利用噬菌体表面展示技术克隆抗人DR5抗体可变区基因

《生物技术制药》课程笔记第一章：绪论一、生物技术的发展史1.1 生物技术概述生物技术是指人们利用微生物、动植物体对物质、能量、信息进行操纵的技术。

它广泛应用于食品、农业、环境保护、能源、医药等领域。

1.2 生物技术的发展简史生物技术的发展可以分为三个阶段：（1）传统生物技术阶段：早在公元前22世纪，中国就开始了酿酒、制酱、制醋等传统生物技术应用。

此后，世界各国也逐渐发展了各自的发酵技术。

（2）现代生物技术阶段：20世纪初，科学家们开始研究酶和微生物，发现了遗传物质DNA和RNA，并逐步揭示了生物体的遗传密码。

这一阶段的代表性成果包括抗生素的发现、遗传工程的创立以及生物制品的生产。

（3）生物技术革命阶段：20世纪70年代末，基因工程技术的发展使生物技术进入了一个新的时代。

基因克隆、基因编辑、基因组学等技术的突破，为生物技术在医药、农业、能源等领域的应用开辟了广阔前景。

二、生物技术药物1.2.1 生物技术药物概述生物技术药物是指利用生物技术方法生产的药物，主要包括蛋白质药物、抗体、疫苗、寡核苷酸药物等。

1.2.2 生物技术药物的特性生物技术药物具有以下特点：（1）高特异性：生物技术药物针对性强，能够精确作用于疾病相关分子。

（2）低毒性：生物技术药物通常来源于自然界中的生物体，毒副作用较低。

（3）复杂性：生物技术药物的结构复杂，生产过程需要严格控制条件。

（4）生产成本高：生物技术药物的生产设备、工艺和原材料成本较高。

三、生物技术制药1.3.1 生物技术制药概述生物技术制药是指利用生物技术方法生产药物的过程。

它主要包括基因工程、细胞培养、蛋白质工程等技术。

1.3.2 生物技术制药特征生物技术制药具有以下特征：（1）生产过程高度自动化、精确化。

（2）药物作用机制明确，针对性强。

（3）生产周期较长，生产成本较高。

（4）药物质量和安全性要求严格。

1.3.3 生物技术在制药中的应用生物技术在制药领域的应用主要包括：（1）生产生物技术药物，如蛋白质药物、抗体、疫苗等。

人源化单克隆抗体的构建技术摘要：单克隆抗体从问世到现在已广泛应用于临床,经历了一段曲折的发展历程。

其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR 技术、抗体库技术、转基因动物等。

抗体技术从最初的嵌合抗体、改型抗体逐渐发展为今天的人源化抗体。

本文综述了人源化单克隆抗体的构建技术。

关键词：人源化,单克隆抗体,构建从20世纪7０年代英国学者Milsteｉn和德国学者Koｈler利用细胞融合技术首次成功地制备出单克隆抗体以来[1],单克隆抗体在医学、生物学、免疫学等诸多学科中发挥了巨大的作用。

单克隆抗体可用于分析抗原的细微结构及检验抗原抗体未知的结构关系,还可用于分离、纯化特定分子抗原，甚至用于临床疾病的诊断和治疗等。

然而,单克隆抗体技术在临床治疗应用中的进展却很慢,主要原因是目前单克隆抗体大多是鼠源性的，而鼠源性单克隆抗体应用于人体治疗时存在诸多问题：一是不能有效地激活人体中补体和Fｃ受体相关的效应系统；二是被人体免疫系统所识别,产生人抗鼠抗体（human anｔiｇｅn mｏuｓe ａnｔiboｄy,ＨAMA）；三是在人体循环系统中被很快清除掉。

因此，在保持对特异性抗原表位高亲和力的基础上进行人源化改造,减少异源抗体的免疫原性,成为单克隆抗体研究的重点[2]。

随着对抗体基因的研究和ＤNＡ分子重组技术的应用,通过基因改造获得特异性抗体成为可能。

１989年Huse等首次构建了抗体基因库，从而使抗体的研究从细胞水平进入到分子水平，并推动了第3代抗体—基因工程抗体技术的发展。

至此,抗体的产生技术经历了三个阶段：经典免疫方法产生的异源多克隆抗体;细胞工程产生的鼠源单克隆抗体及基因工程产生的人源单克隆抗体。

人源化抗体就是指抗体的可变区部分（即Ｖh和Vl区）或抗体全部由人类抗体基因所编码。

人源化抗体可以大大减少异源抗体对人类机体造成的免疫副反应。

人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人源化抗体。

噬菌体展示技术的原理及应用将编码多肽的外源DNA片段与噬菌体表面蛋白的编码基因融合（插入信号肽与衣壳蛋白基因间）后，以融合蛋白的形式呈现在噬菌体的表面，每个噬菌体只含1个外源基因，被展示的多肽或蛋白可保持相对的空间结构和生物活性，展示在噬菌体的表面。

