【生物】免疫學的應(yīng)用（教學課件）-2023-2024學年高二上學期生物人教版（2019）選擇性必修1

第4節(jié)免疫學的應(yīng)用本節(jié)聚焦:疫苗的作用是什么？為什么它能夠發(fā)揮這樣的作用？器官移植面臨哪些問題？該如何解決這些問題？第4章免疫調(diào)節(jié)

在人類的歷史上，傳染病奪去了無數(shù)人的生命。而免疫學正是在人類與傳染病斗爭的過程中發(fā)展起來的?，F(xiàn)在隨著人類對免疫系統(tǒng)認識的深入，免疫學得到了越來越廣泛的應(yīng)用。疫苗的發(fā)明和應(yīng)用，就是典型的例證。疫苗的研發(fā)歷程我國是世界上

用

的方法預(yù)防傳染病的國家。

公元16世紀，中國人首先用人痘疫苗預(yù)防天花，為后來英國的外科醫(yī)生詹納(Jenner)發(fā)明牛痘疫苗奠定了基礎(chǔ)。最早免疫一、疫苗天花病毒中國人痘接種法——最早用免疫方法預(yù)防傳染病英國牛痘接種法挑取天花膿皰及痂皮，將痘痂研磨成粉末給健康人鼻內(nèi)接種，被接種者大部分可以自愈，死亡率約2%。牛痘癥狀通常是在母牛的乳房部位出現(xiàn)局部潰瘍。牛奶廠擠奶女工感染過牛痘后，就不再患天花。牛痘癥狀在她們身上僅表現(xiàn)為手上出現(xiàn)一些膿皰，間或伴隨一些輕微的不適。思考：推測人痘接種中的有效成分是什么？為什么被接種者會輕度感染天花并痊愈？減毒的天花病毒資料1：卡介苗是由減毒牛型結(jié)核分枝桿菌懸浮液制成的活疫苗，接種后可增強巨噬細胞活性，加強巨噬細胞殺滅腫瘤的能力，活化T細胞，從而增強機體總體抵抗力?？纱蠓档蛢和Y(jié)核病和結(jié)核性腦膜炎的發(fā)病率。資料2：被稱為“糖丸爺爺”的顧方舟研制出“糖丸”——脊髓灰質(zhì)炎活疫苗，為我國消滅脊髓灰質(zhì)炎（俗稱小兒麻痹癥）作出了重要貢獻。資料3：巴斯德將感染了狂犬病的兔的神經(jīng)組織勻漿注射給一個9歲的被瘋狗咬傷的小男孩，連續(xù)注射十幾天后，小男孩活了下來。這位小男孩就是世界上第一位狂犬病疫苗的注射者。后來，巴斯德將病原微生物滅活后制成了狂犬病疫苗，即過期病兔的神經(jīng)組織勻漿。一、疫苗【任務(wù)1】根據(jù)有關(guān)疫苗的資料分析，歸納疫苗的概念。問題一：什么是疫苗？疫苗通常是用

的或

的

制成的生物制品。一、疫苗滅活減毒病原體1.概念：戰(zhàn)斗力100戰(zhàn)斗力10減毒疫苗戰(zhàn)斗力0滅活疫苗【任務(wù)2】以接種卡介苗為例，歸納疫苗的作用原理。一、疫苗思考：1.你知道自己手臂上“卡疤”的來源嗎？2.我國及世界衛(wèi)生組織為什么規(guī)定新生兒要接種卡介苗？3.接種卡介苗后，我們體內(nèi)發(fā)生了什么反應(yīng)？4.小時候接種的卡介苗，長大了還有用嗎？問題二：疫苗的作用機理是什么？一、疫苗2.作用機理接種疫苗后，人體內(nèi)可產(chǎn)生相應(yīng)的抗體（以及相應(yīng)的記憶細胞），從而對特定傳染病具有抵抗力。B細胞疫苗漿細胞記憶B細胞抗體輔助性T細胞真正的病原體記憶B細胞漿細胞抗體清除病原體APC一、疫苗3.實例疫苗名稱可預(yù)防的疾病天花疫苗天花卡介苗肺結(jié)核脊髓灰質(zhì)炎疫苗（OPV）脊髓灰質(zhì)炎麻疹疫苗麻疹人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗子宮頸癌風疹疫苗風疹乙腦疫苗流行性乙型腦炎流腦疫苗流行性腦脊髓膜炎百白破三聯(lián)疫苗（DPT）百日咳、白喉、破傷風抗狂犬血清狂犬病常見的疫苗及其預(yù)防的疾病一、疫苗3.實例問1：疫苗必須包含一個完整的病原體嗎？說出你的依據(jù)。

