单克隆抗体与基因工程抗体的制备
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单抗制备流程
1975年,Kohler和Milstein发现将小鼠骨髓瘤细胞和绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞进行融合,形成的杂交细胞既可产生抗体,又可无限增殖,从而创立了单克隆抗体杂交瘤技术。这一技术上的突破不仅为医学与生物学基础研究开创了新纪元,也为临床疾病的诊、防、治提供了新的工具。
制备单克隆抗体包括动物免疫、细胞融合、选择杂交瘤、检测抗体、杂交瘤细胞的克隆化、冻存以及单克隆抗体的大量生产,要经过几个月的一系列实验步骤,下面按照制备单克隆抗体的流程顺序,逐一介绍其实验方法。
一、细胞融合前准备
(一) 免疫方案
选择合适的免疫方案对于细胞融合杂交的成功,获得高质量的McAb至关重要。一般要在融合前两个月左右确立免疫方案开始初次免疫,免疫方案应根据抗原的特性不同而定。
1.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。下面以细胞性抗原为例的免疫方案:
初次免疫 1×107/0.5ml ip (腹腔内注射)
↓ 2~3周后
第二次免疫 1×107/0.5ml ip
↓ 3周后
加强免疫(融合前三天) 1×107/0.5ml ip或iv(静脉内注射)
↓
取脾融合
2.可溶性抗原免疫原性弱,一般要加佐剂,常用佐剂:福氏完全佐剂,福氏不完全佐剂。要求抗原和佐剂等体积混合在一起,研磨成油包水的乳糜状,放一滴在水面上不易马上扩散呈小滴状表明已达到油包水的状态。商品化福氏完全佐剂在使用前须振摇,使沉淀的分枝杆菌充分混匀。
初次免疫 Ag 1~50μg 加福氏完全佐剂皮下多点注射
│ (一般0.8~1ml 0.2ml/点)
↓3周后
第二次免疫 剂量同上,加福氏不完全佐剂皮下或ip
单克隆抗体药物关键技术分析
1.高通量的动物细胞表达技术
一方面,从表达体系来看,近年来,人们不断发展和完善了许多抗体分子的表达体系,如:细菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞、植物细胞表达系统和体外翻译系统等.哺乳动物细胞表达系统具有活性高、稳定性好等重要优点,已成为抗体等生物技术产品最重要的系统。2007年销售额排名前列的6类生物技术药物中,有5类是由动物细胞表达生产(肿瘤治疗抗体类、抗TNF-α抗体类、EPO类、β干扰素类、凝血因子类),仅胰岛素类药物是由大肠杆菌和酵母表达的。欧美国家哺乳动物细胞表达产品种类占60%-70%,市场份额占65%以上.
另一方面,从抗体制备规模、速度和功能来看,高通量抗体制备技术的发展十分重要。哺乳动物细胞表达生物技术产品大规模高效培养技术是生物医药产品主要的生产方式和关键“瓶颈”技术。目前,国际上该项技术发展较快,已趋成熟,以默克公司为代表的流加培养生产规模达10,000L以上,以贝尔公司为代表的灌流培养生产规模达200L以上,蛋白表达浓度为0。5—2g/L;我国在该技术领域起步较晚,基础较差,但近年来经过努力,已经实现了该项技术的突破。 2.人源化抗体的构建及优化技术
随着免疫学和分子生物学技术的发展以及抗体基因结构的阐明,DNA重组技术开始用于抗体的改造。抗体药物已经进入基因工程抗体时代。基因工程抗体具有以下优点:①降低人体对异种抗体的排斥反应;②减小抗体的分子量,利于其穿透血管壁,进入病灶的核心部位;③根据需要,制备新型抗体;④采用多种表达方式,大量表达抗体分子,降低生产成本。
(1)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;另外,所替换的区段不应过多,对于影响侧链大小、电荷、疏水性,或可能形成氢键从而影响到抗体互补决定区(CDR)构象的残基尽量不替换。我国也已经开始这方面工作的尝试.
