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文檔簡介
2.2動物細胞工程二、動物細胞融合技術(shù)與單克隆抗體“生物導(dǎo)彈”追蹤癌細胞抗體植物體細胞雜交植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術(shù)跨越不同種植物之間生殖隔離的屏障,克服遠緣雜交不親和的障礙,培育出新的作物類型。
什么是動物細胞融合技術(shù)?單克隆抗體是如何制備的?在臨床上有哪些應(yīng)用?本節(jié)聚焦12
靶向藥物是指被賦予了靶向(Targeting)能力的藥物或其制劑。其目的是使藥物或其載體能瞄準特定的病變部位,并在目標部位蓄積或釋放有效成分。靶向制劑可以使藥物在目標局部形成相對較高的濃度,從而在提高藥效的同時抑制毒副作用,減少對正常組織、細胞的傷害。
制備靶向藥物的其中一種思路是將抗體等適配體能夠與靶標分子特異性結(jié)合的探針分子通過化學(xué)或物理方法偶聯(lián)到藥物或其載體表面,從而賦予藥物或其載體主動與靶標結(jié)合的能力時間成果19世紀30年代觀察到肺結(jié)核、天花、水痘、麻疹等疾病患者的病理組織中有多核細胞1858年觀察到正常組織、發(fā)炎組織以及腫瘤組織中的多核細胞現(xiàn)象。1875年第一個觀察到脊椎動物(蛙類)的血液細胞發(fā)生融合的過程。1876年在無脊椎動物中發(fā)現(xiàn)了細胞合并現(xiàn)象。1962年日本學(xué)者岡田發(fā)現(xiàn)仙臺病毒具有觸發(fā)動物細胞融合的效應(yīng)。1965年英國科學(xué)家證實了滅活的病毒可誘發(fā)動物細胞融合1974年華裔加拿大學(xué)者高國楠創(chuàng)立了聚乙二醇(PEG)化學(xué)融合法。1975年Kohler和Milstein成功地融合了小鼠B-淋巴細胞和骨髓瘤細胞而產(chǎn)生能分泌穩(wěn)定單克隆抗體的雜交瘤細胞。20世紀80年代發(fā)展出了電融合技術(shù)(1985年酵母原生質(zhì)體電融合)動物細胞融合技術(shù)的發(fā)展歷史動物細胞工程2.動物細胞融合
人體血液中的樹突狀細胞是一種具有很強的抗原呈遞功能的淋巴細胞。近年來的研究發(fā)現(xiàn),樹突狀細胞與腫瘤細胞融合形成的雜交瘤細胞,既能表達腫瘤抗原,又能合成激活T細胞的相關(guān)刺激分子。用此方法制成的腫瘤疫苗可以誘導(dǎo)機體產(chǎn)生較強的特異性免疫反應(yīng),這為癌癥的治療提供了新的方法。討論:1.但如何才能讓兩個不同的細胞融合?2.細胞融合技術(shù)在生產(chǎn)實踐中有哪些應(yīng)用?
到社會中去19世紀30年代,科學(xué)家曾在患肺結(jié)核、天花和麻疹等疾病的病人的病理組織中觀察到多核細胞。如何解釋這一現(xiàn)象?旁欄思考P49病人體內(nèi)的病毒等誘導(dǎo)多個體細胞融合形成了多核細胞。動物細胞工程2.動物細胞融合閱讀課本P48,回答以下問題1.什么是動物細胞融合技術(shù)(概念)?原理是什么?2.所形成的雜種細胞有什么特點?3.誘導(dǎo)動物細胞融合的方法有哪些?4.動物細胞融合技術(shù)的意義和應(yīng)用有哪些?(1)動物細胞融合技術(shù):指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的技術(shù)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合
物理方法:電融合法、離心法
化學(xué)方法:聚乙二醇融合法、
高Ca2+-高pH融合法(2)原理:細胞膜具有流動性
誘導(dǎo)動物細胞融合
物理方法:電融合法
化學(xué)方法:聚乙二醇(PEG)融合法生物方法:滅活的病毒誘導(dǎo)法動物細胞工程2.動物細胞融合病毒的滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒失去感染能力,但是并不破壞病毒的抗原結(jié)構(gòu)。仙臺病毒紫外線滅活喪失感染活性(不感染細胞)保留融合活性(誘導(dǎo)細胞融合)滅活病毒誘導(dǎo)細胞融合的原理
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(fā)生作用,使細胞互相凝聚,細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布,細胞膜打開,細胞發(fā)生融合。動物細胞工程2.動物細胞融合1965年,研究證實了滅活的病毒在適當(dāng)條件下確實可以誘導(dǎo)動物細胞融合。(3)過程動物細胞工程2.動物細胞融合雜種細胞經(jīng)第一次有絲分裂兩個核才融合細胞融合完成的標志:細胞核融合成一個核(4)
