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。     

纳米抗体技术及其在疾病诊断和治疗中的应用

单克隆抗体具有特异性结合抗原的能力,已被广泛应用于疾病诊断及治疗领域.但因单克隆抗体的组织渗透能力较差、体内的保留时间较长以及制备过程繁琐,从而限制了其在临床中的应用.自1993年首次报道在骆驼体内天然存在的单链抗体(HCAb)以来,由于其可变区间VHH(纳米抗体)具有体积小、溶解度高、特异性强以及可在细菌中大量表达等优点,较之传统单克隆抗体,VHH在疾病的诊断治疗及药物开发等医学领域具有更广阔的应用前景.本文综述了:纳米抗体的骨架区及互补决定区与传统抗体重链相应区间的结构比较;纳米抗体库的构建以及运用噬菌体展示技术对VHH库的筛选;纳米抗体技术在疾病诊断中的应用及其用于分子显像的优势,以及纳米抗体作为抗肿瘤免疫偶联物的靶向组分在癌症治疗领域中的最新进展.     

绵羊肌肉生长抑制素MSTN原核表达及其纳米抗体文库的构建与鉴定

克隆绵羊肌肉生长抑制素（myostatin,MSTN）基因并在大肠杆菌中诱导表达,纯化重组蛋白免疫健康的双峰驼（Bactrian camel）,分离其外周血淋巴细胞提取总RNA,利用RT-PCR扩增骆驼重链抗体IgG2、IgG3的可变区（VHH）基因片段,将VHH片段与pCANTAB5E连接后电转入大肠杆菌TG1构建纳米抗体文库。结果显示,纳米抗体文库容量为9.5×10⁵,挑取部分克隆进行测序分析,所获得的纳米抗体文库具有良好的多态性,为进一步筛选绵羊MSTN的高特异性纳米抗体片段奠定了基础。     

纳米抗体异源表达的研究进展

羊驼体内存在天然缺失轻链的重链抗体(HcAb),其单域抗原结合片段也称为VHH或纳米抗体(nanobody,Nb),是目前已知的最小抗原结合片段。与传统抗体相比,纳米抗体具有分子量小(12~15kDa)、稳定性好和免疫原性低等特点,这些特点使得VHH在基础研究、诊断及治疗上具有极大的应用价值,目前已有多种纳米抗体进入了临床研究阶段。综述了近年来VHH在革兰氏阴性菌(大肠杆菌)、革兰氏阳性菌(芽孢杆菌和乳酸杆菌)、酵母、丝状真菌、昆虫细胞、哺乳动物细胞和植物细胞中异源表达的研究现状,包括表达系统、宿主、载体特点、载体构建方式及产量等;从分子水平、表达水平和理性设计三个层面探讨了纳米抗体产量提高的策略,以期为纳米抗体研究者提供借鉴和思路。     

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。     

二硫键稳定的抗肝癌人源化Fv-突变体人TNFα融合基因的构建与表达

利用引物PCR和重叠延伸PCR法,将抗肝癌人源化抗体hscFv25重链可变区和轻链可变区各定点突变出一个半胱氨酸,将hTNFα改造成高抗肿瘤活性的突变体,分别原核表达重链可变区突变体、轻链可变区突变体-突变体hTNFα融合基因,然后将两种表达的产物混合进行复性,目的获得具有高稳定性和高抗肿瘤活性的抗肝癌靶向细胞因子.结果重链可变区突变体和轻链可变区突变体-突变体hTNFα融合基因在大肠杆菌中均获得高效表达.表达产物以包涵体形式存在,混合复性结果未获得活性产物.     

