生物医药研究需要众多的特异性抗体。因此许多科学家对于生产和表征高质量的抗体很感兴趣。最近,Karen Colwill等人1发展了一种生产和验证针对于人类蛋白组的可再生蛋白结合体的新方法。他们的技术有希望在不久的将来成为大规模生产可再生蛋白结合体的模板。 虽然已经有大量商业化的针对人类蛋白的抗体可供选择,质量验证的不一致性以及批次与批次之间的差异通常会妨碍它们在研究中的应用。效果不佳以及对整个人类蛋白组覆盖的不充分也同样是问题。此外,抗体供应也是有限的。因此发展一种可以系统性制备具有高质量和特异性的可再生的抗体或类似抗体的试剂是极其重要的。 杂交瘤和重组展示技术是两种普遍用于制备可再生抗体的技术。Colwill等人测试了这两种技术与流水线型的选择过程相结合来进行系统性抗体生产的可能性。由于科学界的广泛关注,SH2结构域被选择作为抗原样品。为了利用杂交瘤技术达到高产量,自动化机械系统被用来辅助组织培养。而抗体微阵列测试(AMA)也被用来筛选能结合已纯化抗原的杂交瘤细胞上清液。AMA可以用于筛选IgG型的抗体并评价它们各自对于多种目标蛋白的特异性。至于重组展示技术,则利用标准的实验方法将单链可变区抗体和抗原结合片段从容量大于109的库中筛选出来。由杂交瘤或重组展示技术得到的克隆都用酶联免疫吸附测试(ELISA)进行验证。通过原始ELISA验证的可再生蛋白结合体再用表面等离子共振测定结合速率,解离速率和解离常数(KD)。重组蛋白结合体可以通过多轮的突变和选择来进一步增加其特异性。经过亲和力成熟后,许多蛋白结合体的特异性都在低纳摩尔范围,与许多抗体都具有可比性。作为抗体的一个重要应用方面,免疫沉淀被用于测试各种可再生蛋白结合体。Crk,Grb2和Shc1以表位标记和内源性完整蛋白的形式在HEK 293T细胞中表达,用来测试已纯化蛋白结合体的免疫沉淀能力。根据估算的成功率,242个原始克隆可以得到一个在免疫沉淀测试中能识别内源性目标蛋白的功能性抗体。经表面等离子共振测试,25%蛋白结合体的亲和力在20nM以下。另外,免疫印迹和免疫荧光测试也被用于测试已纯化的蛋白结合体。 利用杂交瘤和重组展示技术生产可再生蛋白结合体的成功预示着可以进行更大规模的尝试。利用机械平台进行组织培养可以显著改善产量。此外,AMA使同时对多达100个目标分子进行筛选成为了可能。这种集成化的流水线可以帮助科学家确定能识别各种结构上的和翻译后的蛋白修饰,判断抗体种类亚型以及在克隆选择的早期进行表位定位。 在该策略中抗原的质量是一个关键因素。要识别天然蛋白的话,最好使用折叠完好的结构域作为抗原以增加成功率。范围为20至60nM的单价结合亲和力可以作为已纯化的蛋白结合体是否可以应用于生物学测试的标准。然而即使蛋白结合体的结合动力学很好也不能确保可以成功检测到细胞内的全长靶蛋白。这很可能是因为表位被掩盖了。此外,通过表面等离子共振测定的蛋白结合体亲和力存在低估。因为抗原固定化过程中的氨基偶联可能会掩盖表位。 总的来说,这一与杂交瘤和重组展示技术相结合的集成化流水操作可以在合理的时间期限内快速制备并验证大量具有特定特异性的可再生蛋白结合体。对于许多生物研究领域的科学家而言,能够针对每种人类蛋白制备一套相应的抗体是十分重要的。与其它技术相结合也很有希望制备出可以识别不同蛋白构象、翻译后修饰、剪接变异体或蛋白复合物的蛋白结合体。这一工作可以作为系统性生产可再生蛋白结合物的基础。
- Colwill K, Gr?slund S, Jarvik N, Wyrzucki A, Wojcik J, Koide A, et al. A roadmap to generate renewable protein binders to the human proteome. Nat Methods. 2011;8:551-8 PMID 21572409
