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目的:
抗体由于具有高特异性和高亲和力的特性,使其在科学研究、疾病诊断和治疗中显示出无可比拟的优越性。随着市场对抗体药物的重视和需求,也对抗体的稳定性提出更高的要求。本研究为探索抗体的稳定性改构策略,以抗TNF-α抗体为研究对象,在VH/K基因的基础上利用定点突变方法和噬菌体抗体展示技术,构建噬菌体展示人源骆驼化单域抗体(sdAbs)基因库,筛选制备人源抗TNF-α的稳定、高亲和力的单域抗体。同时,构建膜稳定型TNF-α真核表达细胞株,制备抗体评价模型,以期进一步筛选出同时针对可溶型TNF-α(S-TNF)和膜稳定型TNF-α(M-TNFm)的抗体。
方法:
1.人源TNF-α重组蛋白的制备:采集健康人血液从中分离出淋巴细胞,经脂多糖刺激后提取RNA并逆转录为cDNA。将TNF-α基因克隆入原核表达载体pET28b(+)中,并转化入E.coliBL21(DE3)感受态细胞,制备并纯化人源可溶型TNF-α重组蛋白。
2.抗人TNF-αsdAbs基因库的构建:对人源抗体基因VH进行骆驼重链抗体(HcAb)的特征性改造,即利用定点突变技术将人普通抗体框架区FR2中,V37、G44、L45和W47这4个位点的氨基酸残基突变为HcAb中相对应的亲水性氨基酸残基F37、E44、R45和G47,并将突变成功的VH基因克隆入pCANTAB-5E载体,进而转化入Ecoli.TG1感受态细胞,构建抗人TNF-αsdAbs基因库。
3.抗人TNF-αsdAbs的特异性筛选及鉴定:以制备的人源TNF-α重组蛋白做为筛选抗原,对构建的噬菌体抗体库进行4轮“吸附-洗脱-扩增”特异抗体的亲和筛选,并对经筛选得到的单克隆进行ELISA特异性鉴定。
4.M-TNFm重组蛋白的克隆表达:为使人TNF-α以一种不会被酶解的膜稳定型表达于细胞膜表面,应用PCR方法去除TNF-α转换酶的酶解部位编码序列(Val1-Pro12)成功构建TNF-α膜稳定型蛋白(M-TNFm)的突变体基因(mTNFm)。将其克隆入真核表达质粒,构建pCDNA3.1(+)-mTNFm-EGFP重组质粒,并经Lipofectamine2000脂质体瞬时转染后,瞬时表达M-TNFm蛋白。
5.抗体评价模型的构建:以小鼠成纤维细胞(L929)为靶细胞,观察S-TNF和M-TNFm对其细胞毒性作用;加入抗TNF-α抗体后,观察抗体对L929细胞的保护作用;以此确定制备的S-TNF和M-TNFm是否可用于抗体的活性评价。
结果:
1.制备了人S-TNF重组蛋白:构建pET28b(+)-TNF-α重组质粒并在E.coliBL21(DE3)中实现了人TNF-α的可溶性表达。经镍柱及AKATA系统纯化得到纯度较高的S-TNF重组蛋白。
2.成功构建了抗人TNF-αsdAbs基因库:通过PCR定点突变技术成功将人源抗体VH基因FR2区4个疏水性氨基酸残基突变为亲水性氨基酸残基。将突变成功的VH基因克隆入pCANTAB-5E载体,转化入Ecoli.TG1构建抗人TNF-αsdAbs基因库,库容量为3×107。
3.抗人TNF-αsdAbs的特异性筛选:使用噬菌体抗体展示技术筛选出2株ELISA值较高的特异性抗人TNF-αsdAbs。
4.人M-TNFm的克隆表达:成功制备了mTNFm突变体基因,构建了真核表达质粒pCDNA3.1(+)-mTNFm-EGFP。采用Lipofectamine2000脂质体法将质粒瞬时转染进293FT细胞,荧光显微镜下观察到绿色荧光,转染效率为38%。
5.抗体评价模型的构建:以L929细胞为靶细胞,制备的S-TNF和经转染表达M-TNFm的293FT细胞对其都有细胞毒性作用;经抗TNF-α抗体中和后,对L929细胞杀伤作用减小;抗体评价模型基本构建成功,制备的S-TNF和M-TNFm可以用于制备抗体的活性评价。
结论:
1.基于定点突变技术和噬菌体抗体展示技术,成功筛选制备了人源抗TNF-α特异、稳定的骆驼化人源sdAbs,为其他稳定性人源基因工程抗体的制备提供理论依据和技术基础。
2.构建了用于评价靶向S-TNF和M-TNF的抗TNF-α抗体的细胞模型,不仅为抗TNF-α抗体得评价奠定基础,同时为针对S-TNF和M-TNF不同型TNF-α特异功能抗体的筛选提供新的思路。