二硫键稳定的抗肝癌人源化Fv—突变人TNFα融合基因的构建与表达

利用引物PCR和重叠延伸PCR法,将抗肝癌人源化抗体hscFv25重链可变区和轻链可变区各定点突变出一个半胱氨酸,将hTNFα改造成高抗肿瘤活性的突变体,分别原核表达重链可变区突变体,轻链可变区突变体-突变体hhTNFα融合基因,然后将两种表达的产物混合进行复性,目的获得具有高稳定性和高抗肿瘤活性的抗肝癌靶向细胞因子。结果重链可变区突变体和轻链可变区突变体-突变体hTNFα融合基因在大肠杆菌中均获得高效表达,表达产物以包涵体形式存在,混合复合结果未获得活性产物。     

骆驼来源单域抗体在免疫治疗中的研究进展

近几年多种单克隆抗体药物已成功上市并用于治疗人类多种疾病,但因单克隆抗体的复杂结构和高昂的生产成本,限制了其在临床上的广泛应用。随着生物技术的进步,使抗体朝着小型化的基因工程单域抗体发展。20世纪末,在骆驼科动物(camelidae)和护士鲨(nurse shark)体内发现一种天然缺失轻链的重链抗体(heavy chain antibody,HCAb),这种特殊抗体的抗原结合位点仅由单一结构域构成。该结构域在骆驼中称为VHH,经基因重组修饰易于进行工程表达,产物即称为VHH单域抗体,具有分子量小,可溶性好,稳定性高及组织穿透力强等优势,在调节免疫功能方面的应用前景更加广阔。就目前国际上对骆驼来源的VHH单域抗体在免疫治疗应用研究的进展情况进行综述,为基因工程单域抗体改造提供新思路。     

纳米抗体及其在诊断检测中的研究进展

骆驼血液中存在天然缺失轻链的重链抗体,克隆该重链抗体的可变区得到最小的抗原结合片段,即纳米抗体(Nanobody,Nb)。Nb的单域性质使其较普通抗体具有一些独特性能,比如高度水溶性和构象稳定性,较强的抗原亲合力和优良的组织穿透能力,容易体外表达和人源化改造修饰等,Nb的以上持性使其在诊断检测领域展现出广阔的应用前景。尽管Nb的应用开发已经取得前所未有的成功,技术上仍然有待进一步优化,其中包括噬菌体纳米抗体库构建以及Nb的胶体金标记分析等技术。文中简单介绍Nb的研究进展,并从Nb制备、在疾病的体外检测以及体内肿瘤无创伤影像诊断领域的应用3个方面,讨论进一步提高Nb亲合力和人源化改造等优化Nb分子特征的策略,分析Nb在疾病检测诊断应用中存在的问题,并提出一些积极的应对方案。     

β淀粉样肽单克隆抗体可变区基因的5′RACE扩增及序列分析

目的:克隆并分析抗β淀粉样肽单克隆抗体轻链与重链可变区基因。方法:从分泌抗β淀粉样肽单克隆抗体的杂交瘤细胞株A8中提取总RNA,根据恒定区序列设计基因特异性引物,通过5′RACE法扩增抗体的轻链和重链可变区基因,测定并分析可变区基因序列,并克隆入pMD18-T载体。结果:重链可变区基因序列全长450bp,编码150个氨基酸残基;轻链可变区基因序列全长429bp,编码143个氨基酸残基。在GeneBank中对氨基酸序列进行比对分析,二者均符合小鼠IgG可变区基因的特征。根据Kabat法则对A8抗体轻链和重链可变区氨基酸序列基因进行分析并确定了3个抗原互补决定区(CDR)、4个框架区(FR)和信号肽。结论:通过5′RACE法得到了抗β淀粉样肽单克隆抗体轻链与重链可变区基因,为进一步研究抗体三维结构,以及对该抗体进行人源化改造奠定了基础。     

单域抗体的研究和应用进展

传统IgG抗体分子一般由轻链和重链组成,轻链包含1个可变区(VL)和1个恒定区(CL),重链包含1个可变区(VH)和3个恒定区(CH1,CH2,CH3)。单域抗体(Single domain antibody,sdAb),是指缺失抗体轻链而只有重链可变区的一类抗体,因其分子量小,也被称为纳米抗体(Nanobody)。20世纪90年代,单域抗体最早在骆驼科动物中被发现,之后在护士鲨、大星鲨和鳐鱼等软骨鱼纲动物中也发现了类似的抗体。单域抗体虽然结构简单,但仍然可以达到与传统抗体相当甚至更高的与特异抗原结合的亲和力。相比于传统抗体,单域抗体具有分子量小、稳定性强、易于重组表达等优点。近年来在生物学基础研究和医学临床应用方面均备受关注并被广泛应用。文中将从单域抗体的结构特征、理化性质、筛选方法及其在生物医学领域的重要应用进展进行综述。     

