細胞工程
大家都知道,物種間由于存在生殖隔離使得有性雜交方法有局限性,而細胞融合技術能打破生殖隔離,使遠緣雜交成為可能。具體成功的實例見大屏幕。
正因為如此,細胞融合技術已廣泛應用于細胞學、遺傳學、免疫學及生物新品種培育等領域,但此技術還有一個十分重要的用途,就是制備單克隆抗體。有同學聽說過單克隆抗體一詞嗎?
生:(大多數同學回答不出來。)
師:在弄清什么是單克隆抗體之前,我們先來了解以下兩個問題:
第一個問題,傳統的抗體生產方法及缺陷是什么?請同學們在閱讀課本p52的最后一自然段的基礎上,討論這個問題。
生:傳統的抗體生產方法是向動物體內反復注射某種抗原,使動物產生抗體,然后從動物血清中分離所需要的抗體。這種生產抗體的方法產量和純度都很低,而且制備的抗體特異性差。
師:回答得很好!下面我們再來討論第二個問題:b淋巴細胞有什么特點?請同學們繼續閱讀課本p53第一自然段,討論并回答這個問題。
生:b淋巴細胞能產生抗體,但每一個b淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。
師:很好!正是由于b淋巴細胞的這個特點,所以要想獲得大量的單一抗體,必須用單個b淋巴細胞進行無性繁殖,也就是通過克隆形成細胞群,這樣的細胞群就有可能產生出化學性質單一、特異性強的抗體,即單克隆抗體,這就是單克隆抗體的概念。
可遺憾的是,在體外培養的條件下,一個b淋巴細胞是不可能無限增殖的,那么,科學家是怎樣解決這一問題的呢?想一想,能利用細胞融合技術來制備單克隆抗體嗎?請大家先閱讀課本p53~54單克隆抗體制備的文字及示意圖,再思考回答問題。
師:兩位科學家極富創造性的設想是什么?
生:如果把一種b淋巴細胞與能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞進行融合,所得到的融合細胞既能大量增殖,又能產生足夠數量的特定抗體。
師:對,正是科學家先有了這個極富創造性的設想,然后再鍥而不舍地把設想變為現實,才創造出單克隆抗體。想一想,如果把b淋巴細胞和骨髓瘤細胞放在一起時,會有幾種融合方式?
生:有b淋巴細胞間的融合、骨髓瘤細胞間的融合以及b淋巴細胞與骨髓瘤細胞間的融合。
師:回答得非常好!那么,b淋巴細胞和骨髓瘤細胞間融合所形成的能產生抗體的雜交瘤細胞是如何篩選出來的?
生:先用選擇性培養基篩選出雜種細胞,再進行抗體檢測和克隆化培養就能得到雜交瘤細胞。
師:對,基本的過程就是這樣。那么,科學家又是如何利用雜交瘤細胞來生產抗體的呢?
生:第一種方法是:將雜交瘤細胞在體外大規模培養,從細胞培養液中就能提取大量的單克隆抗體;第二種方法是:把雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內增殖,再從小鼠腹腔中提取單克隆抗體。
師:完全正確。正是由于這兩位科學家的杰出貢獻,他們于1984年雙雙獲得諾貝爾生理學或醫學獎。有關單克隆抗體的應用。請大家閱讀課本p54~55的內容,閱讀后,請一位同學歸納一下單克隆抗體有哪些主要的用途。最好能結合其中的一個用途,如“生物導彈”問題,談一談你對其應用前景的認識。師:本節課我們學習了有關動物細胞融合和單克隆抗體的內容,通過本節課的學習,大家應不僅能說出動物細胞融合的過程、單克隆抗體的生產過程,而且應能充分體驗科學是一個過程及科學、技術、社會三者之間的關系。