動物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體第2節(jié)第2課時第2章細(xì)胞工程人教版高中生物

選擇性必修31闡明動物細(xì)胞融合技術(shù)的概念，舉例說出誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法。2概述單克隆抗體的制備過程，認(rèn)同單克隆抗體在臨床上具有重要的應(yīng)用價值。

想要制備大量特異性抗體，漿細(xì)胞能產(chǎn)生特異性抗體但無法增殖且壽命有限，而癌細(xì)胞能大量增殖，但是沒有產(chǎn)生抗體的能力。誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合。有沒有一種方法能獲得兼具兩者功能的細(xì)胞？><目標(biāo)一動物細(xì)胞融合技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)A細(xì)胞B細(xì)胞正在融合的原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體高Ca2+—高pH融合法等雜種細(xì)胞再生出細(xì)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(xì)胞的全能性原理：細(xì)胞膜的流動性

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

回顧舊知1.1動物細(xì)胞融合技術(shù)使兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的技術(shù)。細(xì)胞膜的流動性PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。（化學(xué)法、

物理法、

生物法

）突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。已成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)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(shù)，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。動物細(xì)胞融合特有雜交細(xì)胞：具有原來兩個或多個細(xì)胞的遺傳信息1.概念：2.原理：3.融合方法：4.意義：相關(guān)信息

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

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

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

(２)每個B細(xì)胞只分泌一種特異性的抗體骨髓瘤細(xì)胞動物細(xì)胞融合一個B淋巴細(xì)胞單克隆抗體細(xì)胞群抗體克隆存在問題：一個極富創(chuàng)造力的方案：動物細(xì)胞融合融合細(xì)胞動物細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體骨髓瘤細(xì)胞（癌細(xì)胞）能無限增殖一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一抗體1975年英國科學(xué)家米爾斯坦和柯勒發(fā)明了單克隆抗體的制備技術(shù)，于1984年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)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(xì)胞在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)，或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖1．根據(jù)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(chǎn)生特定抗體的B淋巴細(xì)胞。(1)給小鼠注射特定抗原的目的是什么？任務(wù)2分析單克隆抗體的制備過程(2)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)融合后，培養(yǎng)基中共出現(xiàn)幾種細(xì)胞？其中融合的細(xì)胞有幾種？(若融合的話，只考慮兩兩融合)若只考慮細(xì)胞兩兩融合，培養(yǎng)基中共出現(xiàn)5種細(xì)胞。理論上融合的細(xì)胞有3種。體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%。任務(wù)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(wù)2分析單克隆抗體的制備過程篩選出雜交瘤細(xì)胞用特定的選擇培養(yǎng)基進(jìn)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(xì)胞方法是抗體檢測，其原理是抗原—抗體的特異性結(jié)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(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)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(zhì)A可以阻斷其中的全合成途徑(如圖)。正常細(xì)胞內(nèi)含有補(bǔ)救合成途徑所必需的轉(zhuǎn)化酶和激酶，制備單克隆抗體時選用的骨髓瘤細(xì)胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶。請據(jù)圖分析回答下列問題：培養(yǎng)基含有物質(zhì)A且骨髓瘤細(xì)胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶，因此，骨髓瘤細(xì)胞不能合成DNA，不能增殖而導(dǎo)致死亡；B細(xì)胞為成熟細(xì)胞，沒有增殖能力，也會死亡。雜交瘤細(xì)胞可以利用B細(xì)胞中的轉(zhuǎn)化酶，通過補(bǔ)救合成途徑合成DNA，能存活并增殖。任務(wù)2分析單克隆抗體的制備過程在培養(yǎng)基中含有H、A、T的情況下，會導(dǎo)致骨髓瘤細(xì)胞和B細(xì)胞死亡的原因是什么？只有雜交瘤細(xì)胞才能存活并增殖，原因是什么培養(yǎng)基含有物質(zhì)A且骨髓瘤細(xì)胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶，因此，骨髓瘤細(xì)胞不能合成DNA，不能增殖而導(dǎo)致死亡；B細(xì)胞為成熟細(xì)胞，沒有增殖能力，也會死亡。雜交瘤細(xì)胞可以利用B細(xì)胞中的轉(zhuǎn)化酶，通過補(bǔ)救合成途徑合成DNA，能存活并增殖。任務(wù)2分析單克隆抗體的制備過程雜交瘤細(xì)胞的抗體檢測和克隆化培養(yǎng)陽性孔融合后的細(xì)胞經(jīng)特定的選擇培養(yǎng)基篩選培養(yǎng)后，能存活的細(xì)胞就是雜交瘤細(xì)胞。但這些雜交瘤細(xì)胞并非都是能分泌所需抗體的細(xì)胞，通常用“有限稀釋法”來選擇。將雜交瘤細(xì)胞稀釋，用96孔板培養(yǎng)，使每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞，通過培養(yǎng)讓其增殖。然后檢測各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體，那些上清液可與特定抗原結(jié)合的培養(yǎng)孔為陽性孔。陽性孔中的細(xì)胞還不能保證是來自單個細(xì)胞，挑選陽性孔的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有限稀釋，一般需要進(jìn)行3～4次，直至確信每個孔中增殖的細(xì)胞為能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。該過程即為雜交瘤細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)。任務(wù)4分析單克隆抗體的應(yīng)用資料

