抗体库技术.
噬菌体抗体库构建和筛选技术及应用研究进展
噬菌体抗体库构建和筛选技术及应用研究进展王志文【期刊名称】《蚌埠医学院学报》【年(卷),期】2015(040)001【总页数】3页(P131-133)【关键词】噬菌体;噬菌体抗体库;小分子抗体;免疫抗体库;综述【作者】王志文【作者单位】蚌埠医学院临床检验诊断学实验中心,安徽蚌埠233030;蚌埠医学院生物化学与分子生物学教研室,安徽蚌埠233030【正文语种】中文【中图分类】R373.9噬菌体抗体库技术是由噬菌体展示技术发展而来的一项新型抗体制备技术。
通过噬菌体表面表达技术，将抗体分子Fab段基因或Fv基因通过与噬菌体外壳蛋白Ⅲ或蛋白Ⅷ基因连接以融合蛋白的形式表达在噬菌体表面，从而形成噬菌体抗体。
继1988年Parmley等［1］首次阐明噬菌体表面表达技术以来，抗体分子是噬菌体表面表达的第一个具有天然蛋白质功能的蛋白质分子。
Hoogenboom等［2］将轻链基因插入噬菌体载体的左臂，重链基因插入噬菌体载体的右臂，连接后包装成噬菌体，建立了第一个噬菌体抗体文库。
随着噬菌体载体系统的改进，噬菌体抗体技术得到广泛的应用，为了提高抗体库的多样性，在CDR区随机引入核苷酸序列而构成人工合成噬菌体抗体库;在已获得的阳性克隆的基础上，在特异性抗体基因CDR区进行基因突变筛选［3］，以获得高亲和力的特异性抗体。
噬菌体表面展示技术的问世和噬菌体抗体表达筛选系统的逐渐完善，使人们可以完全跨越抗原免疫而直接获得丰富多样的特异性抗体。
本文就噬菌体抗体库构建和筛选技术及应用研究进展作一综述。
1 噬菌体抗体库技术噬菌体属DNA单链病毒，长约7 000 bp。
噬菌体在细菌内滚环复制，被噬菌体感染的细菌不会裂解，但生长速度减慢，同时分泌出大量成熟的噬菌体颗粒。
噬菌体基因组共编码11种蛋白，噬菌体展示技术通常选择在信号序列和p蛋白第一结构域之间插入外源蛋白编码序列，经过噬菌体的包装加工，外源蛋白即可表达在病毒颗粒的表面［4］。
Ward等［5］采用PCR技术从溶菌酶免疫后的小鼠脾细胞DNA中扩增出VH基因，测序证实了其多样性，并随后在大肠埃希菌中表达了该VH片段。
抗体制备技术的发展和医学应用
抗体制备技术的发展及其医学应用抗体是在对抗原刺激的免疫应答中，B淋巴细胞产生的一类糖蛋白。
它是能与相应抗原特异的结合、产生各种免疫效应（生理效应）的球蛋白。
国际卫生组织将具有抗体活性及化学结构与抗体相似的一类蛋白统一命名为免疫球蛋白，它与抗体都是指同一类蛋白质。
抗体的2条重链和2条轻链根据氨基酸序列变化程度分为V区和C区，其抗原结合特异性主要由V区中高度变异的超变区决定，3 个超变区共同形成1个抗原决定簇互补的表面，故又称为互补决定区( comp lementarity determining region，CDR)。
常规的抗体制备是通过动物免疫并采集抗血清的方法产生的，因而抗血清通常含有针对其他无关抗原的抗体和血清中其他蛋白质成分。
一般的抗原分子大多含有多个不同的抗原决定簇，所以常规抗体也是针对多个不同抗原决定簇抗体的混合物。
即使是针对同一抗原决定簇的常规血清抗体，仍是由不同B细胞克隆产生的异质的抗体组成。
因而，常规血清抗体又称多克隆抗体（polyclonal antibody，PcAb），简称多抗。
多克隆抗体是由多克隆B细胞群产生的、针对多种抗原决定簇的混合抗体。
因为天然抗原是由多种抗原分子组成的，每种抗原分子又含有许多抗原决定簇，每一种抗原决定簇可激活相应的B细胞克隆，进而分化、成熟并合成相应的抗体。
由于常规抗体的多克隆性质，加之不同批次的抗体制剂质量差异很大，使它在免疫化学试验等使用中带来许多麻烦。
因此，制备针对预定抗原的特异性均质的且能保证无限量供应的抗体是免疫化学家长期梦寐以求的目标。
随着杂交瘤技术的诞生，这一目标得以实现。
