噬菌体展示抗体技术将基因型和表型统一于一体,将选择能力与扩增能力结合起来,具有强大的筛选能力,能够在体外模拟体内的抗体生成过程,可以不经杂交瘤途径,甚至不经过免疫就可以制备和生产单克隆抗体。
噬菌体展示技术的出现为全人重组抗体提供了一条简便、快捷的基因工程抗体制备路线,是全人重组抗体制备发展史上重要的转折点。
近年来,单域抗体 (SdAb) 的关注度非常高,单域抗体为驼类和软骨鱼类中天然存在的仅由两条重链组成的特殊抗体,只包含一个重链可变区 (VHH, Variable Domain of Heavy Chain Antibody) 和两个常规的 CH2 与 CH3 区。单域抗体通过重链上的一个可变区 (VHH) 结合抗原,该可变区可以单独稳定地在体外存在,被称为驼类单域抗体 (SdAb) 或者纳米抗体 (nanobody)。纳米抗体晶体宽为 2.5nm,长 4nm,分子量仅为传统完整抗体的 1/10(约 15kD) 但依然具有完整的抗原识别能力,得益于纳米抗体微小的结构、完整的抗原识别能力以及噬菌体筛选技术,纳米抗体表现出高亲和力、高特异性、强穿透性和易于改造和表达等特点,并且由于可以获得抗体完整序列,纳米抗体可以通过体外重组表达高质量稳定生产,有效避免传统抗体的批次间差异问题。
纳米抗体特点
1.有更长的 CDR3 区 (纳米抗体 CDR3 通常由 16~24 个氨基酸组成,传统单抗 CDR3 仅有 7~12 个氨基酸 ),与抗原特异性结合能力更强
2.结构简单,易于基因工程改造
3.制备简单,易于工业化放大生产
4.易于人源化
噬菌体抗体库的分类
抗体库是编码特性未知抗体的抗体基因的巨大集合 (通常大于 1010)。抗体库是通过噬菌体展示和其他体外选择技术来发现抗体的重要来源,其设计是成功发现抗体的关键。
随机肽库:将化学合成的随机寡核苷酸序列与噬菌体的表面蛋白基因融合,在噬菌体表面表达出各种氨基酸组合的随机序列短肽。利用噬菌体展示随机肽库可以高通量筛选各种抗原的抗原表位
免疫库:免疫库由经过免疫 ( 包括疫苗注射、微生物感染、自身免疫疾病、肿瘤等 ) 后的供体 B 淋巴细胞的抗体基因构建。对于特定免疫抗原的抗体淘选的效率较高,但一般仅适用于一种特异性抗体的选择,库容量要求不高,一般 106-108 的库容量就可满足需要
天然库:采用不经免疫的人或动物来源的外周血淋巴细胞、骨髓、脾细胞的 B 细胞作为材料,进行基因扩增,但亲和力通常较低。骨髓内和骨髓外所有抗体基因都包含在内,所构建的抗体库适用于所有抗原所对应的抗体的选择,库容量要求较高,最小需要达到 109,因为目前估算的自然界的抗原种类在这个数量级上
噬菌体展示技术原理
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免疫血清
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杂交瘤技术
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噬菌体展示技术
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抗体形式
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多克隆抗体
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单克隆抗体
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单克隆基因重组抗体
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宿主细胞
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N/A
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杂交瘤
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E.coli/293/CHO
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筛选范围
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N/A
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~103
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107 -109
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时间
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几个月
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几个月
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几周
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操作
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简单
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繁杂 |
相对简单 |
免疫
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必须 |
必须 |
可避免 |
人源抗体
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否 |
否 |
可以 |
费用
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低 |
高 |
适中 |
生产量
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有限 |
有限 |
无限 |
基因获取
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N/A |
再克隆 |
直接 |
应用前景
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有限 |
有限 |
广阔 |
与传统抗体技术的比较
服务优势
1. 丰富的噬菌体抗体技术经验,五年以上噬菌体抗体开发,交付上百个噬菌体展示抗体开发项目
2. 具有全人源重组抗体库,库容高达千亿级别 (1011 pfu),两步建库法,保证了文库的多样性,抗体库片段插入正确率高;可以两周拿到全人源重组抗体
3. 可以构建多物种 (人源、小鼠、兔子、羊驼等) 抗体文库
4. 可以构建多种类型 (scfv、Fab、VHH 等) 的抗体文库
服务流程
案例展示
根据文库中数百个随机抗体序列分析,其 CDR3 长度基本符合正态分布,跟文献中报道的自然 VHH 抗体 CDR3 长度分布相符。
靶点 A 蛋白用天然纳米抗体库快筛,经 4 轮淘选后, 挑选的 96 个单克隆中有 56 个阳性克隆 (差值均大于 0.5),阳性率为 58%
将最-优的九条抗体序列表达成可溶 VHH 抗体,再次验证 :
挑选背景值较低的抗体蛋白进行亲和力测定,结果如下:
普健生物(武汉)科技有限公司于 2012 年在武汉成立,作为武汉国家生物产业基地指定的光谷抗体发现与筛选公共服务平台,具备优越的技术实力和国际化发展的战略格局,专注于重组蛋白、抗体、诊断原料、抗体药物发现等自主技术平台的建设和下游生物医药产品的战略合作。
公司大楼坐落于东湖新技术开发区神墩四路, 这里绿叶繁茂,道路宽敞,周围有一众生物科技型高新企业。普健生物作为一员加入此处,为周遭增添了一抹亮丽的色彩。
公司立足于生命科学领域,自主建立三大完善的技术服务平台:生命科学研究平台、诊断原料开发平台、抗体药物研发平台。生命科学平台:拥有五大成熟高效的蛋白表达系统(枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞),鼠/兔单克隆抗体平台,可提供蛋白表达、分子构建-蛋白表达纯化-结构解析、抗体重组表达、鼠/兔单克隆抗体制备以及相关检测服务。诊断原料开发平台:拥有开放式化学发光自动平台,可缩短研发周期、降低开发成本与技术风险,为广大客户提供各种诊断核心原料开发。抗体药物发现平台以杂交瘤筛选与噬菌体展示技术为主,目前已完成构建并对外提供抗体筛选技术服务的文库有:新冠特异性抗体噬菌体文库、羊驼天然纳米抗体噬菌体文库、兔源天然抗体噬菌体文库、小鼠天然抗体噬菌体文库。同时也开发了大量的重组蛋白、抗体、工具酶、药物对照抗体、工业酶、诊断原料等相关产品。
目前已拥有的自主技术包括:哺乳动物细胞重组蛋白表达系统、稳定细胞株构建、噬菌体文库的构建以及淘选、DNA免疫技术、化学发光免疫诊断抗体筛选技术等等。截止目前已成功交付数万例与重组蛋白、抗体相关的技术委托研发,客户以及合作伙伴涵盖了国内外优秀的学术研究机构以及制药公司;并且与 FIND(创新诊断基金会)、 BAYER(拜耳作物科学)、广州呼吸健康研究院建立合作关系;与青岛大学附属医院医学研究转化中心,苏州系统医学研究所,广州再生医学与健康广东省实验室建立战略合作关系。
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