使用高效的細(xì)胞毒素類藥物進(jìn)行化療可以有效殺傷腫瘤細(xì)胞。但細(xì)胞毒素沒有特異性，在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時還會對健康細(xì)胞造成傷害，這限制了它在臨床上的應(yīng)用?？贵w—藥物偶聯(lián)物（antibody-drugconjugate，ADC）通過將細(xì)胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物（如細(xì)胞毒素）三部分組成，它的作用機(jī)制如下圖所示。任務(wù)4分析單克隆抗體的應(yīng)用1.ADC的抗體和藥物各具有什么作用？ADC的抗體主要發(fā)揮靶向運(yùn)輸作用，即通過特異性結(jié)合靶細(xì)胞表面的抗原，將連接的藥物輸送到靶細(xì)胞；藥物發(fā)揮治療效應(yīng)，如殺傷靶細(xì)胞。任務(wù)4分析單克隆抗體的應(yīng)用2.除了細(xì)胞毒素，還有哪些物質(zhì)理論上可以作為ADC偶聯(lián)的藥物？①可以用放射性同位素標(biāo)記單克隆抗體進(jìn)行靶向放療；②一些作用于細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細(xì)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(jié)合進(jìn)行疾病治療。任務(wù)4分析單克隆抗體的應(yīng)用3.單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應(yīng)用上各具有什么優(yōu)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(fā)生反應(yīng)，因此檢測的特異性和靈敏度大大提高；生產(chǎn)單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)、冷凍保存和復(fù)蘇利用，有利于控制產(chǎn)品的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)診斷試劑盒。②ADC能夠協(xié)同發(fā)揮抗體特異性識別的靶向作用和細(xì)胞毒素對腫瘤細(xì)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(yōu)點。2.3單克隆抗體的優(yōu)點和應(yīng)用1．單克隆抗體的優(yōu)點（1）能準(zhǔn)確地識別抗原的細(xì)微差異；（2）與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合；（3）可以大量制備。2．單克隆抗體的應(yīng)用（1）廣泛用作診斷試劑利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù)，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。（2）運(yùn)載藥物：（3）直接用于治療疾病。(1)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后，得到的都是雜交瘤細(xì)胞(

)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞如兩兩融合，得到的融合細(xì)胞有3種，即B淋巴細(xì)胞自身融合細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞自身融合細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞，需要篩選才能得到雜交瘤細(xì)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(xì)胞，第二次篩選是為了獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞?！?3)ADC的抗體具有靶向運(yùn)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(biāo)。研究者制備單克隆抗體用于快速檢測PTH，有關(guān)制備過程的敘述不正確的是A.需要使用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)B.需要制備用PTH免疫的小鼠C.利用抗原－抗體結(jié)合的原理篩選雜交瘤細(xì)胞D.篩選能分泌多種抗體的單個雜交瘤細(xì)胞√單克隆抗體制備過程中需要對骨髓瘤細(xì)胞等進(jìn)行培養(yǎng)，即需要使用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，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(yīng)用PTH刺激小鼠，使其產(chǎn)生相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞，B正確；抗原與抗體的結(jié)合具有特異性，可利用抗原－抗體結(jié)合的原理篩選雜交瘤細(xì)胞，C正確；由于一個B淋巴細(xì)胞經(jīng)分化形成漿細(xì)胞后通常只能產(chǎn)生一種抗體，故篩選出的單個雜交瘤細(xì)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(guān)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(jié)合的抗體B.只能利用化學(xué)方法(如聚乙二醇)和物理方法(如電激)等誘導(dǎo)細(xì)胞融合獲得乙C.用特定的選擇培養(yǎng)基對乙進(jìn)行篩選，融合細(xì)胞均能生長，未融合細(xì)胞均不能生長D.丙需進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)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(jié)合的抗原，以刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞，A錯誤；利用聚乙二醇融合法、滅活病毒誘導(dǎo)法和電融合法等均可誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合獲得乙，B錯誤；用特定的選擇培養(yǎng)基對乙進(jìn)行篩選，具有同種核的融合細(xì)胞和未融合的細(xì)胞均不能生長，只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長，C錯誤。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建五分鐘查落實【要語必背】1.動物細(xì)胞融合技術(shù)就是使兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的技術(shù)。2.誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法等。3.細(xì)胞融合技術(shù)突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。目前，這一技術(shù)已經(jīng)成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)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(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù)，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。4.經(jīng)過多次篩選獲得的能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞可以在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)，或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖。最終從細(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體?！鹃L句表達(dá)】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