1 抗体的发展抗体的研究过程经历了免疫血清学研究、单克隆抗体研究和基因工程抗体研究3个不同阶段。
1.1 免疫血清学研究阶段免疫动物产生的抗体是多种抗体的混合物，所以早期制备的抗体是多克隆抗体. 多克隆抗体是人类有目的地利用抗体的第1步，其在生物医学等方面的应用已有上百年的发展历史. 但多克隆抗体具有不均一性，特异性差且动物抗体注入人体会产生严重的过敏反应等特性，限制了其在疾病诊断和治疗中的应用。
抗体库技术
5.2.2.2 抗体库筛选技术
•1. 用于筛选的抗原 • 能够将结合与非结合形式的噬菌体分离开
的方法均可用于筛选 • a 可溶性抗原包被于酶标板（聚苯乙烯） • b 将抗原固定化到琼脂糖微珠上，亲和柱
层析
• C 生物素-抗原+ 抗体库→
• 基因工程抗体，极大地改善了抗体的性能 和扩展了抗体的应用范围
• 抗体库技术，通过DNA重组技术，克隆全 套抗体可变区基因，在原核系统表达有功 能的抗体分子片段（即抗体库），从中筛 选特异性抗体的基因。
• 两项关键技术：
• PCR：用一组引物，扩增出全套免疫球蛋 白的可变区基因
• 以大肠杆菌(或噬菌体)直接表达有功能活性 的抗体分子片段
• 噬粒做表达载体，来源于辅助病毒的野生 型蛋白Ⅷ和蛋白Ⅷ-抗体融合蛋白共同组装 到噬菌体表面，各自的表达数目取决于两 者的相对数量
• 每一个噬菌体表面可表达24个左右的抗体 分子
• 基因Ⅲ(蛋白Ⅲ )：
• 用噬菌体载体产生多价抗体分子
• 用噬粒表达，所产生的噬菌体抗体颗粒中 10%表达有抗体分子片段，单价
• 辅助噬菌体是一类自身DNA复制效率极低 的突变型，但可为宿主细胞的质粒DNA提 供复制和包装所需的蛋白酶和外壳蛋白
• 用辅助病毒超感染，辅助病毒提供所有的 丝状噬菌体蛋白，将噬粒DNA 以单链的形 式包装在噬菌体外壳蛋白内，形成病毒颗
粒，可以感染大肠杆菌，但不产生（辅助 噬菌体）子代噬菌体。
• 噬粒载体中插入抗体分子片段与基因Ⅲ或 基因Ⅷ
• 基因工程抗体技术，是继杂交瘤单克隆抗 体技术以后抗体领域的又一次革命
• "噬菌体抗体库技术"又被誉为这次革命中 的革命
高通量抗体筛选技术及其生物医药应用
高通量抗体筛选技术及其生物医药应用随着人类对生命科学的研究不断加深，抗体药物已成为现代医药学领域的一颗耀眼明珠。
然而，传统的抗体生产方式极为费时费力，大大限制了抗体药物的应用和生产效率。
随着科技的不断进步，高通量抗体筛选技术应运而生，成为推动抗体医药发展的重要工具之一。
本文将分析高通量抗体筛选技术的发展趋势、研究进展及其在生物医药领域中的应用。
一、高通量抗体筛选技术高通量抗体筛选技术，又称高通量筛选法（High-throughput screening），是指利用高通量方法筛选出具有活性的抗体或其他生物分子的技术。
高通量抗体筛选技术的优势在于可以同时处理大量样本，快速筛选出具有较高药效和特异性的抗体前体，提高药物发现的效率和速度，使药物研究和开发更加高效。
高通量抗体筛选技术发展至今，已经广泛应用于各种科学研究和生物医药领域，尤其在癌症、自身免疫性疾病、感染疾病等领域中拥有广泛应用的前景。
二、高通量抗体筛选技术的研究进展1. 抗体库技术抗体库技术是高通量抗体筛选技术的一种重要方法，通过对大量的抗体库进行筛选，识别具有独特活性的抗体药物。
例如公司Lilly开发了利用嵌入式技术制备Phage显示的人源单抗库，并在此基础上发展了一种新型的抗体药物，用于治疗肿瘤和自身免疫性疾病。
2. 突变技术突变技术是指通过诱发抗体的突变，从而得到具有改良性能的抗体药物。
突变技术通常包括分子演化技术、DNA乱序技术、遗传突变技术等。
通过此类技术可以实现抗体药物在亲和力、特异性、稳定性等方面的优化，从而获得更为理想的抗体药物。
3. 体外和体内选择技术体外和体内选择技术是指通过体外/体内选择的方式筛选出具有特殊功能的抗体药物。