結(jié)果:形成單核細胞,具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息,可表現(xiàn)出兩個或多個親本的特點。思考:誘導(dǎo)融合后的細胞一定具有雙方的遺傳信息嗎?為什么?不一定,誘導(dǎo)A、B兩種細胞融合,融合后可能有A、B未融合細胞及AA、AB、BB等多種細胞,因此細胞融合后需要進行篩選。動物細胞工程2.動物細胞融合①突破了有性雜交方法的局限,使遠緣雜交成為可能。②成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。③利用細胞融合技術(shù)而發(fā)展起來的雜交瘤技術(shù),為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
(5)意義:植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理融合前處理誘導(dǎo)融合的方法意義和用途克服遠源雜交的障礙,獲得雜種植株細胞膜的流動性細胞膜的流動性植物細胞的全能性去除細胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合使細胞分散后誘導(dǎo)細胞融合物理:電融合法、離心法化學(xué):聚乙二醇融合法、
高Ca2+-高pH融合法物理:電融合法化學(xué):PEG融合法生物方法:滅活的病毒誘導(dǎo)法制備單克隆抗體動物細胞工程2.動物細胞融合【典例1】如圖為細胞融合的示意圖,下列敘述正確的是()A.若a細胞和b細胞是植物細胞,需先去壁再誘導(dǎo)融合B.若a細胞和b細胞為植物原生質(zhì)體,則可用滅活的病毒誘導(dǎo)融合C.c細胞的形成與a、b細胞膜的選擇透過性有關(guān)D.c細胞將同時表達a細胞和b細胞中的所有基因A動物細胞工程2.動物細胞融合一個捐獻者200~300ml的血漿,如果合格,只能治療2~3個患者,如何大量制備?動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用
前段時間,全國在抗擊COVID-19疫情的時候,我們從新聞里看到很多康復(fù)者在捐獻血漿,用來治療其他病人。那么,血漿里到底是什么東西能夠治療新型冠狀病毒感染?
能夠引起機體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答的物質(zhì)叫做抗原。
例如花粉、病菌、病毒等。有時自身的組織或細胞也會成為抗原,如癌細胞等。★什么是抗原?★什么是抗體?由何種細胞產(chǎn)生?主要分布在哪里?起何作用?當(dāng)機體受到抗原刺激后由漿細胞產(chǎn)生的,并且能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白——抗體。
抗體主要分布于血漿中,也分布于組織液及外分泌液中。動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用從血清中分離抗體B細胞漿細胞抗原傳統(tǒng)抗血清(多克隆抗體)(一種抗原可存在多種抗原決定簇)增殖分化(多種)反復(fù)注射刺激(多克隆抗體)動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(1)早期獲得抗體的方法血清抗體(也稱多克隆抗體)由血清中提取的抗體是由不同漿細胞產(chǎn)生的多種抗體的混合物,可達百萬種以上。特點:產(chǎn)量低、純度低、特異性差、
反應(yīng)不夠靈敏。(2)一個大膽的設(shè)想
將能夠產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞和具有無限增殖能力的骨髓瘤細胞融合在一起,形成雜交瘤細胞。那這樣就能夠提高抗體的產(chǎn)量、同時提高純度和靈敏性。杰尼丹麥科勒德國米爾斯坦英國創(chuàng)立抗原選擇抗體學(xué)說,發(fā)明了單克隆抗體技術(shù),因此獲得了1984年的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用①獲得單一的純抗體?每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體②大量?讓B細胞大量繁殖(克?。┚涂梢援a(chǎn)生大量抗體了。③B細胞不能無限增殖?癌細胞動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(2)一個大膽的設(shè)想一種B淋巴細胞(只產(chǎn)生一種特定抗體)能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞動物細胞融合雜交瘤細胞動物細胞培養(yǎng)大量的特定抗體閱讀P48-49圖2-16,思考以下問題:①為什么給小鼠注射特定的抗原?②會有幾種細胞融合方式(只考慮兩個細胞融合)?③雜交瘤細胞是如何篩選出來的?④是否所有的雜交瘤細胞都能產(chǎn)生專一性抗體?⑤有幾次篩選過程?目的是什么?⑥如何大規(guī)模進行培養(yǎng)得到大量的單克隆抗體?動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(3)單克隆抗體的制備過程動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用注射特定的抗原培養(yǎng)骨髓瘤細胞多種B淋巴細胞骨髓瘤細胞用特定的抗原對小鼠進行免疫,并從該小鼠的脾中得到能產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞。