癌症是当前严重危害人类健康的重大疾病。研究人员利用与癌细胞在某些方面具有相似性的诱导多能干细胞(iPSC)进行了抗肿瘤的免疫学研究。
(1)癌细胞具有无限___________的特点。当体内出现癌细胞时,可激发机体的_________系统发挥清除作用。
(2)研究人员进行的系列实验如下:
免疫组小鼠:每周注射1次含失去增殖活性的iPSC悬液,连续4周;
空白组小鼠:每周注射1次不含失去增殖活性的iPSC的缓冲液,连续4周。
实验一:取免疫组和空白组小鼠的血清分别与iPSC、DB7(一种癌细胞)和MEF(一种正常体细胞)混合,检测三种细胞与血清中抗体的结合率,结果见下表。
细胞与抗体的结合率(%) | 细胞 | iPSC | DB7 | MEF |
血清 | ||||
免疫组 | 77 | 82 | 8 | |
空白组 | 10 | 8 | 9 |
①比较表中iPSC与两组小鼠血清作用的结果可知,免疫组的数值明显________空白组的数值,说明iPSC刺激小鼠产生了特异性抗体。
②表中DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异,说明DB7有____________。
③综合表中全部数据,实验结果表明_____________________。
实验二:给免疫组和空白组小鼠皮下注射DB7,一周后皮下形成肿瘤。随后空白组小鼠肿瘤体积逐渐增大,免疫组小鼠肿瘤体积逐渐缩小。由此推测:iPSC还能刺激机体产生特异性抗肿瘤的___________免疫。
(3)研究人员另取小鼠进行实验,验证了上述推测。下图为实验组的实验过程及结果示意图。请在下图中选择A或B填入④处,从C~F中选择字母填入①~③处。
(4)该系列研究潜在的应用前景是iPSC可以用于___________________________。
分裂/增殖 免疫 高于 可以与抗iPSC的抗体结合的抗原 抗iPSC的抗体可以与DB7上的抗原特异性结合,而不能与MEF上的抗原结合/iPSC与DB7有共同的抗原,与MEF无共同的抗原 细胞 FDCB
【解析】该题主要考查两种特异性免疫的过程知识的应用。癌细胞的特征:无限增殖、黏着性下降,容易扩散转移、细胞形态改变;免疫系统有防卫、监控和清除等三大作用;体液免疫的作用过程一般是:抗原被吞噬细胞处理后呈递给T淋巴细胞,之后T细胞再将抗原呈递给B细胞,同时T细胞产生淋巴因子促进B细胞增殖分化产生浆细胞和记忆细胞;或者抗原也可以直接刺激B细胞增殖分化产生浆细胞和记忆细胞,浆细胞分泌抗体,与抗原结合,最后由吞噬细胞吞噬抗体——抗原结合体;细胞免疫的作用过程一般是:抗原被吞噬细胞处理后呈递给T淋巴细胞,T细胞分化出效应T细胞和记忆细胞,效应T细胞和靶细胞接触,使其裂解死亡。
【详解】(1)癌细胞具有无限增殖的特点;机体的免疫系统能监控和清除体内衰老、死亡或损伤的细胞以及癌细胞;
(2)实验一:免疫组和空白组小鼠的主要区别是:一个注射含失去增殖活性的iPSC悬液,一个注射不含失去增殖活性的iPSC的缓冲液,主要区别在于是否含有iPSC。
①由表可知,免疫组细胞与抗体的结合率的数值明显高于空白组的数值,免疫组含失去增殖活性的iPSC悬液,从而说明iPSC作为抗原,刺激小鼠的B细胞增殖分化成浆细胞和记忆细胞,浆细胞产生了能与iPSC结合的特异性抗体;
②由表可知,表中DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异但都高于空白组,iPSC刺激小鼠产生了能与iPSC结合的特异性抗体,而DB7与免疫组的血清混合的结合率到82%,说明血清中能与iPSC结合的特异性抗体也可与DB7结合,推知DB7有与iPSC相似的抗原可与iPSC刺激小鼠产生的特异性抗体结合;
③综合表中全部数据可以看出,注射含失去增殖活性的iPSC悬液的免疫组细胞可以刺激小鼠产生特异性抗体,实验结果表明iPSC有与癌细胞表面类似的抗原,而正常细胞表面没有;
实验二:空白组小鼠肿瘤体积逐渐增大,免疫组小鼠肿瘤体积逐渐缩小。由此推测:iPSC进入机体,被吞噬细胞处理后呈递给T淋巴细胞,T细胞分化出效应T细胞和记忆细胞,效应T细胞和肿瘤细胞接触,使其裂解死亡,这属于细胞免疫;
(3)由上述实验过程可知:DB7有与iPSC相似的抗原,因此上面一组小鼠用DB7处理,下面一组小鼠用失去增殖活性的iPSC处理,上面一组小鼠发生肿瘤病变,下面一组小鼠产生特异性抗体,在四周后提取第二组小鼠的血清,注射到第一组小鼠体内,从而第一组小鼠产生能与肿瘤细胞结合的效应T细胞,与肿瘤细胞接触,使其裂解死亡,肿瘤逐渐缩小,故答案为④B、①F、②D、③C;
(4)由上述实验结果可知,iPSC既能刺激小鼠产生了特异性抗体,又能刺激机体产生能与肿瘤细胞接触并使其裂解死亡的效应T细胞,因此该系列研究潜在的应用前景是iPSC可以用于抑制或治疗肿瘤生长。
【点睛】关键是要能根据表中数据看到,DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异,得知DB7有与iPSC相似的抗原,能与iPSC结合的特异性抗体也能与DB7结合。
知识点拨:
识别抗原和特异性识别抗原的细胞
1、识别抗原的细胞:吞噬细胞.B细胞、T细胞、记忆细胞、效应T细胞。
2、特异性识别抗原的细胞:吞噬细胞只能识别自己与非己成分,因而没有特异性的识别能力,除吞噬细胞以外①中其余的细胞都有特异性的识别能力。
3、抗体与抗原结合后的反应
①抑制病原体的繁殖,或揶制病原体对人体细胞的黏附。
②多数情况下,抗原、抗体形成沉淀或细胞集团进而被吞噬细胞吞噬消化。
4、体液免疫和细胞免疫的关系
体液免疫 | 细胞免疫 | |
作用对象 | 抗原 | 靶细胞 |
作用方式 | 浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合 | ①效应T细胞和靶细胞密切接触②T细胞释放淋巴因子,促进免疫作用 |
联系 | ①在病毒感染中,往往先通过体液免疫阻止病原体通过血液循环而散布;再通过细胞免疫予以彻底消灭②细胞免疫作用使靶细胞裂解、死亡,抗原暴露,与抗体结合而被消灭③二者相互配合,共同发挥免疫效应 |
细胞名称 | 来源 | 功能 |
吞噬细胞 | 造血干细胞 | 处理、呈递抗原,吞噬抗体一抗原结合体 |
B细胞 | 造血干细胞(骨髓中成熟) | 识别抗原,分化成为浆细胞(效应B细胞)、记忆细胞 |
T细胞 | 造血干细胞(胸腺中成熟) | 识别抗原,分泌淋巴因子,分化为效应T细胞、记忆细胞 |
浆细胞(效应B细胞) | B细胞或记忆B细胞 | 分泌抗体 |
效应T细胞 | T细胞或记忆T细胞 | 与靶细胞结合发挥免疫效应 |
记忆细胞 | B细胞或T细胞 | 识别抗原,分化成相应的效应细胞 |
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