导入了各种各样外源基因的一群噬菌体，就构成一个展示各种各样外源肽的噬菌体展示库。

当用一个蛋白质去筛查一个噬菌体展示库（展示文库为流动相，被筛蛋白为固定相）时，就会选择性地同与其有相互作用的某个外源肽相结合，从而分离出展示库里的某个特定的噬菌体，研究该噬菌体所含外源基因的生物学功能。

技术发展噬菌体展示优越性1、将蛋白与其遗传信息之间提供了直接的物理联系，可有效的对所需功能的克隆进行反复筛选并扩增。

2、被展示多肽或蛋白结构功能与天然状态接近，可简便快速筛选得到与靶分子高亲和力的被展示物。

3、筛选过程中，特定的噬菌体克隆由于对其配体的特意亲和性而不断的得到富集，从而使相对稀少的可以结合配体的克隆能够快速、有效地从一个大文库中被筛选出来。

4、与其它技术相比，容易对库容量较大的文库进行筛选。

噬菌体展示局限性：1、肽库容量受大肠杆菌转化效率影响，容量一般在109，高于此限制的较多基因将难以表达；2、编码多肽的基因带有一定的密码子偏爱性，限制了肽库的复杂度；3、噬菌体宿主大肠杆菌的生物合成系统有自身的限制因素，如缺乏氨基酸修饰、蛋白糖基化、不能合成D型氨基酸。

4、在噬菌体展示过程中必须经过细菌转化、噬菌体包装，有的展示系统还要经过跨膜分泌过程，这就限制了所建库的分子多样性。

5、不是所有的序列都能在噬菌体中获得很好的表达，因为有些蛋白质功能的实现需要折叠、转运、膜插入和络合，导致在体内筛选时需外加选择压力。

应用范围肿瘤研究及药物靶向治疗诊断用疫苗研发酶抑制剂筛选构建抗体/cDNA文库研究蛋白质与核酸相互作用的生物学过程研究新型的基因导向系统Eg1：从HBx（肝癌相关抗原）单抗细胞中克隆重链可变区基因，重组入M13噬菌体，验证表达产物具有活性，然后表达出单链抗体、单域抗体或嵌合抗体，为肝癌导向治疗研究提供基础。

噬菌体展示
简介
噬菌体是一种能够感染细菌并在其中繁殖的病毒。

它被广泛用于生物学研究和生物技术应用中，特别是在基因工程和基因治疗领域。

噬菌体展示技术是一种将特定蛋白质或肽段展示在噬菌体表面的方法。

通过选择与目标蛋白质相互作用的噬菌体克隆，可以筛选出具有特定功能的蛋白质或肽段。

本文将介绍噬菌体展示技术的原理、应用和优点。

原理
噬菌体展示技术依赖于噬菌体基因组中的一个外源基因，该基因编码目标蛋白质或肽段。

这个外源基因通常被插入到噬菌体的毒力因子基因中，例如毒力因子III基因。

插入后，目标蛋白质或肽段会与细菌细胞的表面结合。

噬菌体携带的基因信息会导致细菌细胞表面展示目标蛋白质或肽段。

通过这种方式，科研人员可以通过筛选和选择的方法找到与目标蛋白质或肽段相互作用的噬菌体克隆。

应用
噬菌体展示技术在生物学研究和生物技术应用中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：
抗体库筛选
噬菌体展示技术可用于抗体库筛选，以寻找与特定抗原相互作用的抗体。

