基于重链抗体构建的单域抗体研究进展

在骆驼血清中存在天然的缺失轻链的重链抗体(heavy chainantibody ,HCAb) ,克隆重链抗体的可变区构建的只由一个重链可变区组成的单域抗体称为VHH抗体(variabledomainofheavychainofheavy chainantibody ,VHH)。研究发现,VHH抗体具有易表达、可溶性好、稳定性强等优点。另外,骆驼的重链抗体与人VH3家族抗体同源,对人VH3家族抗体的重链可变区进行类似VHH的特征性改造,可以使这些抗体在保持亲和力、特异性不变或者变化很小的情况下,优化抗体的其它性质。已有的研究表明VHH抗体作为一种小型化的基因工程抗体在基础研究、药物开发等领域有广阔的应用前景。     

单域重链抗体的分子特征

源于软骨鱼或骆驼科动物的同型重链二聚体无轻链,用基因工程方法获得其单一重链可变区可保留完整的抗原结合活性,称为单域重链抗体。单域重链抗体具有分子小、稳定性高、体内组织渗透性好、可溶性好、易表达、抗原识别表位独特的结构特征,近年来在生物技术研究与诊断治疗应用领域得到广泛关注,取得了快速发展。     

驼源天然单域重链抗体库的构建与鉴定

从未经主动免疫的健康羊驼(Lama pacos)外周血淋巴细胞中提取总RNA,反转录后作为第一轮PCR的模板。根据重链抗体保守区域设计引物,经巢式PCR法扩增获得了全套重链抗体可变区基因,将其克隆至噬菌粒pHEN1,电转化大肠杆菌TG1得到初级抗体库NAL,含有2×10⁷个独立克隆,菌落PCR和Hinf I酶切分析结果显示,克隆效率大于97%,文库的多样性良好。辅助噬菌体救援后,得到噬菌体展示文库命名为NA-PDL,滴度达10¹³CFU/ml。以真菌毒素人工抗原DON-MBSA为目标抗原,对NA-PDL进行了淘选,第二轮洗脱物中,阳性克隆率达36.4%,提示针对目标抗原的噬菌体颗粒得到了有效富集,文库NA-PDL多样性较好,为后续淘选针对特定抗原的单域重链抗体奠定了基础。     

人源抗EPO基因工程抗体重链可变区的克隆和鉴定

利用噬菌体抗体显示技术筛选 EPO的人源抗体 ,得到了抗 EPO的人源抗体的重链基因。此抗体基因在噬菌体表面呈现的抗体分子具有良好的抗体活性和特异性。为制备完整的、具有更高亲和力的抗体打下了基础。     

使用优化的信号肽和密码子在Expi293F细胞中高表达重链抗体可变区抗体

重链抗体可变区抗体(variable domain of heavy-chain antibody, VHH)已被广泛用于药物治疗、诊断和研究。大肠杆菌是生产VHH最常用的表达系统,但可能会导致VHH的生物活性降低。哺乳动物细胞是目前最理想的VHH表达宿主之一。本研究通过优化VHH的信号肽(signal peptide, SP)和密码子,以期提高VHH在Expi293F细胞中的产量。VHH1-Fc被用于筛选SP,通过酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)筛选出的SP IFN-α2分泌效果最佳;通过提高基因的GC3和GC含量,VHH1的产量提高了约1倍,且对VHH1与A型塞内卡病毒(Senecavirus A, SVA)的结合活性无明显影响;其他5种重组VHHs分别连接SP IFN-α2并进行密码子优化,其平均产量大于191.6 mg/L。此外,这些VHHs在培养上清中具有高纯度和高回收率的优点。本研究证实SP IFN-α2和密码子优化可以在Expi293F细胞高效表达VHH,为VHH的大规模生产提供了参考。     

结核分枝杆菌Rv0733 6His抗原羊驼单域重链抗体的筛选与鉴定

单域重链抗体是目前中和胞内病原体抗原的重要分子之一,研究以结核分枝杆菌Rv0733-6His融合抗原为靶标,对羊驼非免疫单域重链抗体库进行了3轮淘洗,通过ELISA和测序方法,从1024个克隆中筛选出10个独立单域重链抗体序列,继而用原核表达并鉴定了1株Rv0733-VHH-Fe-6His抗体。免疫印迹和免疫荧光结果均显示Rv0733-VHH—Fe-6His抗体可以特异性地结合Rv0733抗原。提示Rv0733-VHH抗体可能具备结合胞内菌相关抗原的潜力。     

人免疫球蛋白重链可变区基因引物设计方法的改良

针对抗体胚系基因数据库的数据不断更新和完善,为获得人全部免疫球蛋白(Ig)重链可变区基因,改进引物设计方法,自主设计针对可变区基因高度保守的框架区1(FR1)和框架区4(FR4)的引物,提取未经免疫的健康人外周血单个核细胞,通过RT-PCR扩增重链可变区基因.其DNA序列与GenBank数据库和IMGT/V-QUEST软件比对,序列分析符合人免疫球蛋白重链基本框架结构,为胚系基因重排产生的序列.多个克隆的测序结果对比分析显示了良好的多样性.获得的重链序列为研制基因工程抗体及构建噬菌体抗体库奠定了物质基础,也为扩增其他物种Ig可变区基因的引物提供新的设计思路.     

