1、第三节 动物细胞工程及其应用（第2课时）u 教学目标1阐明动物细胞融合是通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。2概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。3简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。u 教学重难点【教学重点】1掌握动物细胞融合的概念，结合单克隆抗体的制备实验方案，理解单克隆抗体的含义、特点、制备过程和应用。2说明干细胞的概念、种类和干细胞技术的应用。【教学难点】1掌握动物细胞融合的概念，结合单克隆抗体的制备实验方案，理解单克隆抗体的含义、特点、制备过程和应用。2说明干细胞的概念、种类和干细胞技术的应用。u 教学过程【新课引入】教师通过复习
2、植物体细胞杂交的过程，引入新课。提问1：植物体细胞融合的原理是什么？（细胞质膜的流动性）提问2：诱导植物原生质体融合的方法有哪些？（物理：电刺激，化学：PEG）教师阐述：细胞融合技术是研究细胞间遗传信息转移等的有效途径之一。动物细胞是否可以像植物细胞一样进行细胞融合呢？【新知讲解】一、动物细胞融合技术及其应用（一）动物细胞融合技术1概念动物细胞融合技术是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞，通过物理、化学或生物方法，结合形成一个细胞的技术。2动物细胞融合的原理和结果（1）诱导原理：细胞质膜的流动性。（2）诱导结果：形成杂种细胞。3诱导融合的方法【学生活动】阅读教材6667页动物细胞融合的内容，
3、根据表格提示思考：各种诱导融合方法的优缺点和具体实例。类型实例优点缺点生物方法仙台病毒、疱疹病毒、腮腺炎病毒仙台病毒在细胞融合中应用广泛病毒引入细胞，可能会对细胞的生命活动产生一定的干扰化学方法聚乙二醇使用方便，诱导细胞融合成功率高有一定毒性，对某些细胞（如卵细胞）不适用物理方法电场诱导对细胞伤害小，易操作、控制和观察无（已被广泛应用，细胞融合的重要技术手段）4融合过程在各种方法的促融合作用下，细胞质膜出现黏连、破裂和融合，进而发生细胞质融合和细胞核融合，最终形成杂种细胞。提问：为什么未灭活的病毒不能作为诱导剂？提示：未灭活的病毒会感染细胞，因而不能诱导细胞融合。【拓展】灭活的病毒诱导细胞融合
4、的原理病毒表面含有的糖被，和一些酶能够与细胞膜上的糖被，发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生相互融合。这一过程既反映了糖被在细胞识别中的重要作用，又反映了细胞质膜的流动性的结构特点。5融合结果人工诱导细胞融合后，可能产生多种类型的细胞，因此需要筛选，挑选所需的细胞。6意义通过人工诱导细胞融合，不仅能使同物种细胞发生融合，也能使不同物种的细胞融合。动物细胞融合技术是动物细胞工程的核心技术。（二）动物细胞融合技术的应用1单克隆抗体的制备（1）浆细胞【学生活动】根据免疫调节中的内容思考下列问题。提问1：哺乳动物的浆细胞是体液免疫中的重要效应细胞，浆细
5、胞在体液免疫的作用是什么呢？提示：一种浆细胞能分泌一种特异性抗体，对抗侵入体内的细菌和病毒等病原体，保护身体健康。提问2：为了增强人体免疫力，临床上常常需要大量的特定的抗体，传统方法如何制备抗体呢？提示：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离出所需抗体。提问3：传统生产抗体的方法有什么缺点？提示：传统方法制备的是含有多种抗体的混合抗体，纯度低，不能专一性地对付某一类病原体，因而治疗效果不佳。【过渡】若采用单个浆细胞进行无性繁殖形成细胞群，这样的细胞群就能产生化学性质单一、特异性强的抗体，即单克隆抗体。提问：如何让浆细胞在体外培养条件下无限增殖呢？（2）骨髓瘤细胞能在体
6、外大量增殖，但不能产生抗体。【设想】浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能无限增殖又能产生大量特定抗体。（3）制备过程【教师活动】教师结合上图向学生阐述单克隆抗体的制备过程，并引导学生思考：第一次筛选和第二次筛选的原因、方法和目的分别是什么？项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体
7、检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞【拓展】单克隆抗体制备过程中融合细胞的类型B、B+B、B+瘤、瘤+瘤、瘤（筛选杂种细胞）B+瘤已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两条DNA合成途径，但一般不分裂，鼠骨髓瘤细胞中没有S途径，但能不断分裂，将这两种细胞在试管中混合，加PEG促融，在筛选培养基（含氨基嘌呤）上筛选可以分裂的细胞，即获得杂种细胞。【学生活动】根据杂交瘤细胞的流程，对比两种培养杂交瘤细胞的方法。项目腹腔培养体外培养优点易于控制培养条件可大规模培养、大量生产缺点规模小，产量少需要人为
8、控制培养基，成本相对较高【小结】单克隆抗体的特点：杂交瘤细胞分泌，特异性强，灵敏度高，能大量制备。2单克隆抗体的应用【学生活动】以小组为单位选择单克隆抗体在临床上实际应用的一个具体方面，如疾病的诊断或疾病的治疗，搜集资料并进行分析。讨论：单克隆抗体在临床上可能有哪些实际应用？与单克隆抗体的特性有什么关系？（1）制备单克隆抗体靶向制剂。这些单克隆抗体靶向制剂对肿瘤细胞有较好的选择性杀伤作用。【拓展】抗体药物偶联物（ADC）1）组成：ADC=抗体+连接物+药物（如细胞毒素）2）原理：单克隆抗体与肿瘤细胞表面的特定抗原专一性结合，使药物定向作用于肿瘤细胞。3）优点：用药量小、疗效高、毒副作用小。（2
