動物細胞融合技術與單克隆抗體第2節第2課時第2章細胞工程人教版高中生物

選擇性必修31闡明動物細胞融合技術的概念，舉例說出誘導動物細胞融合的方法。2概述單克隆抗體的制備過程，認同單克隆抗體在臨床上具有重要的應用價值。

想要制備大量特異性抗體，漿細胞能產生特異性抗體但無法增殖且壽命有限，而癌細胞能大量增殖，但是沒有產生抗體的能力。誘導動物細胞融合。有沒有一種方法能獲得兼具兩者功能的細胞？><目標一動物細胞融合技術植物體細胞雜交技術A細胞B細胞正在融合的原生質體B原生質體A原生質體高Ca2+—高pH融合法等雜種細胞再生出細胞壁再分化雜種植株移栽移栽后的植株脫分化愈傷組織原理：植物細胞的全能性原理：細胞膜的流動性

回顧舊知植物細胞融合植物組織培養實驗：人——鼠細胞熒光標記融合實驗該實驗說明：細胞膜具有流動性紅色熒光染料標記膜蛋白綠色熒光染料標記膜蛋白

回顧舊知1.1動物細胞融合技術使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。細胞膜的流動性PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。（化學法、

物理法、

生物法

）突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。已成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，特別是雜交瘤技術，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。動物細胞融合特有雜交細胞：具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息1.概念：2.原理：3.融合方法：4.意義：相關信息

滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但并不破壞它們的抗原結構。滅活病毒誘導細胞融合的原理是：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發生作用，使細胞互相凝聚，細胞膜上的蛋白質分子和脂質分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。動物細胞融合實質及完成的標志：細胞核的融合資料119世紀30年代，科學家曾在患肺結核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核細胞。如何解釋這一現象？病人體內的病毒等誘導多個體細胞融合，形成了多核細胞。肺結核病人病理切片任務1動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞融合前的處理方法誘導細胞融合的方法結果意義細胞膜具有一定的流動性植物細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性用果膠酶和纖維素酶去除細胞壁用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細胞分散成單個細胞電融合法、離心法、聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導法雜種植株雜交細胞打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種。突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。2.比較動物細胞融合技術和植物體細胞雜交技術。任務1動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較(1)與植物原生質體融合相比，動物細胞融合特有的誘導因素有聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒(

)與植物原生質體融合相比，動物細胞融合特有的誘導因素是滅活的病毒。×(2)滅活的含義是用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但并不破壞它們的抗原結構(

)√1.如圖表示仙臺病毒誘導動物細胞融合的部分過程，下列敘述正確的是A.細胞a和細胞b必須為同種細胞才能融合B.細胞c同時有細胞a和細胞b的遺傳物質C.該融合過程體現了細胞膜具有選擇透過性D.此過程的原理是動物細胞具有全能性√不同種的細胞也能融合，如人、鼠細胞融合，A錯誤；如圖所示，細胞a、b融合成一個細胞c，細胞c同時有細胞a和細胞b的遺傳物質，B正確；該融合過程體現了細胞膜具有流動性，C錯誤；此過程的原理是動物細胞膜具有流動性，D錯誤。2.對比動物細胞融合和植物體細胞雜交技術，下列論述正確的是A.均可使用PEG、電融合或滅活病毒誘導細胞融合B.兩者都可以跨越種屬間的生殖隔離C.兩者都可以體現細胞的全能性D.在適宜的條件下，均可產生完整個體√滅活病毒是動物細胞融合特有的誘導因素，A錯誤；動物細胞融合和植物體細胞雜交技術都可以打破生殖隔離，B正確；植物體細胞雜交技術體現了細胞的全能性和細胞膜具有流動性，動物細胞融合體現了細胞膜具有流動性，C錯誤；目前，動物細胞融合技術不能產生完整個體，D錯誤。><目標一單克隆抗體及其應用2.1單克隆抗體的制備原理科學家發現B淋巴細胞有什么特點？怎樣才能獲得大量的單一抗體？B淋巴細胞不能無限增殖Q１：我們所學的哪種細胞是可以無限增殖的Q２：有什么方法能使B細胞產生抗體的能力和無限增殖能力同時具備科學家發現：(１)體內產生的特異性抗體種類多達百萬種以上

