单链抗体表达研究进展_邓亮

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scFv 的 表 达 载 体 受 体 多 种 多 样 , 有 细 菌 、真 菌 、动 物 细 胞 (COS 细 胞 、CHO 细 胞、昆虫细胞)、植物细胞等。
最 常 用 的 表 达 受 体 为 大 肠 杆 菌 (E. coli),大 肠 杆 菌 作 为 表 达 受 体 表 达 具 有 生 长快速、易于操作、转化和转导效率高,可 在短时间内大规模地生产抗体蛋白,便于 纯化、分析和应用。 然而,大肠杆菌不能对 重组抗体进行翻译后的糖基化、磷酸化修 饰,不能完成多聚体的组成和二硫键的形 成 。 在 植 物 中 表 达 的 scFv 通 常 称 为 植 物 抗体(plantibody)。 Brereton 等 通 [11] 过 基 因 枪 轰 击 转 基 因 商 业 小 麦 Westonia, Westonia 能 表 达 大 鼠 胸 腺 表 面 CD4 和 CD28 两 种 scFv,成 熟 的 种 子 保 存 1 年 后 scFv 仍 保 持 较 高 活 性 , 转 基 因 种 子 提 取 的 scFv 具 有 内 毒 素 污 染 小 、 易 于 纯 化 和 收 集 。 Putalun 等 针 [12] 对 药 用 植 物 喀 西 中 的药理活性成分澳州茄碱糖苷 (solasodine glycosides) 制 备 了 单 克 隆 抗 体 ,通 过 载 体 转 化 发 根 农 杆 菌 插 入 Ri 质 粒 T-DNA 中 感 染 喀 西 茄 植 株 , 诱 导 scFv 在毛状根表达。 3 基因转染技术
Auf der Maur 等[8]报 道 了 一 种 新 型 胞 内的抗体文库筛选系统, 这些经选择后 的 scFv 能 够 在 还 原 环 境 下 保 持 稳 定 , 并 且无论在细胞内还原环境还是细胞外的 正常环境下都表现出较高的生化稳定 性、可溶性、抗原识别能力。
Emadi 等 [9] 将 噬 菌 体 表 面 呈 现 展 示 技 术 和 原 子 动 力 显 微 镜 (atomic force microscopy) 生 物 筛 选 技 术 结 合 成 一 种 新 的生物淘筛技术, 仅使用最小量的目标 抗原, 就能够筛选特异性结合 α- synuclein 的 scFv。
Lee 等 [6] 利 用 噬 菌 体 表 面 呈 现 技 术 和 抗 体 库 技 术 ,将 SARS-CoV 蛋 白 免 疫 小 鸡 后 , 提 取 脾 B 淋 巴 细 胞 5 × 107 个 克 隆 , 数 轮 Panning 淘 筛 、 洗 脱 、 富 集 后 , 抗 体 数 量 增 加 10 倍 ,发 现 独 特 scFv 表 达 噬 菌体和噬菌体表面呈现系统结合可以提 高 scFv 的 产 量 和 亲 和 力 。
scFv 表 达 是 scFv 制 备 的 关 键 步 骤 。 将基因通过表达载体整合入受体宿主基 因 内 , 依 靠 宿 主 的 转 录 和 翻 译 系 统 ,scFv 片 断 完 整 表 达 于 产 物 中 。 本 文 将 就 scFv 表达技术及其进展做一综述。 1 表达载体
常 用 的 scFv 表 达 载 体 包 括 : 质 粒 载 体、噬菌体载体、腺病毒载体等。 1.1 质 粒 载 体 质 粒 (plasmid)是 以 超 螺 旋状态存在于细菌细胞质中的一种能够 自主复制的遗传成分, 多以共价闭合环 状的 DNA(covalently closed circular DNA) 分 子 形 式 存 在 [3]。 质 粒 载 体 借 助 于 物 理 或 化学的作用导入细胞内,依据质粒在宿 主细胞内是否具有自我复制能力分为 整 合 型 和 附 加 体 型 两 种 。 Jurado 等 [4]以 Sigma-54 依 赖 的 分 解 性 TOL 质 粒 为 表 达 载 体 ,在 M13 噬 菌 体 文 库 中 表 达 的 scFV 含量增高且与受体结合活性增强。 1.2 噬菌体载体 噬菌体表面呈现展示 技 术 (phage display techniques), 是 近 年 来建立和发展的利用噬菌体表达外源基 因的一项新技术。 它以改建的噬菌体为 载体, 将编码外源肽或抗体可变区的 DNA 片 段 定 向 插 入 噬 菌 体 外 壳 蛋 白 质 基
