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1、,第四章 单克隆抗体与基因工程抗体的制备,第一节 杂交瘤技术的基本原理 一、杂交瘤技术 二、阳性杂交瘤细胞的克隆化培养与冻存,第二节 单克隆抗体的制备 一、单克隆抗体的产生 二、单克隆抗体的纯化 三、单克隆抗体的性质鉴定 四、单克隆抗体的特性,第三节 基因工程抗体制备 一、人源化抗体 二、小分子抗体 三、抗体融合蛋白 四、双特异性抗体 五、噬菌体抗体库技术,第四节 单克隆抗体的应用 一、检验医学诊断试剂 二、蛋白质的提纯 三、小分子抗体的应用 四、抗体融合蛋白的应用 五、双特异抗体的应用 六、抗体库技术的应用和前景,思考题 小结,第一节 杂交瘤技术的基本原理,杂交瘤技术原理： 聚乙二醇（PEG
2、）：细胞融合剂，使免疫的小鼠脾细 胞与小鼠骨髓瘤细胞融合 HAT培养基的选择培养：反复的免疫学检测筛选克隆化增殖的杂交瘤 细胞系 单克隆抗体生成：接种杂交瘤 细胞于小鼠腹腔，腹水中即可得到高效价的单克隆抗体,抗体种类： 第一代抗体 多克隆抗体（polyclonal antibody) 第二代抗体 单克隆抗体（monoclonal antibody) 第三代抗体 基因工程抗体（genetic engineering antibody),B淋巴细胞:寿命短,分泌特异系性抗体 骨髓瘤细胞：寿命长 杂交瘤细胞：寿命长，单克隆抗体,流 程,一、杂交瘤技术,不产生Ig的重链和轻链 HGPRT-;TK- 与
3、提供淋巴细胞的动物品系相同,（一）小鼠骨髓瘤细胞,动 物： BALB/c小鼠 712周龄 20g25g体重,（二）免疫脾细胞,细胞性抗原： （12）107/只，不加佐剂，23周重复一次 可溶性抗原： 首次，完全福氏佐剂+100微克抗原，36周100200微克抗原，融合前3天，加强免疫,免疫小鼠,。,淋巴细胞,。,淋巴细胞发育,。,浆细胞,。,抗原接种,培养液： RPM1640培养液 DMEM培养液,（三）细胞融合,细胞融合剂： PEG:分子量4000 的PEG是最常用的细胞融合剂 作用机理：诱导细胞膜上脂类物质结构重排，使细胞膜易打开而有助于细胞融合 作用特点：随机发生的，不同厂商、批号、分子
4、量的PEG，其纯度与毒性有所不同,培养骨髓瘤细胞： 选择对数生长期的细胞进行传代培养 细胞形态：浑圆、透亮、均一、排列整齐 避免细胞返祖：定期用8-AG处理细胞 注意事项：切忌过多传代培养，可将细胞分装冻存于-80或液氮及干冰中,免疫脾细胞的制备： 1108的淋巴细胞 无菌手术,饲养细胞： 细胞密度过低不利于细胞生长繁殖 常用小鼠腹腔细胞作饲养细胞 其中MQ还有清除死亡细胞的作用 饲养存活一般不超过2周，不影响杂交瘤细胞的纯化,。,饲养细胞,骨髓瘤细胞与淋巴细胞(1:3) 50% PEG 1min内加完; 2min内加10ml培养液,融合方法,SP2/0细胞与脾细胞的比例为1：25 1ml 5
5、0%的PEG（无菌，预温37）在1分钟内滴完,静置90秒,时间一到,将事先准备的培养液一滴一滴加入,停止PEG作用 根据细胞数量加入HAT培养基，使之分加到96孔板中时每孔细胞数为（0.51.5）105个。融合后7天，换用HT培养液,细胞融合,1020天出现克隆 HAT筛选 挑克隆,融合细胞的早期培养,HGPRT酶与TK酶： 次黄嘌呤磷酸核糖转化酶 胸腺嘧啶核苷激酶,（四）杂交瘤细胞的选择性培养,应用液： 8-杂氮鸟嘌呤 聚乙二醇,HAT培养基： H（Hypoxanthine）:次黄嘌呤 A（Aminopterin）：氨基喋呤；叶酸拮抗物，阻断DNA合成主要途径 T(Thymidine)：胸腺