(２)每個B細胞只分泌一種特異性的抗體骨髓瘤細胞動物細胞融合一個B淋巴細胞單克隆抗體細胞群抗體克隆存在問題：一個極富創造力的方案：動物細胞融合融合細胞動物細胞培養單克隆抗體骨髓瘤細胞（癌細胞）能無限增殖一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體既能迅速大量增殖，又能產生專一抗體1975年英國科學家米爾斯坦和柯勒發明了單克隆抗體的制備技術，于1984年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。2.2單克隆抗體的制備過程將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞在體外條件下大規模培養，或注射到小鼠腹腔內增殖1．根據單克隆抗體的制備過程，回答以下問題：S蛋白(刺突蛋白)。目的是能從該小鼠的脾中得到可以產生特定抗體的B淋巴細胞。(1)給小鼠注射特定抗原的目的是什么？任務2分析單克隆抗體的制備過程(2)B淋巴細胞與骨髓瘤細胞經誘導融合后，培養基中共出現幾種細胞？其中融合的細胞有幾種？(若融合的話，只考慮兩兩融合)若只考慮細胞兩兩融合，培養基中共出現5種細胞。理論上融合的細胞有3種。體系中出現多種類型細胞的原因是細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%。任務2分析單克隆抗體的制備過程(3)單克隆抗體制備過程中，第一次篩選的目的是什么？方法是什么？任務2分析單克隆抗體的制備過程篩選出雜交瘤細胞用特定的選擇培養基進行篩選(4)單克隆抗體制備過程中，第二次篩選的目的、方法及其原理是什么？篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細胞方法是抗體檢測，其原理是抗原—抗體的特異性結合(5)資料：在單克隆抗體制備過程中，要用特定的HAT選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，篩選的過程利用了哺乳動物DNA合成的原理。哺乳動物DNA合成有兩個途徑，物質A可以阻斷其中的全合成途徑(如圖)。正常細胞內含有補救合成途徑所必需的轉化酶和激酶，制備單克隆抗體時選用的骨髓瘤細胞中缺乏轉化酶。請據圖分析回答下列問題：培養基含有物質A且骨髓瘤細胞中缺乏轉化酶，因此，骨髓瘤細胞不能合成DNA，不能增殖而導致死亡；B細胞為成熟細胞，沒有增殖能力，也會死亡。雜交瘤細胞可以利用B細胞中的轉化酶，通過補救合成途徑合成DNA，能存活并增殖。任務2分析單克隆抗體的制備過程在培養基中含有H、A、T的情況下，會導致骨髓瘤細胞和B細胞死亡的原因是什么？只有雜交瘤細胞才能存活并增殖，原因是什么培養基含有物質A且骨髓瘤細胞中缺乏轉化酶，因此，骨髓瘤細胞不能合成DNA，不能增殖而導致死亡；B細胞為成熟細胞，沒有增殖能力，也會死亡。雜交瘤細胞可以利用B細胞中的轉化酶，通過補救合成途徑合成DNA，能存活并增殖。任務2分析單克隆抗體的制備過程雜交瘤細胞的抗體檢測和克隆化培養陽性孔融合后的細胞經特定的選擇培養基篩選培養后，能存活的細胞就是雜交瘤細胞。但這些雜交瘤細胞并非都是能分泌所需抗體的細胞，通常用“有限稀釋法”來選擇。將雜交瘤細胞稀釋，用96孔板培養，使每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細胞，通過培養讓其增殖。然后檢測各孔上清液中細胞分泌的抗體，那些上清液可與特定抗原結合的培養孔為陽性孔。陽性孔中的細胞還不能保證是來自單個細胞，挑選陽性孔的細胞繼續進行有限稀釋，一般需要進行3～4次，直至確信每個孔中增殖的細胞為能產生特定抗體的雜交瘤細胞。該過程即為雜交瘤細胞的克隆化培養。任務4分析單克隆抗體的應用資料