多種雜交細胞誘導(dǎo)融合用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選①為什么給小鼠注射特定的抗原?②會有幾種細胞融合方式(只考慮兩個細胞融合)?資料:細胞合成DNA有D和S兩條途徑,其中D途徑能被氨基喋呤阻斷。人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑,但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細胞中只有D途徑,沒有S途徑。B淋巴細胞骨髓瘤細胞(A)合成DNAD途徑S途徑D途徑氨基喋呤A、AA、B、BB、AB1、AB2、AB3骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合多種雜交細胞篩選雜交瘤細胞(3)單克隆抗體的制備過程動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用HAT培養(yǎng)基既能產(chǎn)生抗體,又能大量增殖③雜交瘤細胞是如何篩選出來的?氨基喋呤動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用對上述經(jīng)選擇培養(yǎng)的雜交瘤細胞進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,經(jīng)多次篩選,就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(3)單克隆抗體的制備過程【原理】將雜交瘤細胞培養(yǎng)液稀釋后滴入多孔板,如果稀釋度足夠高,多孔板的一個孔里就可能只有1個雜交瘤細胞,培養(yǎng)之后(即克隆化培養(yǎng)),用標記的抗原檢測每個小孔上清液里是否含有我們需要的特異性的抗體(抗原抗體能結(jié)合即為陽性孔)。這樣經(jīng)過多次克隆化培養(yǎng)以及有限稀釋法的篩選,就能選出需要的那種雜交瘤細胞。多孔細胞培養(yǎng)板抗體檢測板陽性孔④是否所有的雜交瘤細胞都能產(chǎn)生專一性抗體?注射到小鼠腹腔內(nèi)體外培養(yǎng)⑤有幾次篩選過程?目的是什么?⑥如何大規(guī)模進行培養(yǎng)得到大量的單克隆抗體?兩次一篩:篩選出既能迅速大量增殖,又能產(chǎn)生抗體的雜交瘤細胞二篩:篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細胞將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng),或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖。從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用單克隆抗體二篩雜交細胞雜交瘤細胞體外細胞培養(yǎng)小鼠腹腔內(nèi)增殖一篩骨髓瘤細胞誘導(dǎo)細胞融合能分泌所需抗體的雜交瘤細胞培養(yǎng)液中提取經(jīng)過免疫的B淋巴細胞動物細胞融合技術(shù)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)特點:既能產(chǎn)生專一抗體又能大量繁殖特點:特異性強靈敏度高可大量制備注射抗原免疫結(jié)合課文P53-54頁“單克隆抗體制備”部分和圖2-24,構(gòu)建單克隆抗體制備過程模型圖:動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用單克隆抗體腹水中提取HAT培養(yǎng)基克隆化培養(yǎng)抗體檢測動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用①作為診斷試劑——最廣泛應(yīng)用資料1.用抗人絨毛膜促性腺激素單克隆抗體做成的"早早孕診斷試劑盒",在妊娠第8天就可以作出診斷,這比原來的診斷方法提前了10d左右,可以避免孕婦在不知道妊娠的情況下因服用藥物而對胎兒造成不利影響。該方法檢測的準確率在90%以上。單克隆抗體能準確地識別抗原的細微差異,與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合,并且可以大量制備。用于多種疾病的診斷和病原體鑒定。甲胎蛋白(AFP)是一種特異性較強的腫瘤標志物,用甲胎蛋白作為______免疫小鼠,制備__________________,并與含有放射性同位素的標記物連接,單克隆抗體攜帶放射性標記物通過血液可到達全身幾乎所有組織。由于腫瘤細胞表面的______會和單克隆抗體特異性的結(jié)合,所以放射性同位素標記物就不斷積累在______上。通過一定的顯影技術(shù)就可以發(fā)現(xiàn)腫瘤所在??