基于细胞的抗单增李斯特菌单域重链抗体的筛选及鉴定

【目的】获得针对单增李斯特菌的特异性单域重链抗体,并对筛选过程中特异性克隆的富集规律进行分析,为筛选具有种属特异性的噬菌体展示抗体提供参考。【方法】采用固相筛选技术,以热灭活的单增李斯特菌菌体为抗原,通过四轮常规筛选和一轮消减筛选,从驼源天然噬菌体展示文库中筛选针对单增李斯特菌的单域重链抗体。采用Phage-ELISA法,对后四轮筛选洗脱物中随机挑选的噬菌体进行鉴定,阳性克隆进行基因测序及结合特异性分析。通过多序列比对分析将获得的基因序列进行分组和统计。【结果】成功筛选到2株单增李斯特菌特异性的单域重链抗体。【结论】在优化的筛选条件下,基于全细胞的筛选方法能够获得特异性识别单增李斯特菌的单域重链抗体,消减筛选对于去除非特异性克隆是有效的和必要的。     

血管内皮生长因子全长抗体在毕赤酵母中的表达与活性鉴定

目的:构建血管内皮生长因子(VEGF)全长抗体表达载体pPICZαA-VH-CH-VL-CL,评价其在毕赤酵母中的表达产物与抗原的结合特性,及其抑制细胞增殖的活性。方法:利用基因合成分别获得VEGF抗体CL和CH序列,分别构建pPICZαA-CH和pPICZαA-CL重组质粒,再利用同尾酶特性构建双启动子表达盒的重组pPICZαA-CH-CL载体,用Westen印迹对其进行表达鉴定后将VH和VL序列插入该载体,获得VEGF的全长抗体表达载体pPICZαA-VH-CH-VL-CL;通过膜筛和ELISA进行菌株筛选,并对VEGF抗体表达阳性菌株进行小量表达和纯化,采用CCK-8法对其抑制人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖的活性进行初步评价。结果:获得表达轻、重链的VEGF抗体表达载体,ELISA实验证明pPICZαA-VH-CH-VL-CL具有一定的VEGF抗原结合特性;体外增殖实验表明,该抗体可以以剂量依赖性抑制HUVEC增殖。结论:在毕赤酵母中表达、纯化了具有一定功能活性的VEGF全长抗体,为后续比较研究酵母糖基化改造对VEGF抗体的药效学和药代学的影响提供了基础。     

Human single chain antibody to vascular endothelial growth factor:gene cloning, high-level expression, affinity maturation and bioactivity

Using antibody phage display technique,a human single chain antibody to vascular endothelial growth factor (VEGF) has been cloned.The antibody expression reached 45% of the total bacterial proteins.The purification and refolding of the antibody were completed in one step by using gel filtration chromatograph.ELISA analysis showed that the antibody not only specifically bound to human VEGF,but also competitively inhibited VEGF reacting with its receptors.In order to raise the affinity of the single chain antibody,its heavy chain variable region was randomly mutated using error-prone PCR and an antibody mutant library was constructed,from which a mutant with higher affinity was screened out.The three-dimensional structure and binding affinity of wild type and mutant antibody were compared.Our study provided a potential reagent for tumor angiogenic therapy and a significant model for antibody high-level expression and affinity maturation.     

噬菌体抗体库技术筛选抗VEGF165单克隆抗体

目的:获得抗血管内皮生长因子165(VEGF165)单克隆抗体,并对其功能进行初步验证。方法:利用噬菌体抗体库展示技术筛选与VEGF165结合的噬菌体克隆并测序,以测序正确的阳性克隆质粒为模板,PCR扩增抗体的轻重链可变区基因,并克隆至哺乳动物细胞表达载体中,构建全抗体表达载体;将全抗体表达载体转染293E细胞,收取培养细胞上清,利用ProteinA亲和纯化抗体;通过结合ELISA、表面等离子共振检测抗体的亲和力,以人脐静脉内皮细胞(HUVEC)为模型验证抗体功能。结果:经过噬菌体抗体库展示技术筛出1个与VEGF165特异性结合的抗体序列VG2;293E细胞表达了VG2全抗体蛋白,SDS-PAGE显示VG2抗体纯度较高;BIAcore检测结果表明该抗体具有较高亲和力(KD=0.56nmol/L),竞争抑制ELISA结果表明VG2抗体能抑制VEGF与VEGF受体(VEGFR)的结合(IC50为1.470μg/mL),进一步实验结果表明VG2能够抑制VEGF引起的HUVEC增殖。结论:制备了靶向VEGF165的全人源单克隆抗体VG2,该抗体具有较高的亲和力,能阻断VEGF165/VEGFR2的结合,并抑制HUVEC的增殖,可以作为潜在药物应用于肿瘤治疗。     

