資源簡介

2.2.2動物細胞融合技術與單克隆抗體的學案
【學習目標】
1.闡明動物細胞融合是指通過物理、化學或生物|學等手段.使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。
2.概述細胞融合技術是單克隆抗體制備的重要技術。
3.收集單克隆抗體在臨床上實際應用的資料,并進行交流分享。
【學習重難點】
教學重點
1.動物細胞培養的條件和過程。
2.干細胞在生物醫學工程中的應用。
3.單克隆抗體的制備和應用。
4.用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。
教學難點
1.單克隆抗體的制備過程。
2.用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。
【預習新知】
動物細胞融合技術
1．定義：使 個或 個動物細胞結合形成 個細胞的技術。
2．結果：融合后形成的雜交細胞具有原來 個或 個細胞的遺傳信息。
3．原理： 。
4．誘導融合常用的方法： 、 、 。
(1) 法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。
(2) 不滅活的病毒會 細胞，因而不能用于誘導細胞融合。
(3) 與植物原生質體融合方法對比，誘導動物細胞融合的特有方法是 。
5．特點：突破了 的局限，使 成為可能。
6．動物細胞融合技術涉及的變異類型是 。
7．應用
(1) 間、屬間、科間，甚至動物與植物之間的細胞融合都已獲得了成功。
(2)動物細胞融合技術已成為研究細胞 、細胞 、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。
(3)利用動物細胞融合技術發展起來的 技術，為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
單克隆抗體及其應用
血清抗體與單克隆抗體的比較
名稱 產生 特點
血清抗體 由 分泌 一般從血清中分離，產量低、 低、 差
單克隆抗體 由 分泌 強， 高，能
制備單克隆抗體的基本原理
一種淋巴細胞 產生一種
小鼠骨髓瘤細胞能在體外
利用動物細胞融合技術產生的雜交瘤細胞可以保持親代雙方的特性
篩選雜交瘤細胞，雜交瘤細胞在體外培養時可 并獲得所需抗體
單克隆抗體的制備
a：
b：
c：
d：
單克隆抗體的應用：
用作
用于 和治療疾病
【易錯提示】
1.動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。
2.動物細胞融合常用的誘導方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法。
3.動物細胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。
4.雜交瘤細胞是由經免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而成的，具有既能無限增殖又能產生專一抗體的能力。
5.制備單克隆抗體過程中第一次篩選是為了獲得雜交瘤細胞，第二次篩選是為了獲得能產生特定抗體的雜交瘤細胞。
6.單克隆抗體最主要的優點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。
7.單克隆抗體的主要用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物。
【深化探究】
動物細胞融合
1．融合的原理與過程
(1)原理：細胞膜的流動性。
(2)過程：動物細胞融合的過程包括細胞膜融合、細胞質融合和細胞核融合。其中細胞膜融合是細胞融合的先導，在細胞膜融合中體現出細胞膜具有一定的流動性，細胞融合的實質是核融合。動物細胞融合完成的標志是兩個或多個細胞核融合為一個細胞核。如下圖(以滅活的病毒誘導為例)：
2．融合的結果
形成單核雜交細胞，具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息，可表現出兩個或多個親本的特點。
3．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較
比較項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合
原理 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞的增殖
融合前處理 先除去細胞壁 先使細胞分散開
使用的酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶
誘導手段 物理法：電融合法、離心法 化學法：PEG融合法 除物理法和化學法外，也可用滅活的病毒誘導
過程
結果 雜種植株 雜交細胞
應用 培育植物新品種 主要用于制備單克隆抗體
意義 克服了遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合
合作探究：(1)什么是滅活？滅活病毒誘導融合的原理是什么？