乖笰FP單克隆抗體AFP腫瘤動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用資料2.使用高效的細胞毒素類藥物進行化療可以有效殺傷腫瘤細胞。但細胞毒素沒有特異性,在殺傷腫瘤細胞的同時還會對健康細胞造成傷害,這限制了它在臨床上的應(yīng)用??贵w—藥物偶聯(lián)物(ADC)通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合,實現(xiàn)了對腫瘤細胞的選擇性殺傷。ADC通常由抗體、接頭和藥物(如細胞毒素)三部分組成,它的作用機制如下圖所示。②用于治療疾病和運載藥物動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用1.ADC和抗體和藥物各具有有什么作用?2.除了細胞毒素,還有那些無知理論可以作為ADC偶聯(lián)的藥物?抗體主要發(fā)揮靶向運輸作用,即通過特異性結(jié)合靶細胞表面的抗原,將連接的藥物輸送到靶細胞;藥物發(fā)揮治療效應(yīng),如殺傷靶細胞??梢杂梅派湫酝凰貥擞泦慰寺】贵w進行靶向放療。一些作用于細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物
可以通過阻斷腫瘤細胞的信號通路來抑制其生長,理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結(jié)合進行治療。動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用P50思考與討論單克隆抗體診斷試劑盒中的單克隆抗體只與特定的抗原反應(yīng),因此檢測的特異性強和靈敏度高。ADC能夠協(xié)同發(fā)揮抗體特異性識別的靶向作用和細胞毒素對腫瘤細胞的殺傷作用,因此它在臨床上具有靶點清楚、毒副作用小等優(yōu)點。3.單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應(yīng)用上各具有什么優(yōu)勢?動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用P50思考與討論A.特異性強、靈敏度高生物導(dǎo)彈
——單克隆抗體+抗癌藥物B.療效高、毒副作用小動物細胞工程3.單克隆抗體及其應(yīng)用(4)單克隆抗體的應(yīng)用②用于治療疾病和運載藥物【典例2】核苷酸合成有兩個途徑,物質(zhì)A可以阻斷其中的全合成途徑(如下圖)。正常細胞內(nèi)含有補救合成途徑所必需的轉(zhuǎn)化酶和激酶,制備單克隆抗體時選用的骨髓瘤細胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶?,F(xiàn)用加入H、A、T三種物質(zhì)的“HAT培養(yǎng)基”來篩選特定的雜交瘤細胞。關(guān)于篩選原理的敘述,正確的是()A.免疫B細胞及其互相融合細胞因全合成途徑被A阻斷而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖B.骨髓瘤細胞及其互相融合細胞因無法進行上述兩個途徑而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖C.雜交瘤細胞因為可以進行上述兩個途徑所以能在HAT培養(yǎng)基上大量增殖D.HAT培養(yǎng)基上篩選出的所有雜交瘤細胞既能大量增殖又能產(chǎn)生高純度目標抗體B【典例3】(2020年全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標Ⅰ))為研制抗病毒A的單克隆抗體,某同學(xué)以小鼠甲為實驗材料設(shè)計了以下實驗流程。回答下列問題:(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A,該處理的目的是_________________。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟:_________________。誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞取小鼠甲脾臟剪碎,用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞,加入培養(yǎng)液制成單細胞懸液【典例3】(2020年全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標Ⅰ))為研制抗病毒A的單克隆抗體,某同學(xué)以小鼠甲為實驗材料設(shè)計了以下實驗流程。回答下列問題:(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞,需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于_____________,使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結(jié)果是_________________________。圖中篩選2含多次篩選,篩選所依據(jù)的基本原理是_________________。選擇培養(yǎng)基只有雜交瘤細胞能夠生存抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖,可采用的方法有________________________________________(答出2點即可)。將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖;將雜交瘤細胞在體外培養(yǎng)