此类技术不仅可以识别出具有特殊生物活性的抗体药物，同时还可以评估和优化已经发现的抗体药物。
三、高通量抗体筛选技术的生物医药应用1. 抗体药物目前，抗体药物已成为生物医药领域最重要的药物之一。
抗体药物通过模拟人体免疫系统的作用机制，能够与病原体或癌细胞表面的分子结构结合，从而发挥诊断和治疗作用。
噬菌体抗体库技术原理
噬菌体抗体库技术原理
嘿，朋友们！今天咱要来聊聊噬菌体抗体库技术原理，这可真的超级神奇呀！
你想想看，抗体就像是我们身体里的小战士，专门去对抗那些坏家伙。
那噬菌体呢，就像是一个个小车子。
而噬菌体抗体库技术呢，就像是给这些小车子都配上了厉害的武器！
比如说，我们可以把各种不同的抗体基因放到噬菌体里面，这就像是给小车子装上了不同功能的工具。
然后呢，让这些带着抗体基因的噬菌体们去到处闯荡！哇塞，这不就像一场盛大的冒险嘛！
当它们遇到目标的时候，就能发挥作用啦！好比有个坏细菌出现，那些有对应抗体基因的噬菌体就立刻冲上去，“嘿，你别跑！我来对付你啦！”这多酷啊！
再想想，如果我们能随心所欲地制造出各种我们想要的抗体，那能解决多少难题呀！像那些很难对付的疾病，说不定就能被这些特别的抗体给攻克掉呢！“这难道不让人兴奋吗？”
而且哦，这个技术还能不断地改进和优化，就像我们给小车子不断升级装备一样。
科学家们可以根据需要，去调整和创造出更厉害的抗体。
“这是多么有意义的事情呀！”
在这个过程中，大家都在努力探索，不断尝试。
研究者们就像一群智慧的探险家，在这个神奇的抗体世界里努力前行。
他们满怀激情地投入，只为了能让这个技术更加完美。
我觉得呀，噬菌体抗体库技术原理真的是充满了无限的可能和希望！它就像是一把神奇的钥匙，会为我们打开解决许多难题的大门！让我们一起期待它能带来更多的惊喜吧！。
抗体库筛选技术介绍
抗体库筛选技术介绍
1.抗体库构建：首先，需要构建一个包含大量不同抗体的抗体库。
常见的方法包括免疫化学方法、获得单个免疫球蛋白B细胞并进行单细胞PCR扩增、切割免疫球蛋白链并进行克隆等。
2.抗原或目标蛋白筛选：抗体库中的抗体会与抗原或目标蛋白发生特异性结合。
通常使用抗原或目标蛋白对抗体库进行筛选。
抗原或目标蛋白可以是合成的多肽、重组蛋白、整个细胞或其组分等。
3.高亲和力筛选：在已经进行了初步筛选的抗体库中，利用高亲和力进行筛选。
这可以通过几个方法实现，如亲和柱层析、溶液竞争结合、表面等的相互作用等。
目的是筛选出具有高亲和力的抗体。
4.特异性筛选：特异性是指抗体只与特定抗原结合，并且不与其他物质发生结合。
特异性筛选通常可以通过ELISA、胶体金或荧光标记等方法来进行。
通过多次筛选，以获取高特异性的抗体。
5.功能性和应用评估：在筛选过程结束后，需要对获得的抗体进行进一步的功能性和应用评估。
常见的评估方法包括免疫组织化学、流式细胞术、免疫印迹、细胞免疫活化等。
总之，抗体库筛选技术是一种快速有效的抗体筛选方法，可以获得高质量的抗体，为研究和医学进展提供了重要的工具。
抗体开发技术
抗体开发技术
抗体开发技术主要包括杂交瘤技术、抗体库技术和单个B细胞技术。
1. 杂交瘤技术：通过将产生抗体的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，这些细胞既能够产生抗体，又能够无限增殖。
通过筛选，可以获得能够产生所需抗体的杂交瘤细胞，从而制备出相应的抗体。
2. 抗体库技术：利用基因工程技术，将抗体基因插入到表达载体中，构建抗体库。
通过筛选，可以获得能够产生所需抗体的抗体库，从而制备出相应的抗体。
3. 单个B细胞技术：通过分离单个B细胞，提取其抗体基因，并利用基因工程技术进行表达，从而制备出相应的抗体。
以上三种技术各有优缺点，选择哪种技术取决于具体的研究需求和实验条件。
抗体库技术
强 的抗 体 。 本 文将 此技 术 作 一介 绍 。