提示：滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結構。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。
(2)動物細胞融合與植物原生質體融合的原理相同嗎？
提示：相同，都依據細胞膜的流動性。
【鞏固訓練】
1.曲妥珠單抗是抗人表皮生長因子受體（HER2）的單克隆抗體，能競爭性阻止人表皮生長因子與HER2結合，進而抑制乳腺癌細胞生長。下列相關敘述正確的是( )
A.乳腺癌細胞具有無限增殖的能力，因此體外培養癌細胞時只需提供血清
B.曲妥珠單抗制備時至少需要2次篩選，第2次篩選常用選擇培養基進行
C.曲妥珠單抗本身不具備治療乳腺癌的作用，只有攜帶抗癌藥物才起作用
D.乳腺癌細胞中人表皮生長因子受體基因的表達量一般比正常乳腺細胞高
2.為了快速檢測豬瘟病毒亞型流行株JL23，研究人員按以下流程生產抗JL23的單克隆抗體，相關敘述正確的是( )
基因工程生產JL23的E2蛋白→免疫小鼠→評估免疫效果→滅活病毒誘導細胞融合→篩選陽性雜交瘤細胞→生產單克隆抗體
A.JL23的E2蛋白與其它亞型豬瘟病毒的E2蛋白結構相同
B.評估免疫效果的目的是為了獲得足夠免疫成功小鼠的B淋巴細胞
C.滅活病毒能特異性的誘導免疫小鼠B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合
D.用選擇培養基多次篩選可獲得產生抗體能力強的陽性雜交瘤細胞
3.目前，動物細胞融合技術在哪方面的應用比較成熟和廣泛( )
A.制備單克隆抗體 B.克服遠源雜交的不親和性
C.培育新物種 D.生產雜種細胞
4.抗體一藥物偶聯物（ADC）通過采用特定技術將具有生物活性的小分子藥物連接到能特異性識別腫瘤細胞的單克隆抗體上，實現對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC的結構及其發揮作用的機理如圖所示，下列有關說法錯誤的是( )
A. ADC中的單克隆抗體具有導向作用
B. 用96孔板培養和多次篩選雜交瘤細胞后，在體外大規模培養可獲得單克隆抗體
C. ADC與癌細胞識別后，通過胞吞進入細胞體現了細胞膜的選擇透過性
D. ADC在腫瘤細胞里被溶酶體裂解，釋放藥物，使腫瘤細胞死亡
5.下圖表示抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程。下列敘述錯誤的是( )
A.甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結合的抗原
B.常用滅活的病毒進行人工誘導細胞融合獲得乙
C.用特定的選擇培養基篩選所獲得的丙均能產生目標抗體
D.可從細胞培養液或小鼠腹水中提取抗胃癌單克隆抗體
6.人絨毛膜促性腺激素（HCG）是女性懷孕后胎盤滋養層細胞分泌的一種糖蛋白，制備抗HCG單克隆抗體可用于早孕的診斷。如圖是抗HCG單克隆抗體制備流程示意圖。相關敘述正確的是( )
A.①過程所用的促融方法與植物體細胞雜交完全相同
B.③過程以抗HCG單克隆抗體為抗原進行檢測
C.應給小鼠多次注射HCG，以獲得較多的記憶細胞
D.④過程需要添加抗生素等物質，以防止病毒污染
7.CD47是一種跨膜糖蛋白，它可與巨噬細胞表面的信號調節蛋白結合，從而抑制巨噬細胞的吞噬作用。肺癌、結腸癌等多種腫瘤細胞表面的CD47含量比正常細胞高1.6~5倍，導致吞噬細胞對腫瘤細胞的清除效果減弱。科學家推測，抗CD47的單克隆抗體可以解除CD47對巨噬細胞的抑制作用，為此他們按照如下流程進行了實驗。下列錯誤的是( )
A. 多次進行步驟①的目的是獲得更多已免疫的B淋巴細胞
B. 經多次篩選可得到既能大量增殖又能產生抗CD47抗體的細胞
C. 實驗組中巨噬細胞和腫瘤細胞的共培養體系需放入CO2培養箱
D. 對照組中吞噬細胞的吞噬指數顯著高于實驗組可驗證上述推測
8.細胞工程在藥物生產和育種等領域應用十分廣泛。閱讀下列材料，請回答下列問題：
材料一：人絨毛膜促性腺激素（HCG）是女性懷孕后胎盤滋養層細胞分泌的一種糖蛋白。下圖是制備抗HCG單克隆抗體流程示意圖。
材料二：西湖龍井含有的茶堿是植物細胞的代謝產物，具有提神、抗衰老功效，可利用植物組織培養技術來實現茶堿的工業化生產。
(1)材料一中，步驟①所使用的B淋巴細胞能合成并分泌___________（填“一種”或“多種”）抗體。步驟③需對選擇培養的雜交瘤細胞進行____________及抗體檢測，該過程一般在多孔細胞培養板上進行：先將細胞懸浮液稀釋到7～10個細胞/mL，再在每個培養孔中滴入0.1mL細胞稀釋液，其目的是____________。
(2)體外培養材料一中X細胞時，需向培養液中通入95%空氣＋5%CO2的無菌氣體，其中CO2的主要作用是___________。長時間培養時還需要定期清理培養液的目的是___________。利用抗HCG單克隆抗體，研究人員制作出了早孕試紙，該試紙可以利用尿液診斷早孕的機理是___________。