問2：有人認為，接種多種疫苗很麻煩，應(yīng)該設(shè)計一種用來預(yù)防多種疾病的疫苗。這種想法可行嗎？請談?wù)勀愕睦碛?。引起免疫反?yīng)的并不是整個病原體，而是表面的抗原?？尚?。將不同抗原聯(lián)合制成一種疫苗，可預(yù)防相應(yīng)的多種疾病。如：四聯(lián)疫苗可預(yù)防百日咳、白喉、破傷風及由b型流感嗜血桿菌引起的腦膜炎、肺炎、心包炎等。人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗2006年，HPV（人類乳頭瘤病毒）疫苗獲得美國的批準。該疫苗可以預(yù)防由HPV引起的幾種子宮頸癌，是世界上第一個預(yù)防癌癥的疫苗，在人類研發(fā)癌癥疫苗的道路上具有里程碑式的意義。11一、疫苗3.實例HPV病毒的“勵志演說”一、疫苗4.疫苗的種類（了解）（1）滅活疫苗：

將病原微生物用物理方法滅活后制作而成。優(yōu)點：制備簡單，保存時間長且相對較安全。不足：接種量大，且需要多次接種。實例：狂犬疫苗等。一、疫苗4.疫苗的種類（了解）（2）減毒疫苗：

