基于质粒的重组单克隆抗体:它们是什么以及为什么你应该对他们感到兴奋

由Melina Fan.

美琳娜迷

如果你出生在1985年之前,你可能记得当你想听音乐时,你会去商店买cd。很难分享或重新混音这些歌曲,cd可能会随着时间的推移被刮花,而且很难跟踪不断增长的音乐收藏。我现在还有一架子cd,自从数字音乐革命开始,它们就被尘封了。我预测抗体领域也会出现类似的革命。重组抗体技术使科学家可以很容易地共享、混合、存储和跟踪这些科学工具箱的基本组件。

什么是重组抗体?

抗体被世界各地的科学家用来检测、纯化、量化、耗尽和可视化感兴趣的蛋白质(Greenfield, 2014)。传统上,它们被制成两种多克隆抗体或单克隆杂交瘤,但这些技术有几个缺点。在动物中产生的多克隆抗体可能是可变的动物,渗出日期甚至克隆杂交瘤细胞系可以产生多于一个mAb(Bradbury等,2018)。杂交瘤可以丧失MAB编码基因的基因表达,或者在冷冻保存后未能恢复(Bradbury&Plückthun,2015a,b)。因此,来自100多种科学机构的研究人员提出了转变为重组的基于DNA的抗体技术(Bradbury&Plückthun,2015A)。

多克隆抗体,单克隆抗体和重组单克隆抗体之间的比较示意图
图1:(顶部)多克隆抗体在动物中产生,由识别许多不同表位的抗体的混合物组成。(中间)由杂交瘤产生的单克隆抗体通常是识别一个表位的单一抗体。(底部)重组单克隆抗体在质粒中编码并产生识别一个表位的单抗体。

重组抗体是生成的单克隆抗体在体外使用通常从质粒表达的合成基因或在稳定的细胞系中的集成序列。该基因编码抗体的重链和轻链,并且当被翻译成蛋白质将组装成全功能抗体。这些抗体可以像你使用由动物或杂交瘤制成的抗体一样使用。

在左侧,质粒编码轻链和重链。在右侧,有组装抗体。
图2 :(左)图2:(左)抗体的轻链和重链基因在质粒中编码。(右)组装抗体蛋白结合抗原.从图片Fvasconcellos

重组抗体是如何产生的?

为了制造重组抗体,你首先需要知道序列。科学家们在识别和克隆抗体表达基因方面做得越来越好。如果从蛋白质样本(例如,患者血液中的亲和纯化抗体)开始,科学家可以使用质谱法确定抗体的氨基酸序列,然后合成编码这些氨基酸的基因(Tran等人,2016)。然后测试每一种抗体是否与抗原结合。如果从一个已建立的杂交瘤系开始,抗体可以通过对该系的DNA测序和随后的抗体链克隆转化为重组形式(Crosnier et al., 2010;Andrews等人,2019年)。最后,科学家可以完成抗体选择和成熟的整个过程在体外通过选择重组抗体文库的抗原结合。选择过程通常通过噬菌体显示,酵母显示,核糖体显示器或哺乳动物显示器(Tsuruta等,2017)进行。在体外选择使科学家能够创造针对目标的抗体,这些目标在动物体内可能无法很好地工作,因为它们与宿主蛋白质相似。

所研究的抗体被克隆到表达质粒后,质粒可以被引入宿主细胞,如细菌、酵母或哺乳动物细胞,用于产生抗体和随后的纯化。

学术实验室和公司已经开始制造编码亲和试剂的质粒。这些包括传统的重链和轻链重组单克隆抗体以及其他形式的抗体(例如,nanobodies和非抗体亲和试剂(如单体,DARPins) (Helma et al., 2015)。

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重组抗体的许多好处

重组抗体提供众多优于多克隆抗体和传统杂交瘤的优势。

首先,长期稳定,批次之间的一致性和重组抗体的分子定义对于良好的再现性至关重要。非重组抗体对于作为IRREPROOMIBLE数据来源(Begley&Ellis,2012; Baker,2015)来说是臭名昭着的。这有助于巨大的浪费金钱和时间,估计在美国的低品质抗体(Bradbury&Plückthun,2015A)上损失了3.5亿美元/年。利用分子定义的抗体不会随时间变化而言,科学家究竟知道他们使用的抗体和所进行的任何验证实验都是可用于永久性的。

第二,质粒易于存储和共享,使重组抗体成为最实用的选择。杂交瘤更难运输,通常缺乏序列数据,而且可能随着时间的推移发生基因漂移。来自动物的抗体供应有限,而从质粒中产生抗体对我们的动物朋友来说要仁慈得多!

最后,如果我们想要更好的抗体,我们需要使科学界与工具制造他们.鉴于科学家现在可以改善基因编码的研究工具的轻松,它令人震惊的是,不共用质粒和抗体的质粒和序列。例如,通过开放质粒分享,CRISPR社区创建了数百个有用的Cas9变种。通过提供编码抗体的质粒,科学家将能够制造更高亲和力的抗体,修改抗体的功能,提高抗体的稳定性,并设计出我们甚至无法想象的工具。

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引用和资源

参考文献

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