6、嘧啶核苷；“核苷酸前体”，供细胞通过替代途径合成DNA,HAT选择作用： 淋巴细胞：不能生长，57天死亡；DNA合成的主要途径被A阻断 骨髓瘤细胞：不能生长，57天死亡；HGPRT缺乏，DNA合成的替代途径受阻,SP2/O: HGPRT- ，TK-; 长命 脾细胞: HGPRT+ ，TK+ ;短命(7天) 杂交瘤细胞:HGPRT+ ，TK+; 长命,骨髓瘤细胞、脾细胞与杂交瘤细胞,杂交瘤细胞： 长期生长繁殖 利用淋巴细胞的HGPRT，将H合成为嘌呤碱并最终与T一起合成DNA 从淋巴细胞获得产生某种抗体的遗传信息 从骨髓瘤细胞获得不断繁殖的能力,有限稀释法(limiting dilution)
7、显微操作法(micromanipulation) FACS法（fluorescence activated cell sorter） 软琼脂平板法(soft agar method),二、阳性杂交瘤细胞的克隆化培养与冻存,特点： 不需任何特殊设备 克隆出现效率高 实验室常用方法 方法： 细胞悬液通过系列稀释 每个培养孔含0.51个细胞,有限稀释法,效率最高 价格昂贵,FACS,配制方案：杂交瘤细胞（15）x106/ml) + 细胞冻存液(30%40% 牛血清，50%60% RPMI-1640培养液，10%DMSO ) “慢冻”：分步冷冻，30-70液氮 “快融”：取出立即浸入3740水浴中，使
8、其迅速融化、复苏,杂交瘤细胞的冻存与复苏,防止污染 避免染色体丢失 防止非分泌细胞的过度生长 防止细胞密度过高而死亡,细胞冷冻的意义,第二节 单克隆抗体的制备,经过反复克隆化获得的抗体阳性杂交瘤细胞株应立即扩大培养（除及时冻存的细胞外）。因多次传代易引起染色体逐渐丢失而使细胞产生抗体能力逐渐减弱甚至消失，还应尽早使用获得的抗体阳性杂交瘤细胞株制备单克隆抗体。,一、单克隆抗体的产生,动物体内诱生方法： 每次用BALB/c或F1代小鼠，（510）105/只 体外培养法： 中空纤维培养系统 单抗含量不高，牛血清Ab难以去除,腹腔注射法,前5天进行,预先腹腔注射pristane （15）106细胞 1
9、3w形成腹水,高滴度腹水,可溶性抗原：ELISA抗体捕获法 细胞、亚细胞结构上的抗原：免疫荧光法（用丙酮和甲醇按1:1比例固定细胞）,二、 单克隆抗体的纯化,ELISA,ELISA,多头加样枪,。,免疫荧光法,盐析沉淀 亲和层析 离子交换层析,McAb的纯化,Ig类型、亚类测定：双扩法或ELISA法 特异性测定：抗原类似物的交叉反应 效价测定：用腹水或培养液的稀释度表示 表位测定：几株单抗是否为不同表位特异的,用竞 争抑制法，相加指数法及微机集群分析 亲和性测定：测定亲和常数K 杂交瘤细胞染色体：秋水仙素裂解法，小鼠B细胞染色体40条，SP2/0细胞68条，杂交瘤细胞一般100多条 McAb靶
10、抗原分子量：常用western blot,三、 单克隆抗体的性质鉴定,四、单克隆抗体的特性,高度特异性 高度的均一性和可重复性 弱凝集反应和不呈现沉淀反应 对环境敏感性,（一）单克隆抗体的特性,优点 ： 在体外“永久”地存活并传代 用相对不纯的抗原，获得大量高度特异的、均一的抗体。适用于以标记抗体为特点的免疫学分析方法 可用于体内的放射免疫显像和免疫导向治疗,（二）单克隆抗体的优点与局限性,局限性 ： 固有的亲和性和局限的生物活性限制了它的应用范围反应强度不如多克隆抗体 制备技术复杂、费时费工、价格较高,McAb PcAb 抗原要求 可以不纯 纯度高 得量 高 低 特异性 高 低 稳定 低 高
11、 沉淀反应 无 有 成本 高 低,McAb与PcAb的比较,McAb and PcAb,第三节 基因工程抗体制备,基因工程抗体(Genetic engineering antibody) 根据研究者的意图，采用基因工程方法，在基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、拼接或修饰后导入受体细胞进行表达，产生新型抗体。主要包括嵌合抗体、单链抗体、人源化抗体、双价抗体和双特异性抗体。,将小鼠Ig基因敲除，转染人Ig基因，在小鼠体内产生人Ab，再经杂交瘤技术，产生大量完全人源化抗体,一、人源化抗体,方法： 从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定区基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞，表达人-鼠