經(jīng)處理后喪失致病能力，毒性減弱或基本無毒的活菌或病毒。優(yōu)點：一般接種一次，且接種量少，免疫時間長，效果好。不足：毒力有可能恢復(fù)，不易保存、運輸。實例：卡介苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗（顧方舟）、牛痘疫苗、麻疹疫苗等。一、疫苗4.疫苗的種類（了解）（3）新型疫苗①DNA疫苗b.優(yōu)點：更穩(wěn)定、更經(jīng)濟、更容易生產(chǎn)，可用于預(yù)防，也可用于治療。使用一次即能產(chǎn)生長期免疫力，無需增加劑量。a.機理：將編碼某種抗原蛋白的外源基因與質(zhì)粒重組后直接導(dǎo)入動物體細胞內(nèi)，并通過宿主細胞的表達系統(tǒng)合成抗原蛋白，誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對該抗原蛋白的免疫應(yīng)答。一、疫苗4.疫苗的種類（了解）（3）新型疫苗②RNA疫苗b.優(yōu)點：不會整合到被免疫宿主的基因組中；可以在細胞質(zhì)中直接翻譯，無需運輸?shù)胶藘?nèi)；免疫后抗原表達迅速達到高峰，然后又立刻衰減。a.機理：RNA疫苗的機理是將編碼抗原決定簇的mRNA通過一定的設(shè)計和修飾，導(dǎo)入細胞，以細胞為“工廠”，生產(chǎn)相應(yīng)的蛋白質(zhì)，進而引起機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。北京時間10月2日，瑞典卡羅琳醫(yī)學?宣院?布，將諾?爾貝?生理學?醫(yī)或?學獎授予KatalinKarikó、DrewWeissman，以表彰他們?核在?苷堿基修飾方?面?的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)使得針對COVID-19的有效mRNA疫苗得?以開?發(fā)。他們將?均平?分享1100萬瑞典克?朗的?獎金。一、疫苗新冠疫苗5條技術(shù)路線Vero細胞中培養(yǎng)新冠病毒滅活病毒注射人體S蛋白基因(DNA)質(zhì)粒重組質(zhì)粒導(dǎo)入CHO細胞S蛋白人體注射提純?nèi)梭w注射5型腺病毒注射人體S蛋白的mRNA脂質(zhì)體mRNA疫苗人體注射①②③④⑤第一代疫苗：①；第二代疫苗：③；第三代疫苗：②④⑤一、疫苗第一代疫苗“打”病原體“打”蛋白“打”核酸第二代疫苗第三代疫苗一、疫苗問3：為什么接種疫苗可能會有輕微的反應(yīng)？問4：患免疫缺陷的兒童能否接種疫苗，尤其是減毒活疫苗？為什么？問5：為什么注射疫苗一段時間后才會起作用？一般情況下，不建議接種疫苗，特別是減毒疫苗，因為兒童的免疫力低，疫苗相當于抗原，有可能引起強烈的免疫反應(yīng)。疫苗作為抗原進入人體后，要經(jīng)過處理、傳遞、識別以及淋巴細胞的增殖、分化后才能產(chǎn)生抗體。因此，注射疫苗一段時間后，人體才具有免疫力。疫苗通常是用滅活的或減毒的病原體制成的生物制品，接種的疫苗作為外來抗原可激發(fā)機體發(fā)生免疫反應(yīng)，有些疫苗尤其是減毒疫苗引發(fā)的免疫反應(yīng)相對強烈，能引起可感知的反應(yīng)。一、疫苗5.疫苗引發(fā)免疫反應(yīng)的特點（2）具有_______，免疫力能維持_____的時間。（1）具有_______，接種一種疫苗一般只能預(yù)防由一種病原體引起的傳染病特異性記憶性較長6.疫苗研發(fā)的意義（1）到目前為止，疫苗仍是人類發(fā)明的對抗傳染病的一件有效的武器，而且對某些疾病來講，注射疫苗可能是唯一有效的預(yù)防措施。（2）隨著免疫學、生物化學的發(fā)展以及生物技術(shù)的不斷改進，疫苗的研制和應(yīng)用已擴展到許多非傳染病領(lǐng)域，而且已經(jīng)出現(xiàn)了治療性制劑。1.1885年，巴斯德將患有狂犬病的病犬腦組織提取液注入兔腦中，連續(xù)傳代90代并進行干燥后，制成了世界上第一支減毒狂犬病疫苗。下列敘述不正確的是A.以兔作為宿主傳代90代降低了狂犬病病毒的毒性B.減毒處理后的狂犬病病毒仍然具有抗原特異性C.減毒狂犬病疫苗注入體內(nèi)可引發(fā)特異性免疫反應(yīng)D.動物實驗證明研發(fā)的疫苗安全有效即可臨床使用D典題應(yīng)用2.預(yù)防傳染病的疫苗家族中增加的第三代疫苗——DNA疫苗，是由病原微生物中的一段表達抗原的基因制成，這段基因編碼的產(chǎn)物僅僅引起機體的免疫反應(yīng)。下列關(guān)于DNA疫苗的敘述不正確的是A.DNA疫苗導(dǎo)入人體能夠產(chǎn)生特異性免疫B.導(dǎo)入人體的DNA疫苗在體內(nèi)直接產(chǎn)生抗體，起到免疫作用C.DNA疫苗的接種可以達到預(yù)防特定微生物感染的目的D.DNA疫苗接種后引起人體產(chǎn)生的抗體是由漿細胞合成的B問題三：什么是器官移植？器官移植面臨的問題有哪些？典題應(yīng)用二、器官移植器官移植（視頻）二、器官移植1.概念：用

的器官置換

的器官，以

其

_

的技術(shù)。正常喪失功能重建生理功能2.意義：器官移植已經(jīng)成為治療多種重要疾病的有效手段,其主要原因有兩點：①器官保存技術(shù)和外科手術(shù)方法等的不斷改進。②高效免疫抑制劑的陸續(xù)問世。二、器官移植【任務(wù)3】閱讀教材P83資料，分析器官移植面臨的問題及希望。資料1:人類很早就嘗試做器官移植以挽救一些病人。1901年，法國醫(yī)生卡雷爾在給一位朋友的信中寫道：“腎移植這種手術(shù)，在同種異體之間從來還沒有成功過。”1952年，法國另一位醫(yī)生為一位16歲的患者移植了患者母親的一顆腎，然而這顆凝結(jié)著偉大母愛的腎只存活了22天。問1：外來器官于機體來說相當于什么成分？問2：器官移植面臨的最大問題是什么？問3：進行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會把外來的器官當作”非己”成分進行攻擊，主要是什么免疫（體液/細胞）起作用？抗原免疫排斥細胞免疫二、器官移植3.器官移植所面臨的問題①每個人的細胞表面都帶有一組與別人不同的蛋白質(zhì)，標明細胞身份的標簽物質(zhì)—組織相容性抗原，也叫人類白細胞抗原（HLA