Human single chain antibody to vascular endothelial growth factor: gene cloning, high-level expression, affinity maturation and bioactivity

Using antibody phage display technique, a human single chain antibody to vascular endothelial growth factor (VEGF) has been cloned. The antibody expression reached 45% of the total bacterial proteins. The purification and refolding of the antibody were completed in one step by using gel filtration chromatograph. ELISA analysis showed that the antibody not only specifically bound to human VEGF, but also competitively inhibited VEGF reacting with its receptors. In order to raise the affinity of the single chain antibody, its heavy chain variable region was randomly mutated using error-prone PCR and an antibody mutant library was constructed, from which a mutant with higher affinity was screened out. The three-dimensional structure and binding affinity of wild type and mutant antibody were compared. Our study provided a potential reagent for tumor angiogenic therapy and a significant model for antibody high-level expression and affinity maturation.     

血管内皮生长因子特异性鼠源单链抗体的人源化

以抗体阻断血管生成信号来治疗实体肿瘤显示了很好的前景,但鼠源抗体首先必须经人源化改造以降低其免疫原性才能应用于人体。本研究以同源模建预测了一体人血管内皮生长因子（VEGF）特异性鼠源单链抗体E11的三维结构,以结构数据为基础并采取单个最相似框架区替代法对其进行人源化设计;合成并组装了人源化单链抗体基因并在大肠杆菌中表达,包含体形式的产物以凝胶柱色谱法复性,经ELISA检测表明,人源化后的单链抗体保持了与天然VEGF结合的活性,表明采取的人源化路线具有可行性。     

VEGF受体功能研究进展

血管内皮生长因子受体（VEGFR）调控心血管系统的发育。VEGFR1对于造血祖细胞的招募及单核巨噬细胞的迁移是必需的;VEGFR2、VEGFR3在调控血管及淋巴管内皮细胞的功能时发挥重要作用,而现在很多研究都聚焦于阻断VEGFR信号通路以达到阻断肿瘤血管生长的目的。     

缺氧条件下血管活性因子对血管内皮细胞中VEGF表达的影响

 探讨在缺氧条件下人脐静脉血管内皮细胞对血管内皮生长因子 (vascular endothelialgrowth factor,VEGF)表达及缩血管活性物质内皮素 (ET)、舒血管活性物质一氧化氮 (NO)和 NO抑制剂 LNNA对 VEGF基因表达的影响 .体外培养人脐静脉血管内皮细胞 ,经缺氧及血管活性物质处理 .Northern杂交、酶联免疫检测和计算机图象分析等观察 VEGF m RNA和蛋白表达水平 .发现缺氧 6h内皮细胞可见 VEGF表达 .ET可促进 VEGF m RNA的表达 ,NO可明显抑制 VEGFm RNA的表达 ,NO抑制剂 LNNA也影响 VEGF m RNA的表达 .ELISA检测 VEGF蛋白水平分别为 6h组 8.2± 1 .1 ng/ L,ET+6h组 9.37± 1 .0 2 ng/ L,NO+6h组 2 .86± 0 .91 ng/ L,L - NNA+6h组 1 4.75± 1 .87ng/ L.缺氧可诱导人脐静脉血管内皮细胞分泌 VEGF并受血管活性物质ET和 NO的调控 ,ET促进其表达 ,NO抑制其表达 .     

血管内皮生长因子受体的结构与功能

血管内皮生长因子(VEGF)受体是存在于血管内皮细胞,介导内皮细胞增殖分化的跨膜受体.研究较多的有两种VEGF特异受体:Flt和KDR.Flt和KDR的基因结构及染色体定位已基本确定,这二者均属RTK Ⅲ型受体,结构相似.细胞外区均有7个类似免疫球蛋白结构,细胞内区催化域均有酪氨酸激酶插入区.当VEGF与受体结合时,引起受体自身的磷酸化,发生细胞内反应.在血管发生与生长、创伤修复、炎症、肿瘤和某些血管疾病中起重要作用.