单克隆抗体制备的技术
1 抗原提纯与动物免疫 2 骨髓瘤细胞及饲养细胞的制备 3 细胞融合 4 抗体检测 5 杂交瘤的克隆化和冻存 6 McAB的制备 7 单克隆抗体的纯化
免疫成功的标志是在融合时脾脏能够提 供处于增殖状态的特异性B细胞,此时血 清中抗体效价不一定最高。
可溶性抗原10-15ug/100ul+等量弗氏完 全佐剂注射小鼠腹腔2-4周后加强免疫 (量减半,改用不完全佐剂,可反复多 次)冲击免疫(融合前3天进行)
抗体的人源化技术进展:
• 单克隆抗体在世界生物工程制药业的支柱产品之一。 • 单抗将发展成为一大类独立医药产品。 • 鼠源性单克隆抗体将逐渐被人源化抗体所替代: 原因:1.鼠源性单克隆抗体与人补体成分结合能力低,
2.CDC作用相应较弱,对肿瘤细胞的杀伤能力较弱; 3.与NK等免疫细胞表面Fc受体亲和力弱,介导的ADCC作用较弱; 4.鼠源抗体半衰期短,发挥ADCC与CDC作用的时间较短; 5.鼠单克隆抗体具有免疫原性,宿主易产生抗抗体引起过敏反应。
鼠抗体人源化的构建方法:
嵌合抗体:利用DNA重组技术将鼠单抗的轻、重链可变区基因插入含有人抗体
恒定区的表达载体中,转化哺乳动物细胞表达出人鼠嵌合抗体,其人源化程度 达到70%左右,完整地保留了异源单抗的可变区,最大限度地保持了其亲和活性 ,降低了免疫原性。但由于人鼠嵌合抗体仍然保留了30%的鼠源性,可诱发人抗 小鼠反应HAMA。
表面重塑抗体:对鼠抗体表面氨基酸残基进行人源化改造。该方法的原则是仅
替换与人抗体SAR差别明显的区域,在维持抗体活性并兼顾减少异源性基础上选 用与人抗体表面残基相似的氨基酸替换:互补决定区(CDR)构象的残基尽量不 替换。
重构抗体:由异源抗体中与抗原结合相关的残基与人抗体重新拼接构建的,包
括CDR区移植,部分CDR移植和特定决定区(SDR)转移。
转染色体牛:
产生人Ig 转染色体牛的构建过程仍旧利用MMCT法,将构建的含有人Ig 轻重链基因片段的人人工染色体(HAC),导入牛胚胎成纤维细胞,进一步 发育成转染色体牛。
产生人Ig 转染色体牛的构建特点在于:
(1)由于牛胚胎干细胞不能成功建系, 因此将人人工染色体导入牛胚胎成 纤维细胞;
(2)转染色体牛用核移植的方法来建立;
抗体库技术:用细菌克隆取代B细胞克隆表达 抗体,不经细胞融合,甚至不经免疫,制备针 对任何抗原的单克隆抗体。
单克隆抗体药物概况
单克隆抗体(MAB)是近年来复合年增长率最大的
一蛋白类药物,2001年全球销售额增长了57.3%,接 近30亿美元。在这类产品中开发主要集中在癌症治疗 药物方面。预计到2010年用于癌症治疗的单克隆抗体 将占其销售总额的54.7%。据预测,单克隆抗体将会 以复合年增长率16.3%的速度增长,到2010年达到 121.39亿美元的市场规模。其中,治疗癌症的单克隆 抗体市场规模将达66.36亿美元。
单克隆抗体制备平台建立
尹芝南 美国耶鲁大学医学院副教授 南开大学生命科学学院院长
基本概念
抗原决定镞(抗原表位) 细胞克隆 多克隆抗体 单克隆抗体
Antigenic determinant
是指抗原分子中决定抗原特异性的 特殊化学基团,又称表位(epitope).