9、）单克隆抗体可以高度特异性地识别抗原，它在疾病诊断上也有一定的临床价值。实例一：肿瘤可能在血清等体液中表达某些抗原，单克隆抗体可以用来检测这些相关抗体是否表达及其表达水平，辅助肿瘤诊断。实例二：用同位素标记某种单克隆抗体，可以诊断结肠癌肿瘤病灶是否已经转移等。（3）尝试利用同位素标记的单克隆抗体在体内显示肿瘤位置，用以指导手术范围。这样既可以彻底地切除肿瘤，又可以避免切除过多的健康组织，以提高患者手术后的生活质量。二、干细胞技术及其应用（一）干细胞【学生活动】阅读教材69页的内容，思考：什么是干细胞？干细胞有什么形态特点？干细胞的种类和特点？1概念干细胞是指动物（包括人）胚胎及某些器官中同时具
10、有自我更新和分化能力的细胞。2干细胞的形态特点干细胞在形态上具有共性，通常呈圆球形或椭圆球形，细胞体积小，核相对较大。3干细胞的种类和特点依据发育阶段分类胚胎干细胞成体干细胞依据分化潜能分类全能干细胞多能干细胞单能干细胞特点具有形成完整个体的分化潜能，可以分化成机体所有的组织器官具有分化出多种细胞组织的能力，不具有发育成完整个体的能力是一些持续停留在某种组织中的干细胞，只能分化成某一种类型或密切相关类型的细胞来源或举例早期胚胎内细胞团分离出来的一种高度未分化的细胞系骨髓多能造血干细胞上皮组织基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞、神经干细胞（二）干细胞技术应用于疾病治疗1自身干细胞的移植可避免产生排斥
11、反应，例如，利用培植皮肤干细胞的技术可以治疗大面积烧伤的患者。【情境】如果确定某人因为其胰岛B细胞功能丧失，不能分泌胰岛素而患糖尿病，能否利用干细胞技术治疗这种糖尿病？2利用干细胞具有多分化潜能的特性，人们在体外培养环境中给干细胞一定的诱导条件，就可以将其定向分化为特定类型的细胞。将这些特定的细胞进一步培养，可以移植至机体相应的病变区域如胰岛B细胞处，使其代替原本失去功能的病变组织细胞，从而达到治疗相应疾病的目的，如心血管疾病、糖尿病、恶性肿瘤等。3干细胞移植技术能再造出全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官，通过采集外周血、骨髓或脐带血，利用专用的干细胞分离液，提取、纯化后得到的干细胞可
12、应用于临床治疗。【教师活动】教师展示中华骨髓库的相关图文资料：2001年，我国成立了中华骨髓库。它是中国造血干细胞捐献者资料库，能为患者检索与其配型匹配的捐献者。并引导学生思考下列问题：提问1：诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？提示：诱导多能干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。提问2：诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。另一方面，因为是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。（三）干细胞技术应用于新药研制和开发1胚
13、胎干细胞可分化出任何组织类型的正常细胞，这为开发新药提供大量的标本，大大减少了新药研究所需的动物数量，降低了研究成本，也改进了研发药品及其安全性检验的方法。2利用人类干细胞或用干细胞培养出来的组织、器官测试各种药物的药效、毒理特性，会比用其他动物（如小鼠）更能反映人体的状况，这可能发展成为一种新的药物筛选模式。3对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的人体发育过程，并促进对人胚胎发育的基础研究，揭示人的发育机制及影响其发育的因素。【课堂小结】1单克隆抗体的制备流程2干细胞【课堂检测】1关于动物细胞融合的说法不正确的是（ C ）A动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程B动物
14、细胞融合后，形成的具有原来两个或多个动物细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞C常用于诱导动物细胞融合的手段有：聚乙二醇诱导融合法、灭活病毒诱导法、紫外线照射D细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能2在利用细胞融合技术生产单克隆抗体的过程中，不需要考虑（ B ）A多次注射特定抗原蛋白，对实验小鼠进行免疫BB淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的免疫排斥C向细胞培养液中加入促融剂的种类和处理时间D选择特定试剂筛选能产生特定抗体的杂交瘤细胞3干细胞被医学界称为“万用细胞”。下列有关干细胞的叙述，错误的是（ C ）A干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等B单能干细胞只能分化成一种类型或密切相关细胞类型C胚胎干细胞和成体干细胞均具有发育成完整个体的能力D用正常人（异体）的造血干细胞治疗白血病，白血病患者体内会发生排斥反应 12 / 12