基因转染技术主要有磷酸钙共沉淀 技术、电穿孔方法、脂质体法。 3.1 磷 酸 钙 共 沉 淀 技 术 将 氯 化 钙 、 RNA ( 或 DNA) 和 磷 酸 缓 冲 液 混 合 , 沉 淀 形 成 包 含 DNA 且 极 小 的 不 溶 的 磷 酸 钙 颗 粒 。 磷 酸 钙-DNA 复 合 物 黏 附 到 细 胞 膜 并通过胞饮进入目的细胞的细胞质。 沉 淀物的大小和质量对于磷酸钙转染的成
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功至关重要。 针对磷酸钙共沉淀法低产 量 、 低 转 染 效 率 的 特 点 ,Olton 等 [13] 报 道 了 单 分 布 CaP-Pdna 粒 子 合 并 优 化 Ca / P 比 率 的 方 法 来 提 高 效 率 ,当 Ca / P 比 率 介 于 100 ~ 300 时 可 达 最 大 的 转 染 效 率 。 3.2 电穿孔法 电穿孔通过将细胞暴露 在短暂的高场强电脉冲中, 细胞悬浮液 置于电场中会诱导沿细胞膜的电压差 异, 这种电压差异会导致细胞膜暂时穿 孔 ,外 源 性 DNA 可 通 过 穿 孔 处 进 入 细 胞 内 。 [14] 电 脉 冲 和 场 强 的 优 化 对 于 成 功 的 转染非常重要, 因为过高的场强和过长 的电脉冲时间会不可逆地伤害细胞膜而 裂解细胞。
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[22] Kaya R A, Aydin Y. Modified transpedicular approach for the surgical treatment of severe thoracolumbar or lumbar burst fractures [J]. Spine,2004,4
1.3 腺病毒载体 腺病毒由于其基因结 构、功能清楚,易于制备、纯化、浓缩,宿 主范围广、感染率高、理化性质稳定、不 整合宿主基因组、 遗传毒性和免疫毒性 低 的 特 点 。 Ad2 和 Ad5 是 目 前 应 用 最 广 的 两 种 腺 病 毒 血 清 型 。 Hedley 等 [10]将 腺 病 毒 和 566FF-scFv 重 组 , 并 转 染 293T / 17 CHO 细 胞 (中 国 仓 鼠 卵 巢 细 胞 ),发 现 566FF-scFv 准 确 转 染 入 CHO 细 胞 并 且 获 稳定表达。 2 表达载体受体
目 前 常 用 的 噬 菌 体 载 体 为 pComb3 及 Pcantablf, 组 成 噬 菌 体 抗 体 (phage antibody)库 ,库 中 每 一 个 噬 菌 体 在 其 表 面 可 表 达 一 种 特 异 性 抗 体 (Fab 或 scFv)。 由 于噬菌体抗体既可以识别相应抗原并与 其结合,又能够感染宿主菌进行扩增,重 复“吸附-洗脱-扩增”过程,可筛选容量 为 108 以 上 的 噬 菌 体 抗 体 库 。
(收 稿 :2008-07-08 编 辑 :徐 荣 远 )
单链抗体表达研究进展
邓亮 综述 舒建昌 审校
单 链 抗 体 (single-chain antibody fragment, scFv) 由 抗 体 重 链 可 变 区 和 轻 链 可 变 区 通 过 15 ~ 20 个 氨 基 酸 的 短 肽 (linker)连 接 而 成 。 在 目 标 特 定 的 scFv 上 连接放射性核素、生物毒素、药物,将极 大 增 强 对 靶 细 胞 的 杀 伤 能 力 。 Kanter 等[1] 研 究 发 现 将 个 体 基 因 型 scFv 和 细 胞 因 子 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子或免疫 刺激肽组成融合蛋白, 是一种有效治疗 淋 巴 瘤 的 疫 苗 。 Wang 等 [2]通 过 抗 脱 氧 雪 腐 镰 刀 菌 烯 醇 (DON)和 抗 单 端 孢 霉 毒 素 (ZEN)scFv 基 因 融 合 , 表 达 为 抗 DON 和 抗 ZEN scFv, 结 果 显 示 双 功 能 抗 体 成 功 构 建 ,并 可 应 用 于 DON 和 ZEN 检 测 。