细胞克隆: 由一个细胞增殖而成的细胞集团
全人源化抗体
完全人抗体的形成始于二十世纪九十年代,目前获得全人源化抗体方法有抗体库 筛选技术、基因工程小鼠制备全人抗体、转染色体牛。
2.1 抗体库筛选技术:
抗体库筛选技术主要包括噬菌体抗体库和核糖体展示技术。
噬菌体抗体库技术:从免疫或未被免疫的B细胞中分离抗体可变区基
因;PCR 扩增抗体全套基因片段(如VH、VL),将体外扩增的VH、V基因Ⅲ(g3) 或基因Ⅷ(g8) 的先导系列的紧靠下游,使 外源基因表达的多肽以融合蛋白的形式展示在外壳蛋白gp Ⅲ或gp Ⅷ的N 端。用固相化抗原经“亲和结合—洗脱—扩增”数个循环直接、方便、 简捷、高效地筛选出表达特异性好、亲和力强的抗体噬菌体库。
转基因小鼠:将人抗体生产基因转入小鼠,以替换小鼠的抗体生成基
因。转基因小鼠制备人抗体的优点是,其功效优于其它生产抗人体蛋白单 抗技术。不足之处:(1)转基因通常有体细胞突变和其它独特的序列,导 致不十分完全的人序列;(2)由于抗体是在小鼠体内装配,因而产生的单 抗具有鼠糖基化模式,所以这些单抗最终并不是全人的;(3)转基因小鼠 表达的人Ig多样性较少,而且在同一小鼠中不能够产生IgG各亚类。
克隆化方法:有限稀释法、软琼脂平板法、显 微克隆法
阳性杂交瘤细胞应及时冻存,防染色体丢失、 变异及污染
单抗生产的方法:
动物体内诱生法:小鼠腹腔注射降植丸 或液体石蜡,1周后腹腔注射杂交瘤细胞, 7-10天后出现腹水,无菌采集。
单抗纯化方法:
盐析 凝胶过滤 离子交换层析 亲和层析法 辛酸沉淀法
基因工程小鼠制备全人抗体
全人抗体的基因工程小鼠包括人外周血淋巴细胞-严重联合免疫缺陷小鼠 (hu-PBL-SCID小鼠)、转基因小鼠和转染色体小鼠制备人抗体技术。
Hu-PBL-SCID小鼠是将已产生一定免疫反应的供者或癌症患者的人的外周 血淋巴细胞移植于严重联合免疫缺陷小鼠(SCID),经抗原免疫后可获得人 源抗体。
Ab4
Ab3
Ab2
普通抗血清(多克隆抗体) Ab4
骨髓瘤小鼠
脾
取腹水
B 细
骨髓瘤细胞
胞
+ PEG, 融合
杂交瘤细胞
HAT培养, 稀释
Ab1
单克隆A抗b3体 Ab4
杂交瘤技术的理论基础
淋巴细胞产生抗体的克隆选择学说,即 一种克隆只产生一种抗体
细胞融合技术产生的杂交瘤细胞可以保 持双方亲代细胞的特性
转染色体小鼠:通过微细胞介导法(MMCT方法)将人14号染 色体上产生IgH 的胚系片段和2号染色体上5~50 Mb 的κ轻 链片段转染到ES细胞,获得小鼠经人血清白蛋白免疫之后, 可产生抗人血清白蛋白的人Ig,再次免疫后IgM产生。由转染 色体技术得到的小鼠,表达的人IgG各亚类的量与人血清中表 达的IgG各亚类类同,且可同时在一个转基因小鼠内表达;但 是,转染色体小鼠导入的人Ig 片断虽然比较大,但其表达的 人Ig量却比较低。
单克隆抗体特性
理化性状高度均一,生物活性专一,只 与一种抗原表位发生反应,特异性强, 纯度高,易于实验标准化和大量制备
单克隆抗体在医学中的应用
检验医学诊断试剂 (1)病原微生物抗原抗体的检测 (2)肿瘤抗原的检测 (3)免疫细胞及其亚群的检测 (4)激素测定 (5)细胞因子的测定 蛋白质的提纯 肿瘤的导向治疗和放射免疫显像技术