）。②每個人的白細胞能夠識別HLA，區(qū)分自己和非己。③正常情況下，白細胞不攻擊自身細胞。④如果將別人的組織或器官移植過來，就能識別HLA不同而發(fā)起攻擊。⑤除了同卵雙胞胎外，不同的人具有不同的組織相容性抗原。（1）免疫排斥25問題四：什么是免疫排斥？知識拓展人體某些部位具有免疫“特權(quán)”，它們能夠耐受抗原的侵入而不會引起免疫反應(yīng)。在免疫豁免部位，移植的器官可以存活很長時間而不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。如角膜就屬于免疫豁免部位，所以角膜移植不必考慮配型。睪丸也屬于免疫豁免部位，這也是雞睪丸移植（上一章）能夠成功的原因。在研究內(nèi)分泌的實驗方法中，將新的內(nèi)分泌腺植入已去除內(nèi)分泌腺的動物體內(nèi)時，可能會發(fā)生免疫排斥。免疫豁免二、器官移植資料2:據(jù)媒體報道，瑞金市3歲男孩張某身患白血病。幸運的是，張某的骨髓與父親的骨髓配型成功了。而身在千里之外的白血病患者李某卻沒有那么幸運，與其親屬的骨髓配型均沒有成功。問4：在進行器官移植或骨髓移植時，為什么都要先進行配型，即檢查供體和受體之間的組織相容性呢？組織相容性抗原越一致,免疫排斥的可能性越低。問5：在不能100%配型成功的情況下，如何提高移植器官的成功率？免疫抑制劑（例如環(huán)孢素A）可以降低免疫排斥反應(yīng)。問6：免疫抑制劑會使淋巴細胞減少，因而患者容易患感染性疾病，這一問題該如何解決？

病人盡量避免接觸病原體，或通過適當?shù)腻憻?，提高自身免疫力。二、器官移?.器官移植所面臨的問題（2）器官移植的關(guān)鍵：取決于供體與受體的HLA是否一致或相近。研究表明，HLA的相似度達到50%以上就可以進行器官移植。二、器官移植資料3:2015年中國全面停止使用死囚器官，公民資源捐獻成為器官移植唯一的合法來源。據(jù)統(tǒng)計，我國每年需要肝移植的人數(shù)是20萬-30萬人，而2015年我國完成的肝移植手術(shù)僅僅2000多例。2015年中國有2766人在生命終結(jié)之時，捐獻出了自己的器官。問7：從以上材料分析為什么器官捐獻的人很少呢？①中國傳統(tǒng)思想的倫理困境。②腦死亡器官捐獻，需要家屬同意去掉呼吸機等支持系統(tǒng)，達到了腦心雙死亡的狀態(tài)。③心死亡器官捐獻，心跳停止后，器官容易缺血，僅在短時間內(nèi)（約15分鐘）符合捐獻標準。④離體器官保存時限短：心臟5小時，肝12小時，胰腺和腎臟分別為20小時和24小時以內(nèi)。二、器官移植資料4:據(jù)媒體報道，2015年，研究人員利用干細胞培養(yǎng)出具有單個腔室結(jié)構(gòu)的迷你跳動心臟（相當于成人心臟的千分之一）；2017年，研究人員又利用干細胞成功培養(yǎng)出了人類胚胎期的結(jié)腸組織，培養(yǎng)成熟后，它與人體的腸組織具有很高的相似性。問8：利用由自體干細胞培養(yǎng)出的組織、器官進行移植，有何優(yōu)點？患者自身干細胞（iPSC）分化而成的細胞，移植回體內(nèi)之后不會引起免疫排斥。（3）器官短缺二、器官移植①原因：供體器官來源不足3.器官移植所面臨的問題②應(yīng)對措施：通過自體干細胞培養(yǎng)誘導(dǎo)形成相應(yīng)的組織、器官再進行移植；鼓勵志愿者捐獻器官。培育無免疫排斥的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官抑制抗原決定基因表達或除去抗原決定基因用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體2022年1月7日，馬里蘭大學的外科醫(yī)生準備將豬心臟移植到人體內(nèi)。2022年3月8日，接受全球首例豬心臟移植手術(shù)的病人去世?？茖W家認為不是排異，可能是潛伏病毒。器官移植維持2個月，但這不意味著“結(jié)束”知識拓展三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用1.免疫預(yù)防2.免疫診斷

