羊驼IgG1抗体研发平台介绍 |
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✎ 前 言 自从纳米抗体(VHH)于1993年发现以来,已经在多个领域展现出巨大的应用潜力,尤其是纳米抗体因其优良的特性在疾病诊疗方面具有显著的优势。骆驼科动物中纳米抗体因其独特的优势备受关注,而骆驼科动物中的常规抗体IgG1约占Total IgG的50%,且重链人源化程度最高可以达到94%,轻链最高可以达到91%,同样也具有成为治疗性抗体的潜力(图1)。关于骆驼科动物中的常规抗体IgG1的相关介绍可以参见《骆驼科动物IgG1抗体的另一面》一文。针对骆驼科动物常规抗体IgG1,阿帕克生物目前已经成功搭建羊驼单链抗体(Single-chain Antibody,ScFv)噬菌体展示技术平台(图2),对羊驼常规抗体IgG1进行开发。本期公众号我们将对该技术平台进行简要的介绍。 图1. 骆驼科物种抗体亚型(doi: 10.3389/fgene.2019.00997) 图2. 羊驼IgG1抗体发现流程 羊驼免疫 选择1-1.5岁身体健康未经免疫的羊驼进行免疫 免疫原包括:重组抗原蛋白,过表达抗原细胞 免疫次数:4次免疫,间隔21天 PBMC分离:采集第三次和第四次免疫后50ml外周血分离PBMC免疫后,可以同时开展羊驼纳米抗体(VHH)和传统IgG1抗体(ScFv Format)开发 羊驼ScFv噬菌体展示文库构建 Total RNA 提取 采用Trizol法提取Total RNA,并使用1%琼脂糖凝胶鉴定RNA,应保证RNA条带清晰无明显降解(图3),同时用NANODROP ONE 进行浓度测定。将鉴定正确的Total RNA反转录为cDNA备用。 图3. RNA电泳图 M:Maker;1:Total RNA 巢式PCR扩增 使用巢式PCR(Nested PCR)扩增方法,通过两轮(图4-9)扩增获得特异性较高的羊驼重链(VH)和轻链(Vλ、VK)。 图4 图5 图6 图4. VH第一轮扩增结果,扩增片段大小500bp,M:Maker;1-5:VH片段。 图5. Vλ第一轮扩增结果,扩增片段大小500bp,M:Maker;1-5:Vλ片段。 图6. VK第一轮扩增结果,扩增片段大小500bp,M:Maker;1-5:VK片段。 图7 图8 图9 图7. VH第二轮扩增结果,扩增片段大小480bp,M:Maker;1-5:VH片段。 图8. Vλ第二轮扩增结果,扩增片段大小480bp,M:Maker;1-5:Vλ片段。 图9. VK第二轮扩增结果,扩增片段大小480bp,M:Maker;1-4:VK片段。 Overlap-PCR使用Overlap-PCR的方法,将上述获得的重链(VH)分别与轻链(Vλ和VΚ)进行Overlap-PCR连接(图10和图11),从而获得羊驼单链抗体ScFv基因片段。 图10 图11 图10. VH+Vλ Overlap-PCR结果,扩增片段大小750bp,M:Maker;1-5:VH+Vλ片段。 图11. VH+VΚ Overlap-PCR结果,扩增片段大小750bp,M:Maker;1-5:VH+VΚ片段。 电转化和噬菌体文库展示 将羊驼ScFv基因片段与噬菌体展示载体连接后,电击转化入E.coli SS320中,构建羊驼ScFv噬菌体展示细菌文库,取电转后文库100μL,稀释至10-3和10-4,进行文库转化子测定,转化子数目达到109(图12)。收集羊驼ScFv噬菌体展示细菌文库,将其进展噬菌体文库展示,包装成羊驼ScFv噬菌体展示文库,用于后续筛选。 图12. 羊驼 ScFv细菌文库转化子数鉴定 羊驼ScFv文库插入率鉴定 随机从测定羊驼ScFv噬菌体展示细菌库文库转化子数测定滴度平板上挑取48个克隆进行菌液PCR鉴定文库插入率,由图13可知,目的片段大小为750bp,文库插入率可达100%。 图13. 羊驼 ScFv细菌文库插入率鉴定 羊驼ScFv文库多样性分析 将文库插入率鉴定获得的阳性克隆进行测序,对测序成功后结果进行分析,由图14和图15可知,文库多样性良好。 图14. 羊驼 ScFv细菌文库多样性测序VH和VL CDR3氨基酸序列 图15. 羊驼 ScFv细菌文库多样性氨基酸序列进化树 羊驼ScFv噬菌体展示文库筛选 采用固相筛选,对构建的羊驼ScFv噬菌体展示文库进行筛选,经过两轮筛选,在第二轮检测筛选洗脱物滴度平板上随机挑取45个克隆进行噬菌体上清单克隆ELISA鉴定(表1),鉴定结果发现阳性率达85%(OD450>1.0)。同时将阳性克隆测序,测序成功后对序列结果进行分析,发现筛选获得的序列多样性良好。 表1 羊驼ScFv噬菌体展示文库筛选噬菌体上清单克隆ELISA鉴定 图16. 羊驼ScFv噬菌体展示文库筛选阳性单克隆ScFv VH和VL CDR3氨酸序列 图17. 羊驼ScFv噬菌体展示文库筛选阳性单克隆ScFv氨基酸序列进化树 羊驼IgG1抗体表达纯化后蛋白细胞结合活性检测及人源化程度分析 将筛选获得的Ag ScFv-7和Ag ScFv-14还原为IgG,融合human IgG1 FC进行表达,纯化后进行细胞活性流式鉴定(图18),结果发现两个克隆均能与表达靶抗原的细胞系结合。同时对Ag ScFv-7重链(VH)和轻链(VL)人源化程度进行分析,发现羊驼IgG1重链人源化程度为86.3%,羊驼IgG1轻链人源化程度为84%,人源化程度已经较高,后续继续进行人源化改造容易。 图18. 羊驼IgG1抗体蛋白细胞结合活性流式检测 ✎ 总 结 羊驼常规抗体IgG1与人的抗体同源性非常高,达到了80%以上,在抗体药物开发时人源化相对简单。目前,基于骆驼科常规抗体IgG1进行抗体药物开发的公司只有arGEN-X,其以Simple Antibody™抗体药物开发平台开发的抗CD70(ARGX-110)和抗c-MET(ARGX-111)已经在进行临床试验。抗体药企业在考虑采用纳米抗体进行成药时,同时也可以考虑骆驼科常规抗体IgG1进行成药,只需一次免疫羊驼,就可以同时获得两种抗体,为后期成药提供更大的保障。阿帕克生物目前针对羊驼常规抗体IgG1,成功开发出羊驼ScFv噬菌体展示技术平台,可以为广大抗体药企提供羊驼常规抗体IgG1发现服务。 |
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