(3)由于牛胚胎成纤维细胞仅能够存活35代,含有人HAC 的微细胞与牛胚 胎成纤维细胞融合后,牛胎儿成纤维细胞只能再存活7d,因此必须经过2 次筛选,确保HAC在转染色体牛体内的高存留率。转染色体牛生产人多 抗,可以在短时间内大量获得,所以,转染色体牛获得的人多抗可以在一 定程度上弥补转染色体小鼠的不足,应付突发事件的发生。
Thanks
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Dec.5.2007
摄于新疆喀纳斯湖2005.8.18
骨髓瘤细胞系选择要点:
稳定易培养、自身不分泌Ig、融合率高、 HGPRT缺陷株
常用骨髓瘤细胞系:NS1、SP2/0、X63 等。 保存:防止突变、定期筛选(8-氮鸟嘌呤)
防止支原体污染(胎牛血清)
融合时保证骨髓瘤细胞处于对数生长期,良好 的形态,活细胞计数高于95%
融合比例 脾细胞:骨髓瘤细胞=3:1许多环 节需要加饲养细胞,如:在杂交瘤细胞筛选、 克隆化和扩大培养过程中
脾
抗原免疫的脾细胞(B细胞) 小鼠骨髓瘤细胞(B细胞恶性肿瘤)
1.抗体分秘(IgG+)
1.具永生性
2.HGPRT+在HAT生长
2. 8AG筛选出HGPTP-株
PEG 融合 HAT筛选
脾-骨髓瘤细胞(杂交瘤细胞)
(HGPRT+、Ig+)
融合的结果及命运
未融合的骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
常用的饲养细胞有:小鼠腹腔巨噬细胞
饲养细胞一般在融合前一天制备
免疫脾细胞:处于免疫状态脾脏中B淋巴 母细胞-浆母细胞。一般取最后一次加强 免疫3天后的脾脏。
融合比例:
骨髓瘤细胞:脾细胞=1:5或1:10
融合剂:40%PEG(分子量1000-2000)
融合24小时后加HAT培养液 2周后 改用HT培养液2周后,改用一般培养液
基因工程抗体与抗体库技术
单抗体内应用和疗效受限原因: 1.鼠源性单抗对人体有较强的免疫原性 2.注入人体的单抗在肿瘤部位的摄取量
甚少 3.生产成本高,难于普及应用
人杂交瘤技术未获真正突破原因:
融合率低、建株难、不稳定、产量低、人体不 能随意免疫
基因工程抗体:用基因工程技术改造现有优良 的鼠单抗基因,着眼点在于尽量减少抗体中的 鼠源成分,但又尽量保留原有的抗体特异性。
Polyclonal antibody,PcAb:针对多种抗 原决定簇的混合抗体
Monoclonal antibody,McAb:由单个B细胞 克隆产生的针对单一抗原决定簇的同源 抗体
单 克 隆 抗 体 和 多 克 隆 抗 体 产 生 区 别Ab1 Ab3
抗血清
选用6-12周龄Balb/c小鼠
颗粒性抗原免疫性较强,不加佐剂就可获得很 好的免疫效果
可溶性抗原免疫原性弱,一般要加佐剂
目前,用于可溶性抗原(特别是一些弱抗原)的 免疫方案也不断有所更新,如①将可溶性抗原 颗粒化或固相化,一方面增强了抗原的免疫原 性,另一方面可降低抗原的使用量。②改变抗 原注入的途径,基础免疫可直接采用脾内注射。 ③使用细胞因子作为佐剂,提高机体的免疫应 答水平,促进免疫细胞对抗原反应性。