【 关键 词 】 抗 体库 ； 体 外成 熟 ； 阳性 克 隆
ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｎｙ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ ｍａ ｌ ｓ ． Ｔｈ ｉ ｓ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｉ ｓ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎｓ ， ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｉ ｓ
为 了克 服 随机 组 合抗 体 库 的随 机性 强 ，库 容 量 大 ， 筛 选 工作 量 大 和不 易获 得 特 异性 抗 体 的缺 点 ， １ ９ ９ １ 年 将 噬 菌
突变 ， 并 用 噬菌 体 呈 现 的方 法 进 行 了筛 选 ， 得 到 亲 和力 提 高１ ０ ０ 倍 的 突变体 。而且 对 突变 规律 进行 了分析 时 ，发 现
【 Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｂ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ｎｄ ａ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｅ ｍａ ｎｄ ｓ
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5.2 噬菌体抗体库技术
• 噬菌体展示技术 （phage display technology）的应用
5.2.1 噬菌体展示技术
• 将肽段的基因克隆到丝状噬菌体的基因组DNA中 • 与噬菌体的外壳蛋白形成融合蛋白 • 呈现于噬菌体表面
特点：将特定分子的基因型和表型 统一在同一病毒颗粒内
5.2.1.1丝状噬菌体
5 抗体库技术
• 通过DNA重组技术克隆全套抗体可变区基 因,并在原核系统表达有功在蛋白质组学研究中的应用
-细胞与分子免疫学杂志(Chin J Cell Mol Immunol)2003, 19(2):105-106
• 抗体库技术的主导思想，是
• 重叠延伸PCR技术(gene splicing by overlap extension PCR,简称SOE PCR) 由于采用具有互补末端的引物,使PCR产物 形成了重叠链,从而在随后的扩增反应中通 过重叠链的延伸,将不同来源的扩增片段重 叠拼接起来.
• 优越性：
简便易行 筛选能力强 可直接得到特异克隆编码DNA
5.2.2 噬菌体抗体库
• 将多样性可变基因组装到表达载体内，表 达到噬菌体表面得到多样性噬菌体抗体的 集合，即噬菌体抗体库（phage antibody library） • 通过吸附-洗脱-扩增的富集过程，可有效地 从噬菌体抗体库中筛选到特异性抗体的可 变区基因
• 感染大肠杆菌，噬菌体形成噬菌斑 • 相应噬菌体载体上的κ链基因和Fd段基因得 到表达，形成有功能的Fab段，释放于噬菌 斑内
• 将噬菌斑转印到硝酸纤维素膜上 • 用标记的抗原筛选产生特异性抗体的克隆， 得到其Fab段的基因， • 建立了完整的抗体库技术
较细胞融合杂交瘤技术的优越性：
• 1. 省去了细胞融合的步骤 • 2. 扩大了容量， 106 以上个克隆 • 3. 直接得到抗体的基因，不丢失，便于进 一步构建抗体 • 4. 利用原核表达系统的优势 • 5.可制备难于制备的抗体
• M13 • fd • f1
• 复制型DNA被用来做基因克隆的载体 • 基因组为单链环状DNA • 基因中有一段基因间隔区（intragenic region）,含有病毒合成的起始和终止信号， 以及子代噬菌体生成组装的信号
