D.S蛋白的单克隆抗体能够阻断病毒入侵正常细胞以减弱对机体的毒害
√
不一定全部都能无限增殖
课 堂 练 习
2.抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤，过程如图所示。下列叙述不正确的是
A.抗体进入细胞后激活溶酶体酶，导致细胞凋亡
B.ADC可通过胞吞方式进入肿瘤细胞
C.单克隆抗体携带细胞毒素与肿瘤细胞特异性结合
D.肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，会产生新的蛋白质
√
使溶酶体裂解
课 堂 练 习
课 堂 小 结
本周作业
1.周五下晚自习前完成
本周日没有考试的那套试卷
（下周讲）
2、下次晚自习统一复查“必刷题”
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（ ）
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
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。正确是（ ）
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
C
A
练习与应用 P51
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。
提示：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。
练习与应用 P51
本周作业
作业：
第一次作业：【4.1《人类活动对生态环境的影响》】
P88 二、拓展应用 第4题（1）（2）
第二次作业：【4.2 《生物多样性及其保护》】
P96 二、拓展应用 第1题（1）（2）
特别提醒：
同步作业完成到2.2.1《动物细胞工程：一、动物细胞培养》
作业周三中午交到我办工作（周五上午拿回）