单克隆抗体和重组治疗性蛋白质的聚体分析
生物制品中的聚体的来源,类型和大小不同,并且是由多种因素引起的。监管机构特别关注的是具有增强免疫应答从而引起不良临床反应的蛋白质聚体,或可能损害抗体或蛋白药物产品安全性和功效的聚体。在动物和临床研究中已经报道了蛋白质聚体可以增强免疫反应。尽管可以预期对人外源蛋白物质的免疫反应,但免疫系统可能会通过耐受性分解机制对具有内源性的聚集蛋白制品产生强烈反应。在耐受性破坏机制中,蛋白质聚体可在蛋白质复合物的形成中充当促进剂,这些蛋白质复合物可触发B细胞针对该蛋白质抗体的产生,而与T辅助细胞无关。这类反应的基础来自免疫原概念,其中抗原具有多于半抗原的聚合结构形式存在,在病毒样颗粒组织中间隔5-10nm,大小超过100kDa,可以克服免疫力。这种情况可能解释了内源性蛋白质的意外中和,并且产生了深远的临床效果。这种类型的机制最受关注的是高分子量(HMW)聚集体,这些聚体保留了其单体对应物的大多数天然构型,并且可以以这种方式使抗原成核。另外,显示非天然蛋白质构象的聚体可能被免疫系统视为新抗原,这可能会触发抗抗体形成。在这里我们提供了有关蛋白质药物中的聚体的表征,检测方法以及药物制造商已实施的各种控制措施的监管观点。
抗体或蛋白聚体的分类
聚体的分类是一项复杂的任务,目前还没有全面的分类方法。分类的困难在于可以对聚合进行多个类别的分组。下表1列出了生物制药中最常见的聚体类别。为了有助于理解所讨论的聚体类型,常见的聚体类型有:二聚体,可逆聚体,共价聚体和颗粒,这些都是蛋白聚集中常见的形式。聚体的其他分类可以基于聚体的大小,因为这可能与潜在的不良临床反应直接相关。聚体的大小范围从可溶性二聚体和其他多聚体(表观球状直径约5-10nm),包括高分子量(HMW)聚集体到可溶或不溶的有核聚集体,到较大的不溶性物质(被识别为亚可见和可见)颗粒(表观球状直径约20–50µm)。在可溶性聚集体组中,较大的聚集体(例如HMW物)可能更能引发产生不良临床后果的免疫原性应答。就其分子量而言,大小大于10的二次方kDa的聚体潜在的不良免疫原性反应潜力,值得更仔细的评估。
单克隆抗体的应用与研究
单克隆抗体是一种特殊的抗体,由单个克隆的浆细胞所分泌。相比多克隆抗体,单克隆抗体具有更好的特异性和稳定性,因此在医学、生物学、分子生物学等领域有广泛的应用。本文将介绍单克隆抗体的研究进展和应用。
一、单克隆抗体的制备
单克隆抗体的制备可以分为三个步骤:免疫原制备、免疫动物及其免疫和细胞融合和筛选。首先需要制备免疫原,这个免疫原通常是目标抗原或者抗体对其特异性的区域片段。如果是目标抗原,通常要首先纯化得到。
其次,需要为制备单克隆抗体的动物进行免疫。一般是选择小鼠等实验动物,将免疫原注射到动物身体内,让它们产生特异性抗体。之后,需要从这些动物体内获取免疫细胞,即B淋巴细胞。
最后,需要使用细胞融合技术通过融合免疫B细胞和癌细胞,来获取产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。这些细胞能够长期分泌具有特异性的抗体,并形成混合瘤。通常,这些细胞的混合物需要进行严格的筛选和鉴定,以确保其产生的抗体都是特异性单克隆抗体。
二、单克隆抗体的应用
1. 诊断和治疗
单克隆抗体在临床上的应用越来越广泛。例如,它们可以用于诊断和治疗晚期癌症。新兴的单克隆抗体医学治疗(Monoclonal
Antibody Therapy,MAT)被评价为一种有希望的抗癌治疗方法,特别是在血液系统的癌症治疗方面。由于单克隆抗体的特异性,可以通过将它们与药物或放射性同位素结合,使它们更好地治疗癌症。
2. 分子生物学
在分子生物学领域,单克隆抗体经常用来在Western blotting和其他分析技术中检验目标蛋白质的存在。单克隆抗体还可用于免疫共沉淀、免疫沉淀、染色和免疫组化等实验中。
3. 生物分子检测
单克隆抗体也广泛应用于药品研究和开发,例如用于高度灵敏的免疫印迹,以检测蛋白质、肽和DNA序列等生物分子。此外,单克隆抗体还用于流式细胞术、细胞分选、病毒、菌和细胞诊断。
三、单克隆抗体的未来
单克隆抗体作为一种新型的生物技术,其应用领域正在不断拓宽。随着生物技术和制药业的发展,人们预计在未来将有更多新型的单克隆抗体被制备并广泛应用。