Bejjani 等 [15]研 究 发 现 短 暂 而 高 强 度 的电流脉冲能获得更高的寡核苷酸序列 和质粒的转化效率, 这种方法能安全有 效地在体外进行目标基因转化, 而离子 渗透法则只对分子量小的核酸片段 (如 SiRNA)有 转 化 作 用 。 3.3 脂质体法 脂质体介导的细胞转染 主 要 是 通 过 脂 质 体 DNA 复 合 物 与 细 胞 融 合 而 将 DNA 导 入 细 胞 ,使 用 该 方 法 达 到的转染效率较高, 但只能转染分子量 大 的 抗 体 ,适 用 性 不 广 。 钱 锋 等 研 [16] 究 发 现 脂 质 体 DNA 复 合 物 对 细 胞 有 毒 性 ,随 着 DNA 量 增 加 以 及 DNA-脂 质 体 复 合 物 作用时间延长,细胞毒性逐渐加重,细胞 存活率下降,转染效率降低。 4 表达形式
scFv 在 大 肠 杆 菌 中 的 表 达 形 式 主 要 有融合表达、胞内表达、分泌表达三种。 分泌表达是常用的表达方式, 在信号肽 Mel、Om-pA、PelB、PheA 的 引 导 下 ,scFv 被分泌至大肠杆菌外周质或培养液中, 并完成二硫键的形成和肽链折叠, 成为 有 活 性 的 可 溶 性 表 达 产 物 。 Strube 等 通 [17] 过 将 scFv 和 Fc 片 段 融 合 , 构 建 了 scFvFc 融 合 胞 内 小 体 , 发 现 可 以 降 低 细 胞 内 表 达 scFv 蛋 白 的 不 稳 定 性 , 而 维 持 亲 和 力不变。 无论是融合表达、胞内表达、分 泌表达, 还是降低培养温度、 改变诱导物 IPTG 的浓度,表达产物都是以包涵体形式 存在。 包涵体需要经过溶解、变性、复性,最 终才能获取有活性的 scFv 蛋白,包涵体溶 解的方法主要有超声破碎和酶溶 。 [18] 5 结语
Hamasaki 等 [7]报 道 了 一 种 新 改 进 的 免 疫 胶 体 分 子 筛 技 术 (immunogelbiopanning)。 新 改 进 immunogelbiopanning 技 术 有 两 个 特 征 :(1) 在 蛋 白 电 泳 后 进 行 胶 体 切 片 ,使 用 immunoplates coate 将 不 同 片 断 带 的 蛋 白 洗 提 ;(2)通 过 使用噬菌体克隆作为探针, 产物对目标 分子的敏感性的检测经生物学放大可以 极大提高。
作 者 单 位 :510220 广 州 市 红 十 字 会 医 院消化内科
因区, 使外源多肽或蛋白质表达并展示 于噬菌体表面, 进而通过亲和富集筛选 表达有特异肽或蛋白质的噬菌体, 并得 到 大 量 富 集 , 然 后 进 行 DNA 序 列 测 定 。 它将基因型、表型、分子结合活性与噬菌 体的可扩增性结合在一起, 是一种高效 的 筛 选 系 统 [5]。
(2):208-217. [23] Maciejczak A, Barnas P, Dudziak P, et
al. Posterior keyhole corpectomy with percutaneous pedicle screw stabilization in
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the surgical management of lumbar burst fractures [J]. Neurosurgery,2007, 60 (4 Supp百度文库 2):232-241; discussion 241-242.
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