基于CDR2和CDR3区随机突变筛选抗黄曲霉毒素B1单域重链抗体的研究

基于抗原-抗体特异性反应的免疫学方法是黄曲霉毒素B1的常用检测方法。为制备针对AFB1的抗体,综合参考已报道的噬菌体文库筛选的抗AFB1单域重链抗体（variable domain of heavy chain of heavy chain antibody,VHH）序列,合成一条经密码子优化[适于大肠杆菌（Escherichia coli,E. coli）表达]的高同源性序列。在抗AFB1 VHH的CDR2和CDR3区引入部分随机突变,构建噬菌体抗体库。采用phage-ELISA技术,以AFB1O-OVA为包被抗原,淘选单域重链抗体库,经过4轮筛选,获得15株能与AFB1特异性结合的阳性克隆。以结合力最高的1株克隆为材料,扩增相应的VHH基因,构建表达质粒pET-22b-VHH。在E. coli BL21（DE3）中表达VHH,经间接竞争ELISA分析,获得的抗AFB1 VHH的灵敏度约为10μg/mL。     

小鼠(BALB/c）未分化型免疫球蛋白重链可变区(VH）基因的克隆

我们曾报道了由小鼠胎儿基因文库中克隆 未分化型免疫球蛋白重链恒定区CE基因的 研究结果〔3,。与此同时我们还从小鼠基因文库 中克隆出未分化型免疫球蛋白重链可变区VH 基因。并对其进行了初步的研究。免疫球蛋白 的重链和轻链可变区的空间叠折形成了抗原－ 抗体结合位点,这对于结合特异抗原具有重要 作用[1,27。因此克隆与研究免疫球蛋白可变区基 因对于认识抗体的特异性、多样性都有一定的 意义汇‘,‘,。     

小鼠(BALB/c)未分化型免疫球蛋白重链可变区(V_H)基因的克隆

我们曾报道了由小鼠胎儿基因文库中克隆未分化型免疫球蛋白重链恒定区C_s基因的研究结果。与此同时我们还从小鼠基因文库中克隆出未分化型免疫球蛋白重链可变区V_H基因。并对其进行了初步的研究。免疫球蛋白的重链和轻链可变区的空间叠折形成了抗原-抗体结合位点,这对于结合特异抗原具有重要作用。因此克隆与研究免疫球蛋白可变区基因对于认识抗体的特异性、多样性都有一定的意义。 我们从相当于一个小鼠基因组的1.2×10~6个重组子中,克隆到8个V_H基因,并从其中之一分离到5.0kb的含免疫球蛋白重链可变区V_H基因的DNA片段。     

肿瘤特异性蛋白B7-H4纳米抗体的筛选和鉴定

羊驼体内存在天然缺少轻链的重链抗体,克隆重链抗体可变区(VHH),即可构建单域抗体(single-domain antibodies,sdAbs),又称纳米抗体(nanobody,Nb)。利用非免疫羊驼噬菌体文库筛选肿瘤特异性蛋白B7-H4的纳米抗体,经过4轮淘选,ELASE鉴定阳性克隆噬菌体,测序获得其DNA序列后体外转录为mRNA,将修饰纯化后的mRNA转染到肿瘤细胞,利用细胞免疫荧光检测mRNA在肿瘤细胞内是否表达,Western印迹进一步验证其表达情况;通过CCK-8法鉴定其对肿瘤细胞的增殖抑制能力;划痕实验鉴定其对肿瘤细胞迁移能力的影响;Transwell法鉴定其对肿瘤细胞的侵袭能力的影响;裸鼠荷瘤模型瘤旁注射mRNA,鉴定其在体内实验对肿瘤组织的作用。结果显示,通过淘选获得1个高亲和性的噬菌体株菌H6;DNA测序并导出的氨基酸序列符合羊驼纳米抗体结构;将其mRNA导入肿瘤细胞,能有效表达出纳米抗体H6;转染H6-mRNA的肿瘤细胞(0.84±0.08)与未转染H6-mRNA的对照组(1.83±0.04)相比,其增殖能力明显受到抑制,P<0.01,其迁移和侵袭能力(78.60±5.36)明显低于空白对照组(197.80±21.04),效果优于B7-H4 mRNA的siRNA(95.40±16.56);在裸鼠乳腺癌模型中能有效抑制肿瘤生长,效果优于紫杉醇和B7-H4 mRNA的siRNA。这说明筛选所得抗B7-H4纳米抗体H6能特异结合B7-H4蛋白并封闭其功能,导致肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭受到抑制。该结果为利用B7-H4作为治疗癌症的靶点提供了实验基础。     