通过将抗原展示在噬菌体表面，科研人员可以筛选出具有高亲和力和特异性的抗体，用于治疗和诊断应用。

肽库筛选
噬菌体展示技术也可用于肽库筛选，以寻找具有特定功能的肽段。

通过将肽段展示在噬菌体表面，科研人员可以筛选出与特定靶点相互作用的肽段，用于药物开发和治疗应用。

蛋白质互作网络研究
噬菌体展示技术可以用于研究蛋白质互作网络。

通过将一种蛋白质展示在噬菌体表面，并将其用作识别其他与其相互作用的蛋白质的。

噬菌体展示实验步骤及总结噬菌体展示技术（Phage Display）是一种利用噬菌体（phage）作为载体表达、展示外源蛋白质或肽段的技术。

该技术可以通过体外筛选方式寻找与特定生物分子相互作用的肽段或蛋白质，并在医学、农业、环境科学等多个领域应用广泛。

本文将介绍噬菌体展示实验的步骤及总结。

一、噬菌体展示实验步骤1.分离噬菌体基因组首先需要从所需噬菌体中提取其基因组DNA，进行适当的酶切、纯化、修饰和扩增等操作，以获得高质量的DNA样品。

2.插入外源DNA将需要展示的外源肽段或蛋白质基因克隆到噬菌体基因组中的特定区域（通常是其Capsid蛋白的的N末端），使其与噬菌体基因组融合。

插入操作可采用PCR扩增、克隆或基因合成等方法进行。

3.包装噬菌体将重组噬菌体基因组与一定的病毒包装反应液混合，经过一定的反应时间，使其封装成噬菌体颗粒。

包装操作可在细菌宿主中进行，也可采用体外装配法，将噬菌体基因组与其他组件（例如，在非细菌宿主中回收的Capsid蛋白）进行反应，实现噬菌体的包装。

4.筛选目标配体将噬菌体颗粒通过筛选池，如固体支持物、细胞表面或溶液相应用目标体分别进行生物学或化学实验等。

通过筛选，得到与目标体有特异性、较高亲合力的噬菌体颗粒。

随后将噬菌体提取、扩增等操作，得到一系列具体的孤儿噬菌体（orphan phage）或配体噬菌体。

5.注意事项在实验过程中需注意的一些问题：（1）噬菌体的主要结构是头部和尾部，根据实验需要可对其进行不同的修饰（例如添加标签、调整展示方向等），以增加其展示效率和特异性等。

（2）外源蛋白的表达量、保持稳定性通常受到噬菌体载体、连接方式、插入位置、转化水平等因素的影响，实验中需对其进行合理设计。

（3）噬菌体筛选应选择样品的适当浓度、筛选反应时间等，以保证准确、高效地获得目标配体。

二、噬菌体展示实验总结噬菌体展示技术是一种非常有前景的生物技术，逐渐成为体外筛选的重要手段之一。

噬菌体展示技术的研究进展孙美艳;张磊;李艳【摘要】噬菌体展示技术是将外源蛋白通过与丝状噬菌体外壳蛋白融合而表达于噬菌体颗粒表面,被展示的外源多肽可保持相对独立的空间结构和生物活性.最近有实验表明噬菌体表面展示的外源多肽模拟了天然抗原的空间结构,利用筛选肽库的方法确定抗原的线性和构象型表位是可行的.这对于发现与疾病相关的抗原表位具有一定的普遍意义,有可能在未知的情况下进行疫苗及诊断分子的设计.【期刊名称】《吉林医药学院学报》【年(卷),期】2009(030)002【总页数】3页(P97-99)【关键词】噬菌体展示技术;原理;应用【作者】孙美艳;张磊;李艳【作者单位】吉林医药学院检验系,吉林,吉林,132013;吉林医药学院检验系,吉林,吉林,132013;吉林医药学院检验系,吉林,吉林,132013【正文语种】中文【中图分类】Q7821982年Dulbecco首次提出在噬菌体或其他病毒表面展示外源抗原决定簇或多肽的概念。

1985年美国Missouri大学George P.Smith将R1核酸内切酶基因克隆到丝状噬菌体(Filamentous bacteriophage，fd)的外壳蛋白基因3中,并成功地得到了在外壳蛋白中融合表达了酶分子的噬菌体粒子[1]。

该噬菌体能够被EcoRI核酸内切酶抗体有效中和,说明展示在噬菌体外壳表面的酶分子与天然酶分子有着相同或极为相近的构象和活性。

这一实验的成功诞生了噬菌体展示技术。

该技术将展示肽的表型与基因型通过丝状噬菌体直接地联系起来[2]。

噬菌体展示技术是将外源蛋白通过与丝状噬菌体外壳蛋白融合而表达于噬菌体颗粒表面，被展示的外源多肽可保持相对独立的空间结构和生物活性。

展示的多肽可以是短肽和大分子蛋白质，例如，免疫球蛋白、蛋白酶和抗原表位等。

丝状噬菌体主要包括大肠杆菌丝状噬菌体M13、fd、f1等，属于丝状噬菌体科、丝状噬菌体属，它们的亲缘关系十分密切，大小与形状相近，都包括一个单链环状DNA，已发现其基因组的全序列有98%以上的核苷酸序列为同源，因此把它们视为等同。