25-26学年生物(人教版)选择性必修第三册课件：2.2.2 动物细胞融合技术和单克隆抗体

人教版（2019）选择性必修三动物细胞融合技术和单克隆抗体第2章细胞工程1.理解动物细胞融合的结构基础、诱导方法及原理，掌握动物细胞融合的过程2.简述单克隆抗体的制备过程学习目标从社会中来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？白菜甘蓝白菜—甘蓝＋目录01动物细胞融合技术02单克隆抗体及其应用动物细胞融合技术1975年，英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒设计了一个极富创造性的试验方案：米尔斯坦科勒如何实现动物细胞间的融合？＋抗体（单克隆抗体）B淋巴细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞动物细胞融合技术1.概念使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术2.原理3.诱导方法4.结果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——动物细胞融合特有与植物原生质体融合的方法相同形成具有原来两个或多个细胞的遗传信息的杂交细胞动物细胞融合技术5.过程动物细胞融合动物细胞培养细胞膜的流动性细胞增殖动物细胞融合技术【拓展】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灭活的病毒粘附使细胞凝聚细胞膜打开细胞膜融合细胞核融合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。动物细胞融合实质及完成的标志：细胞核的融合动物细胞融合技术6.意义突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能7.应用（1）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动物细胞融合技术【知识延伸】动物细胞融合时，一般将多个细胞混合进行处理，因为就目前常用的细胞融合方法来看，不管是用物理、化学方法，还是用生物方法，其融合率都不可能是100%。若仅有少数细胞进行融合，则不一定能得到融合细胞，更重要的是，即使两个细胞已发生融合，也并不一定是研究者期望得到的细胞类型。动物细胞融合技术最有价值的应用就是制备单克隆抗体。动物细胞融合技术动物细胞融合与受精作用的区别（1）受精作用：是在同种生物之间进行的，精子与卵细胞的融合不需要任何诱导剂，受精卵内具备同种生物的两个亲本的遗传物质（2）动物细胞融合可在不同物种间进行，由于物种间存在生殖隔离，所以自然条件下不能融合成杂交细胞，必须有诱导剂才能融合。形成的杂交细胞具备两个亲本细胞的遗传物质，从而体现两个亲本的遗传特性动物细胞融合技术动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理步骤诱导方法结果意义细胞膜的流动性和植物细胞的全能性细胞膜的流动性酶解法去掉细胞壁后，诱导原生质体融合，形成杂种体细胞，再经过植物组织培养形成杂种植株分散成单个细胞后诱导细胞融合物理方法、化学方法、灭活病毒形成杂种植株形成杂种细胞克服远缘杂交不亲和障碍物理方法、化学方法单克隆抗体及其应用1.传统抗体制备方法及缺陷（1）传统抗体制备过程（2）缺点：产量低、纯度低、特异性差向动物体内反复注射某种抗原使动物产生抗体从动物血清中分离所需抗体有什么方法解决这个问题？【注意】每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体单克隆抗体及其应用【思考】有什么方法解决传统抗体制备存在产量低、纯度低、特异性差的问题?但在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的！一个B淋巴细胞克隆B淋巴细胞群大量单一抗体产生单克隆抗体及其应用极富创造性的实验方案：动物细胞融合杂交瘤细胞动物细胞培养单克隆抗体骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体米尔斯坦科勒1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒发明了单克隆抗体的制备技术，于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖。单克隆抗体及其应用1.单克隆抗体由单一的B淋巴细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体2.原理①每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，但不能在体外无限增殖②小鼠骨髓瘤细胞能在体外无限增殖，但不能产生抗体③利用动物细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保持亲代双方的特性，既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体单克隆抗体及其应用3.来源单克隆抗体是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞杂交形成的单一杂交瘤细胞增殖产生的高度专一的抗体①B淋巴细胞：能产生特异性强的抗体②骨髓瘤细胞：在体外能无限增殖单克隆抗体及其应用4.单克隆抗体的制备过程注射特定的抗原体外培养骨髓瘤细胞多种B淋巴细胞骨髓瘤细胞诱导融合将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合用特定的抗原免疫小鼠，从脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞多种杂交细胞如BB、B瘤、瘤瘤等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瘤单克隆抗体及其应用第一次筛选杂交瘤细胞（多种）融合的细胞置于选择性培养基上培养第一次筛选第一次筛选：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。单克隆抗体及其应用杂交瘤细胞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单克隆抗体及其应用第二次筛选——克隆化培养和抗体检测（1）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多孔培养板多孔细胞培养板抗体检测板阳性孔单克隆抗体及其应用克隆化培养抗体检测每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞多次96孔板培养和筛选检测原理：抗原和抗体能够特异性结合（分子水平的鉴定）—抗原抗体杂交法单克隆抗体及其应用培养杂交瘤细胞的方法比较相关技术和原理：动物细胞融合、动物细胞培养；细胞膜的流动性、细胞增殖（有丝分裂）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，成本相对较高单克隆抗体及其应用5.单克隆抗体应用（1）诊断试剂——最广泛应用抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体在妊娠第8天就可以作出诊断，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、快速特点单克隆抗体及其应用乙肝测定试剂艾滋病检测试剂新冠病毒检测试剂血型检测试剂单克隆抗体及其应用（2）作为药物治疗疾病2021年12月8日晚，由清华大学张林琦教授团队及其他公司共同研发的抗新冠病毒抗体组合药物——安巴韦单抗注射液及罗米司韦单抗注射液，正式被中国药监局批准上市，成为我国首个自主研发的抗新冠病毒抗体药物。注入体内后马上起效，可以降低80%新冠患者的住院率与死亡率”。单克隆抗体及其应用（3）运载药物ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。阅读教材50页。【思考】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；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。课堂小结概述应用动物细胞融合技术结果意义原理融合方法原理应用单克隆抗体的制备免疫处理第一次筛选诱导融合第二次筛选大规模培养诊断试剂运载药物治疗疾病克隆化培养抗体检测体外培养小鼠腹腔过程随堂练习1.下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程，有关叙述不正确的是()A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原B.利用聚乙二醇、灭活的病毒和电融合等方法均可诱导细胞融合获得乙C.用特定的选择培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长D.丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁解析：A、实验目的是制备抗人体胃癌的单克隆抗体，因此给小鼠注射的甲应是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原，A正确；B、诱导动物细胞融合可用PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法，B正确；C、用特定的选择培养基对乙筛选，自身融合的细胞以及未融合的细胞均不能生长，C错误；D、丙为杂交瘤细胞，为了筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞，丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁，D正确。C随堂练习2.双特异性抗体简称双抗,是一种特殊形式的人工抗体,能够同时识别两种不同的抗原或同一抗原的不同表位(抗原表位是抗原与抗体特异性识别结合的基本结构单位)。如图为制备某双抗的流程图,下列分析错误的是()A.与单克隆抗体相比,双抗的特异性可能更强B.在图中HAT培养基上,只有杂交瘤细胞能长期存活C.图中方框内可能涉及细胞的融合D.体外培养双杂交瘤细胞时,无需进行传代培养解析：与单克隆抗体相比,双抗增加了一个特异性抗原结合位点,因而双抗的特异性可能更强,A正确；在图中HAT培养基上,只有杂交瘤细胞能长期存活,以筛选出杂交瘤细胞,B正确；由图可知,为了得到双杂交瘤细胞,方框内需要进行细胞融合,C正确；体外培养双杂交瘤细胞时,细胞会因培养液中营养物质缺乏,有害代谢物积累等导致分裂受阻,需要进行传代培养,D错误。D随堂练习3.T细胞表面的受体(CTLA-4)可阻断T细胞的