使用高效的細胞毒素類藥物進行化療可以有效殺傷腫瘤細胞。但細胞毒素沒有特異性，在殺傷腫瘤細胞的同時還會對健康細胞造成傷害，這限制了它在臨床上的應用。抗體—藥物偶聯物（antibody-drugconjugate，ADC）通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合，實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物（如細胞毒素）三部分組成，它的作用機制如下圖所示。任務4分析單克隆抗體的應用1.ADC的抗體和藥物各具有什么作用？ADC的抗體主要發揮靶向運輸作用，即通過特異性結合靶細胞表面的抗原，將連接的藥物輸送到靶細胞；藥物發揮治療效應，如殺傷靶細胞。任務4分析單克隆抗體的應用2.除了細胞毒素，還有哪些物質理論上可以作為ADC偶聯的藥物？①可以用放射性同位素標記單克隆抗體進行靶向放療；②一些作用于細胞信號轉導通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細胞的信號通路來抑制其生長，理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結合進行疾病治療。任務4分析單克隆抗體的應用3.單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應用上各具有什么優勢？①單克隆抗體診斷試劑盒中的單克隆抗體只與特定的抗原發生反應，因此檢測的特異性和靈敏度大大提高；生產單克隆抗體的雜交瘤細胞可以傳代培養、冷凍保存和復蘇利用，有利于控制產品的質量和標準化生產診斷試劑盒。②ADC能夠協同發揮抗體特異性識別的靶向作用和細胞毒素對腫瘤細胞的殺傷作用，因此它在臨床上具有靶點清楚、毒副作用小等優點。2.3單克隆抗體的優點和應用1．單克隆抗體的優點（1）能準確地識別抗原的細微差異；（2）與特定抗原發生特異性結合；（3）可以大量制備。2．單克隆抗體的應用（1）廣泛用作診斷試劑利用同位素或熒光標記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。（2）運載藥物：（3）直接用于治療疾病。(1)B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合后，得到的都是雜交瘤細胞(

)B淋巴細胞與骨髓瘤細胞如兩兩融合，得到的融合細胞有3種，即B淋巴細胞自身融合細胞、骨髓瘤細胞自身融合細胞和雜交瘤細胞，需要篩選才能得到雜交瘤細胞。×(2)單克隆抗體制備過程中兩次篩選的目的相同(

)單克隆抗體制備過程中第一次篩選是為了篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得足夠數量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。×(3)ADC的抗體具有靶向運輸作用，藥物具有治療作用(

)√3.(2023·北京，12)甲狀旁腺激素(PTH)水平是人類多種疾病的重要診斷指標。研究者制備單克隆抗體用于快速檢測PTH，有關制備過程的敘述不正確的是A.需要使用動物細胞培養技術B.需要制備用PTH免疫的小鼠C.利用抗原－抗體結合的原理篩選雜交瘤細胞D.篩選能分泌多種抗體的單個雜交瘤細胞√單克隆抗體制備過程中需要對骨髓瘤細胞等進行培養，即需要使用動物細胞培養技術，A正確；該操作的目的是制備單克隆抗體用于快速檢測PTH，故應用PTH刺激小鼠，使其產生相應的B淋巴細胞，B正確；抗原與抗體的結合具有特異性，可利用抗原－抗體結合的原理篩選雜交瘤細胞，C正確；由于一個B淋巴細胞經分化形成漿細胞后通常只能產生一種抗體，故篩選出的單個雜交瘤細胞無法分泌多種抗體，D錯誤。4.(2023·河南焦作高二月考)如圖表示抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程，下列有關敘述正確的是A.圖中實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗原特異性結合的抗體B.只能利用化學方法(如聚乙二醇)和物理方法(如電激)等誘導細胞融合獲得乙C.用特定的選擇培養基對乙進行篩選，融合細胞均能生長，未融合細胞均不能生長D.丙需進行克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選后可獲得大量能分泌所需抗體的丁√圖中實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結合的抗原，以刺激機體產生相應的B淋巴細胞，A錯誤；利用聚乙二醇融合法、滅活病毒誘導法和電融合法等均可誘導動物細胞融合獲得乙，B錯誤；用特定的選擇培養基對乙進行篩選，具有同種核的融合細胞和未融合的細胞均不能生長，只有融合的雜交瘤細胞才能生長，C錯誤。網絡構建五分鐘查落實【要語必背】1.動物細胞融合技術就是使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的技術。2.誘導動物細胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等。3.細胞融合技術突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能。目前，這一技術已經成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段，特別是利用動物細胞融合技術發展起來的雜交瘤技術，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。4.經過多次篩選獲得的能產生所需抗體的雜交瘤細胞可以在體外條件下大規模培養，或注射到小鼠腹腔內增殖。最終從細胞培養液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。【長句表達】1.單克隆抗體制備過程中，首先給小鼠注射特定抗原的目的是_________

。2.單克隆抗體制備過程中涉及兩次篩選：第一次篩選的目的是_________

，方法是

；第二次篩選的目的是