• 基因组共编码10种蛋白质，包括结构蛋白 和DNA 合成和子代噬菌体的包装释放所需 蛋白 • 管状蛋白外壳，蛋白Ⅷ（2 700-3 000个）， 蛋白质Ⅲ 和Ⅵ，蛋白质Ⅶ和Ⅸ
5.1 初期的抗体库
• 5.1.1 背景 • 5.1.2 初期的抗体库
5.1.1 背景
• DNA重组技术的发展和抗体基因结构的阐 明，促进了80年代初基因工程抗体的发展
• 基因工程抗体，极大地改善了抗体的性能 和扩展了抗体的应用范围
• 抗体库技术，通过DNA重组技术，克隆全 套抗体可变区基因，在原核系统表达有功 能的抗体分子片段（即抗体库），从中筛 选特异性抗体的基因。
抗体库技术包括的主要过程：
• • • • 克隆出抗体全套可变区基因 与有关载体连接 导入受体菌系统 利用受体菌蛋白合成分泌等条件，将这些 基因表达在细菌、噬菌体等表面 • 进行筛选与扩增，建立抗体库
本章内容
• 5.1 • 5.2 • 5.3 • 5.4 初期的抗体库 噬菌体抗体库技术 大容量抗体库 抗体库技术的应用
• 两项关键技术： • PCR：用一组引物，扩增出全套免疫球蛋 白的可变区基因 • 以大肠杆菌(或噬菌体)直接表达有功能活性 的抗体分子片段
• 噬菌体展示技术（phage display）应用到 抗体的表达与克隆
5.1.2 初期的抗体库
• Ward 等:
溶菌酶免疫小鼠 脾细胞DNA PCR扩增出VH基因 大肠杆菌表达出VH段 21 /2，000个克隆 与溶酶体特异性结合的克隆
将某种动物的所有抗体可变区基因克隆在 质粒或噬菌体中表达 利用不同的抗原筛选出携带特异抗体基因的 克隆，从而获得相应的特异性抗体
• 基因工程抗体技术，是继杂交瘤单克隆抗 体技术以后抗体领域的又一次革命
• "噬菌体抗体库技术"又被誉为这次革命中 的革命
• 该技术的最大优势在于可以使人们绕过杂
5体抗体表达的分子片段 • 表达 Fab时，将轻链基因和Fd基因组合在 同一个表达载体内，或不同载体导入同一 个大肠杆菌细胞内，一个基因与外壳蛋白 形成的融合蛋白链固定在细胞内膜上，另 一链分泌到质周腔，二者可形成有活性的 抗体
• 表达ScFv时，通过重叠延伸拼接法 （replicing overlap extension, ROE）用 PCR直接将轻链和重链可变区基因组合在 一起；构建ScFv时用可变区3’端做引物， 不受重链同种型的限制，有更好的多样性。
噬菌体对大肠杆菌的感染：
• 1.通过蛋白质Ⅲ对细菌表面性菌毛的识别感 染细菌 • 2.感染后其基因组DNA 进入细菌 • 3.DNA 转变为双链DNA • 4.在噬菌体蛋白的作用下，复制大量单链 DNA • 5.与细胞膜上的噬菌体外壳蛋白组装成完整 噬菌体。
用于噬菌体展示的基因Ⅷ和Ⅲ蛋白
• 蛋白Ⅷ：50个氨基酸，中央一段疏水，可 先镶嵌在细菌内膜上；可多价表达。 • 当外源蛋白的基因与基因Ⅷ融合，就会在 噬菌体表面表达
1989年 Huse 等， 在Science上发表了完整 的抗体库工作： • 用逆转录-PCR技术从淋巴细胞克隆出抗体 轻链基因库（repertoire）和重链Fd段基因 库
• Repertoire 所有的节目
• 将轻链和重链基因分别组建到噬菌体表达 载体中，得到轻链基因库和重链Fd段基因 库 • 通过DNA重组技术将轻链基因和Fd段基因 随机配对重组于一个表达载体中，形成组 合抗体（基因）库 • P109
• 蛋白Ⅲ：406个氨基酸，在感染的细菌内， 羧基端固定在内膜上，氨基端朝向质周腔 每个噬菌体有3-5个副本，氨基端与大肠杆 菌的性毛结合，介导感染；羧基端与子代 噬菌体的释放有关 可低价表达外源蛋白，有利于高亲和性配 体的筛选
5.2.1.2 噬菌体展示技术的选择功能
• 筛选过程：
Propagation 增殖