(3)實現材料二中茶堿的工業化生產時，可將龍井茶葉細胞培養到____________階段，然后從_________（填“細胞器”）中提取茶堿；若要獲得人工種子，可將龍井茶葉細胞培養到___________，再和具有養分的人工胚乳一起包埋在具有保護功能的人工種皮中，由其培育成的植株生殖方式屬于___________。
(4)材料一和材料二都是為了有目的地獲得特定產品，兩者涉及的工程技術是在____________水平上操作的。
參考答案
1.答案：D
解析：A、動物細胞培養需要營養物質、氣體環境、無菌無毒環境等，乳腺癌細胞屬于動物細胞，因此體外培養癌細胞時需要營養物質，還需要血清等天然物質，A錯誤；
B、曲妥珠單抗制備時至少需要2次篩選，第1次篩選常用選擇培養基進行，第2次篩選利用多孔板法和抗原-抗體雜交法，獲得產生特定抗體的雜交瘤細胞，B錯誤；
C、曲妥珠單抗是抗人表皮生長因子受體（HER2）的單克隆抗體，能競爭性阻止人表皮生長因子與HER2結合，進而抑制乳腺癌細胞生長，因此曲妥珠單抗本身可以具備治療乳腺癌的作用，C錯誤；
D、乳腺癌細胞具有無限增殖的能力，生長因子與生長因子受體（HER2）結合后能促進細胞增殖，推測乳腺癌細胞中人表皮生長因子受體基因的表達量一般比正常乳腺細胞高，D正確。
故選D。
2.答案：B
解析：A.不同病毒的遺傳物質不同，基因表達產物蛋白質的結構也不完全相同，故A錯誤。B.評估免疫效果的目的是為了獲得足夠免疫成功小鼠的B淋巴細胞，故B正確。C.滅活病毒能特異性的誘導動物細胞融合不具有特異性，故C錯誤。D.用選擇培養基多次篩選可獲得能產生特定抗體的陽性雜交瘤細胞，故D錯誤。
3.答案：A
解析：動物細胞融合技術應用比較成熟和廣泛的是制備單克隆抗體，A正確，BCD錯誤。故選A。
4.答案：C
解析：A、ADC中的單克隆抗體可特異性識別腫瘤細胞，可將藥物運輸到腫瘤細胞，具有導向作用，A正確；
B、單克隆抗體制備過程中至少經過兩次篩選，一次是用特定的選擇培養基進行篩選，獲得雜交瘤細胞，雜交瘤細胞還需進行克隆化培養和抗體檢測，即用96孔板培養和多次篩選雜交瘤細胞后，就可獲得既能無限增殖，又能分泌特異性抗體的雜交瘤細胞，在體外大規模培養可獲得單克隆抗體，B正確；
C、ADC與癌細胞的識別后，通過胞吞進入細胞體現了細胞膜的流動性特點，C錯誤；
D、ADC通過胞吞的方式進入腫瘤細胞，溶酶體使其裂解，釋放藥物，實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷，D正確。
故選C。
5.答案：C
解析：用甲注射小鼠，目的是產生能分泌特異性抗體的B淋巴細胞，則甲為抗原，A正確。
動物細胞融合常用的方法是用滅活的病毒進行誘導，B正確。
用特定的選擇培養基對乙進行篩選，得到雜交瘤細胞丙，但丙中的雜交瘤細胞不一定都能產生所需要的特異性抗體，因此還要進行二次篩選，C錯誤。
將雜交瘤細胞在體外條件下大規模培養，或注射到小鼠的腹腔內進行增殖，這樣可從細胞培養液或小鼠腹水中提取抗胃癌單克隆抗體，D正確。
6.答案：B
解析：①過程為誘導動物細胞融合，所用的促融方法不同于植物體細胞雜交的是：用滅活的病毒作為誘導劑，A錯誤；③過程的目的是篩選出能產生抗HCG抗體的雜交瘤細胞，需以抗HCG單克隆抗體為抗原進行檢測，B正確；給小鼠注射HCG的目的是獲得免疫的B淋巴細胞，C錯誤；④過程為采用動物細胞培養技術在體外生產抗HCG單克隆抗體，需要添加抗生素等物質，以防止雜菌污染，D錯誤。
7.答案：D
解析：A、由圖可知，①過程為用CD47免疫小鼠，此過程需要多次進行，目的是使小鼠產生更多已免疫的B淋巴細胞，A正確；
B、經多次篩選得到的雜交瘤細胞即具有B淋巴細胞能產生抗CD47抗體的特性，又具有骨髓瘤細胞能大量增殖的特性，B正確；
C、動物細胞培養需要放到含95%空氣和5%CO2混合氣體的CO2培養箱中培養，C正確；
D、由題干“抗CD47的單克隆抗體可以解除CD47對巨噬細胞的抑制作用”可知，若實驗組中抗CD47的單克隆抗體與腫瘤細胞表面的CD47結合，從而解除了CD47對巨噬細胞的抑制作用，最終導致巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬指數高于對照組，才可以驗證科學家們推測，D錯誤。
故選D。
8.答案：(1) 多種；克隆化培養；使每個孔內不多于一個細胞（達到單克隆培養的目的）
(2) 維持培養液的pH；補充營養物質，清除代謝廢物；孕婦尿液中的HCG與試紙上的抗HCG的單克隆抗體特異性結合
(3) 愈傷組織；液泡；胚狀體；無性生殖
(4)細胞或組織
解析：(1)免疫處理的小鼠產生相應的B淋巴細胞,能合成并分泌多種抗體,而1個漿細胞只能合成一種抗體;步驟③需對選擇培養的雜交瘤細胞進行克隆化培養及抗體檢測,該過程一般在多孔細胞培養板上進行;用多孔培養板培養時,需要稀釋,其目的是使每個孔內不多于一個細胞,達到單克隆培養的目的。
(3)液泡中含有無機鹽、糖類等有機物,故若利用植物組織培養技術,可將龍井茶葉細胞培養到愈傷組織階段,愈傷組織成高度液泡化,然后從其液泡中提取茶堿;若要獲得神奇的人工種子,可將龍井茶葉細胞培養到胚狀體階段經過人工薄膜包裹得到人工種子;由于該過程中沒有經過精卵結合,故生殖方式為無性生殖。

展開更多......

收起↑