鼠源抗B型肉毒毒素单链抗体噬菌体文库的构建筛选及抗体免疫学活性的初步研究

B型肉毒毒素重链C-端片段(BoNTB/Hc)经金属螯和层析法纯化后免疫Balb/c小鼠,从其脾淋巴细胞中提取总RNA,反转录成cDNA,用抗体可变区混合引物进行全套抗体重、轻链可变区基因的扩增,体外随机装配成单链抗体(scFv)。将其克隆至pCANTAB5E中,构建单链抗体噬菌体抗体库。结果表明经过4轮"吸附-洗脱-扩增"的富集过程,筛选获得高亲和力的克隆。序列测定符合抗体可变区结构特点。     

抗HFRSV人单抗可变区基因克隆及其序列测定

从杂交瘤细胞株87—2提取细胞总RNA．反转录合成cDNA链,进行PCR反应。其中扩增重链可变区一对引物分别与人免疫球蛋白重链v区基因5＇端和J区基因3＇端互补;扩增人λ轻链可变区引物与人免疫球蛋白λ轻链v区基因5＇端和J区基因3＇端互补。将重、轻链可变区基因的PCR扩增产物分别插入M13噬菌体．经转化筛选分别获得重组克隆。双脱氧法测定其序列,所得核苷酸序列经计算机分析,轻、重链可变区基因长度分别为309bp和405pb,编码103个氨基酸和135个氨基酸,有明显抗体可变区特征,具有骨架区和抗原互补区。     

抗人前列腺干细胞抗原单克隆抗体可变区基因的5＇RACE扩增及序列分析

目的：克隆并分析抗人前列腺干细胞抗原单克隆抗体轻链和重链的可变区基因。方法：从分泌抗人前列腺干细胞抗原单克隆抗体的杂交瘤细胞株中提取总RNA,根据小鼠IgG恒定区序列设计特异性引物,通过5’RACE法扩增其轻链和重链的可变区基因,克隆入pMD18-T载体,测序并分析其可变区序列。结果：3株抗人前列腺干细胞抗原单克隆抗体的重链可变区基因序列全长均为423bp,编码141个氨基酸残基;轻链可变区基因序列全长均为393bp,编码131个氨基酸残基;在GenBank中对氨基酸序列进行比对分析,均符合小鼠IgG可变区基因的特征;根据Kabat法则对3株抗体轻链和重链可变区氨基酸序列进行分析,确定了3个抗原互补决定区、4个框架区和前导肽。结论：通过5＇RACE法得到了3株抗人前列腺干细胞抗原单克隆抗体轻链与重链可变区基因,为进一步研究抗体三维结构、人源化改造奠定了基础。     

抗CD133纳米抗体的分离与鉴定

[目的]获得骆驼来源的与人CD133抗原特异性结合的纳米抗体。[方法]从3峰新疆双峰驼外周血中分离淋巴细胞,采用巢式PCR扩增获得cDNA并构建VHH天然噬菌体展示文库。包被CD133-606于ELISA板,对天然文库进行3轮亲和筛选,菌落PCR和基因测序确定能结合CD133的候选克隆。挑选重复序列VHH克隆构建到pET28a并转BL21用IPTG诱导表达。IMAC方法纯化重组VHH抗体蛋白,Western Blot和ELISA检测与CD133的抗原结合性。[结果]从109淋巴细胞中构建了库容为1.4×109cfu的噬菌体展示文库,Western Blot及ELISA结果显示重复4次核苷酸序列的VHH-13的纳米抗体能与CD133-606有较好的结合活性。[结论]通过对VHH天然展示文库的亲和筛选及鉴定,成功获得了能与人重组CD133胞外区特异结合的纳米抗体。     

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.