練習(xí)1.單抗制備過程分哪幾步?請用箭頭把以下各步驟的字母按正確順序連接起來。練習(xí)2.(1)若A細胞是小鼠骨髓瘤細胞,則B細胞是取自小鼠體內(nèi)的
細胞,從小鼠體內(nèi)提取分離該細胞之前,應(yīng)給小鼠注射______類物質(zhì)。(2)d過程是一個______________的過程,該過程的進行常用_____________或_____________誘導(dǎo)。(3)假設(shè)僅考慮某兩個細胞的融合,則可形成
種類型的C細胞,因此需用__________培養(yǎng)基篩選出D細胞用于培養(yǎng),D細胞的名稱是
___
,其特點是_________________________________________。B淋巴
抗原
動物細胞融合
聚乙二醇
選擇性3既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體
雜交瘤細胞滅活病毒練習(xí)2(4)在培養(yǎng)時通過________分裂方式大量繁殖。D細胞體外培養(yǎng)需要注意的條件是(要求答4項)___________________________________________。(5)單克隆抗體在疾病的診斷、治療和預(yù)防方面,與常規(guī)抗體相比,其特點是_________________特異性強、靈敏度高,并可能大量制備有絲無菌、無毒的環(huán)境;充足的營養(yǎng);適宜的溫度和pH;適宜的氣體環(huán)境
練習(xí)3.由單克隆抗體研制而成的“生物導(dǎo)彈”由兩部分組成,一是“瞄準裝置”,二是殺傷性“彈頭”,下列對此描述不正確的是()A.“瞄準裝置”是由識別腫瘤的單克隆抗體構(gòu)成B.“彈頭”是由放射性同位素、化學(xué)藥物和毒素等物質(zhì)構(gòu)成C.“彈頭”中的藥物有選擇殺傷腫瘤細胞的功能D.“生物導(dǎo)彈”是利用細胞工程制出來的練習(xí)4.在動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中,正確的是A.結(jié)果是相同的B.雜種細胞的形成過程基本相同C.操作過程中酶的作用相同D.誘導(dǎo)融合手段的手段相同CB練習(xí)5.犬細小病毒(CPV)單克隆抗體(CpvMcAb)可抑制病毒對宿主細胞的侵染及病毒的復(fù)制,進而殺滅幼犬體內(nèi)病毒。下列相關(guān)敘述,錯誤的是()A.在CpvMcAb的制備過程中用到了動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術(shù)B.給幼犬注射CPV后,CPV抗體檢測呈陽性,說明發(fā)生了體液免疫反應(yīng)C.經(jīng)選擇性培養(yǎng)基篩選出來的雜交瘤細胞即可直接生產(chǎn)CpvMcAbD.對雜交細胞培養(yǎng)時,需要無菌無毒環(huán)境,且溫度、氣體環(huán)境等要適宜練習(xí)6.科學(xué)家以COVID-19(新冠病毒)的核衣殼蛋白為抗原,制備出了單克隆抗體。下列相關(guān)敘述,正確的是(
)A.利用該單克隆抗體可以診斷是否感染COVID-19B.體外培養(yǎng)單個B淋巴細胞可以獲得針對COVID-19的單克隆抗體C.將等量B淋巴細胞和骨髓瘤細胞混合,經(jīng)誘導(dǎo)后融合的細胞即為雜交瘤細胞D.將純化的核衣殼蛋白反復(fù)注射到小鼠體內(nèi),從小鼠血清中分離出的抗體為單克隆抗體CA練習(xí)7.人絨毛膜促性腺激素(HCG)是由胎盤的滋養(yǎng)層細胞分泌的一種糖蛋白,可通過孕婦血液循環(huán)而隨尿排出,利用HCG單克隆抗體診斷是否妊娠的靈敏度很高,回答下列問題:(1)在人體內(nèi),糖蛋白可分布在體液、
等處,其中后者的糖蛋白具有
(至少答兩點)作用。
(2)動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同,利用了
。動物細胞融合可利用滅活病毒,滅活是指
。
(3)在制備單克隆抗體過程中獲得雜交瘤細胞其目的是解決
等問題。從雜交瘤細胞中篩選獲得足夠數(shù)量能分泌所需抗體的細胞需要進行
。
(4)在體外培養(yǎng)雜交瘤細胞時,需要控制其培養(yǎng)條件,若采用無血清培養(yǎng),則需要在基本培養(yǎng)基中添加
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