患病前的措施。即根據(jù)特異性免疫原理，采用人工方法將抗原等制成各種制劑，接種到人體內(nèi)，使人體產(chǎn)生對特定傳染病的抵抗能力，達到預(yù)防某些疾病的目的。根據(jù)抗原和抗體反應(yīng)的高度特異性，將免疫學技術(shù)和制劑用于臨床診斷。三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用個體表現(xiàn)型A型B型O型AB型紅細胞表面抗原類型A抗原B抗原無A抗原無B抗原既有A抗原又有B抗原2.免疫診斷—ABO血型的鑒定三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用2.免疫診斷—檢測病原體和腫瘤標志物檢測病原體檢測腫瘤標志物思考：利用免疫學方法檢測病原體和腫瘤標志物利用的原理是什么？抗原和抗體特異性結(jié)合T線處早孕試紙中含有能夠與HCG(人絨毛膜促性腺激素)結(jié)合的抗體，能夠與hCG結(jié)合，并形成抗原抗體復(fù)合物，最后再與色素分子結(jié)合，并在試紙上顯現(xiàn)條帶。C線處人絨毛膜促性腺激素類似物抗人絨毛膜促性腺激素抗體三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用2.免疫診斷—早早孕檢測三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用3.免疫治療（患病后）免疫治療免疫增強療法免疫抑制療法針對免疫功能低下者，輸入抗體、細胞因子等，增強患者免疫能力器官移植自身免疫病使用免疫抑制劑，抑制免疫系統(tǒng)的功能，延長移植器官的壽命。使用免疫抑制劑，抑制免疫系統(tǒng)的功能，用來治療類風濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等疾病癌癥的免疫療法PD1或PD-L1抑制劑對腫瘤的作用機制宮頸癌的預(yù)防—HPV疫苗癌癥的治療癌癥的預(yù)防三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用三、免疫學在臨床實踐上的應(yīng)用注射抗體注射抗原免疫疫苗類毒素免疫球蛋白抗毒素主動免疫被動免疫1.（2020·浙江高考真題）對人群免疫接種是預(yù)防傳染性疾病的重要措施。下列敘述錯誤的是A．注射某種流感疫苗后不會感染各種流感病毒B．接種脊髓灰質(zhì)炎疫苗可產(chǎn)生針對脊髓灰質(zhì)炎病毒的抗體C．接種破傷風疫苗比注射抗破傷風血清可獲得更長時間的免疫力D．感染過新型冠狀病毒且已完全恢復(fù)者的血清可用于治療新冠肺炎患者A典題應(yīng)用2.（2021·廣東高考真題）我國新冠疫情防控已取得了舉世矚目的成績，但全球疫情形勢仍然嚴峻。為更有效地保護人民身體健康，我國政府正在大力實施全民免費接種新冠疫苗計劃，充分體現(xiàn)了黨和國家對人民的關(guān)愛。目前接種的新冠疫苗主要是滅活疫苗，下列敘述正確的是①通過理化方法滅活病原體制成的疫苗安全可靠②接種后抗原會迅速在機體的內(nèi)環(huán)境中大量增殖③接種后可以促進T細胞增殖分化產(chǎn)生體液免疫④二次接種可提高機體對相應(yīng)病原的免疫防御功能A．①④ B．①③ C．②④ D．②③A典題應(yīng)用3.2020年9月21日，中國科學家楊璐菡團隊在Nature子刊發(fā)表論文，宣布利用基因編輯技術(shù)成功開發(fā)出第一代可用于臨床的異種器官移植雛形——“豬3.0”。據(jù)測試這些小豬的器官和人有更好的免疫兼容性，可滿足安全、成功移植到人體的要求，減少免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生。下列敘述不正確的是A.發(fā)生免疫排斥是由于供體和受體細胞表面的HLA不同B.活化的B細胞分泌的細胞因子與免疫排斥反應(yīng)相關(guān)C.T細胞特異性的免疫抑制藥物的使用可降低免疫排斥反應(yīng)D.豬3.0的開發(fā)可緩解器官移植中供體器官短缺的問題B典題應(yīng)用免疫學的應(yīng)用免疫預(yù)防免疫診斷免疫治療疫苗原理作用免疫抑制療法器官移植解決方法面臨問題如檢測病原體、腫瘤標志物免疫功能低下者治療類風濕關(guān)節(jié)炎等疾病免疫增強療法課堂小結(jié)一、概念檢測被稱為“糖丸爺爺”的顧方舟一生只做一件事情，即研制“糖丸”——脊髓灰質(zhì)炎活疫