12、嵌合抗体 特点： 减少了鼠源性抗体的免疫原性 保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力,（一）嵌合抗体,嵌合抗体,定义：指利用基因工程技术，将人抗体可变区（V）中互补决定簇（CDR）序列改换成鼠源单抗CDR序列。重构成既具有鼠源性单抗的特异性又保持抗体亲和力的人源化抗体。RAb亦叫“重构型抗体”，因其主要涉及CDR的“移植”，又可称为“CDR移植抗体 意义：多种特异的鼠源单抗有可能应用于临床治疗,（二）改型抗体,Fab：抗原结合片断 Fv：可变区片段 ScFv：单链可变区片段 SdAb：单区抗体,二、小分子抗体,小分子抗体,其它生物活性蛋白融合,三、抗体融合蛋白,许多抗原抗体反应要求双价的抗原结合位
13、点，使抗原分子上的两个表位交联或使两个抗原分子连接。将识别肿瘤抗原的抗体和识别细胞毒性免疫效应细胞表面分子的抗体连结在一起，可使效应细胞更容易与肿瘤细胞结合识别，取得杀伤肿瘤细胞的作用。,四、双特异性抗体,分别分离纯化两种不同的McAb，使各抗体解离为单价抗体，再使两种不同抗原特异性的单价抗体通过化学试剂交联起来，然后分离出目的组分。此法缺点是容易导致抗体失去活性，产物均一性不佳。,化学交联BsAb,将两种分泌不同特异性单抗的杂交瘤细胞进行再次融合，产生四源杂交瘤 (quadroma)。但二次杂交瘤细胞株分泌的是两套重链，轻链的随机组合物。BsAb在其中的比例可为10%50%不等。多倍杂交瘤细
14、胞的稳定性差，BsAb的产量少且活性低，费时费力，临床应用时存在人抗鼠抗体免疫反应 (HAMA)，因此不适用于临床。,细胞工程BsAb,多采用抗体分子片段,如Fab，Fv或ScFv,经基因操作修饰后,或体外组装为BsAb,或直接表达分泌型的BsAb。,基因工程BsAb,定义：将体外克隆的抗体基因片段插入噬菌体载体，转染工程细菌进行表达，然后用抗原筛选即可获得特异的单克隆噬菌体抗体。利用这一技术可以得到完全人源性的抗体，在HIV等病毒感染和肿瘤的诊断与治疗方面有其独特的优越性,五、噬菌体抗体库技术,用PCR扩增人抗体重链可变区(VH)和轻链可变区(VL)基因 克隆到噬菌体载体并以融合蛋白的形式表
15、达在其外壳表面 用抗原抗体反应筛选出表达所需要抗体的克隆并扩增。 使抗体基因以分泌的方式表达，获得可溶性的抗体片段。 抗体库： 组合抗体文库：在建库过程中如果将VH和VL随机组合 人天然抗体库：抗体mRNA来源于未经免疫的正常人,（一）基本原理和程序,噬菌体抗体库,从外周血或脾、淋巴结等组织中分离B淋巴细胞，提取mRNA并逆转录为cDNA； 应用抗体轻链和重链引物，根据建库的需要通过PCR技术扩增不同的Ig基因片段； 构建噬菌体载体。噬菌体抗体库载体有噬菌体、丝状噬菌体和噬菌粒三种，其中后二者是目前构建表面表达的噬菌体抗体库(surface display antibody library)常
16、用载体； 表达载体转化细菌，构建全套抗体库。通过多轮的抗原亲合吸附-洗脱-扩增，最终筛选出抗原特异的抗体克隆。,构建噬菌体抗体库,模拟天然全套抗体库 抗体文库可以达到或超过1011库容,能包含B细胞全部克隆 建库的外源基因来自人体多克隆细胞的总mRNA 通用引物具有人的种属普遍性 抗体的VH和VL基因的随机重组也增加了抗体的多样性,（二）噬菌体抗体库技术的特点,避开了人工免疫和杂交瘤技术 抗体库的大容量 抗体库极高的筛选效率 可获得高亲和力的人源化抗体 VH和VL基因的随机重组模拟了体内抗体亲和力成熟的过程 所用的抗体基因又来自人体,第四节 单克隆抗体的应用,检验医学诊断试剂 蛋白质的提纯 小分子抗体的应用 抗体融合蛋白的应用 双特异抗体的应用 抗体库技术的应用和前景,病原微生物抗原、抗体的检测 肿瘤抗原的检测 免疫细胞及其亚群的的检
