噬菌体抗体库技术ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精选ppt,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,精选ppt,*,噬菌体抗体库技术,1,精选ppt,噬菌体抗体库技术1精选ppt,1.,噬菌体抗体库技术概述,2.,噬菌体展示系统,3.,噬菌体抗体技术的操作,1.1,噬菌体抗体库技术原理,1.2,噬菌体抗体库的分类,1.3,噬菌体抗体库技术的发展关键,2.1,丝状噬菌体生物学,2.2,噬菌体展示所使用的衣壳蛋白,2.3,噬菌粒与辅助噬菌体,2.4,多价展示与单价展示,3.1,抗体可变区基因的获得,3.2,噬菌体抗体库载体的构建,3.3,噬菌体抗体库的筛选,3.4,影响抗体库筛选效率的因素,2,精选ppt,1.噬菌体抗体库技术概述1.1 噬菌体抗体库技术原理2.1,治疗性抗体的发展经历了异源抗体、人源化抗体和人源性抗体几个阶段。目前，人源性抗体是治疗性抗体发展的主要方向，而噬茵体抗体库技术的出现为人源性抗体的制备提供了良好的技术平台，并且逐渐成为目前获得人源性抗体的主要手段之一。,1.1,噬菌体抗体库技术原理,3,精选ppt,治疗性抗体的发展经历了异源抗体、人源化抗体和人源性抗体几个阶,噬菌体抗体库技术：,聚合酶链反应,(PCR),扩增抗体的全套可变区基因,通过噬菌体表面展示技术,把,Fab,段或单链抗体,(ScFv),表达在噬菌体的表面,经过“吸附,-,洗脱,-,扩增”过程筛选并富集特异性抗体。,1.1,噬菌体抗体库技术原理,4,精选ppt,噬菌体抗体库技术：1.1 噬菌体抗体库技术原理4精选ppt,构建的噬菌体抗体库根据其来源可分为,2,大类，一类为免疫抗体库，另一类为非免疫抗体库。,免疫抗体库的抗体基因来源于抗原免疫的个体，因此不需要很大的库容量即可从该类抗体库中筛选到针对某一抗原的特异性抗体。但由于免疫本身的限制性和偏向性，利用免疫抗体库制备针对弱抗原自身抗原及具有毒性抗原的抗体均无效,而且某一特定的抗体库只能产生针对特定抗原的抗体，不能作为一个广泛应用的平台。,1.2,噬菌体抗体库的分类,5,精选ppt,构建的噬菌体抗体库根据其来源可分为2大类，一类为免疫抗体库，,非免疫抗体库包括天然抗体库、半合成抗体库和全合成抗体库。,天然抗体库是采用不经过免疫的淋巴细胞构建的抗体库,半合成抗体库是人工合成一部分可变区序列与另一部分天然序列组合构建的抗体库,而全合成抗体库是指抗体可变区序列全部由人工合成。非免疫抗体库的优点是抗体均来源于人类,是完全的人源化抗体,但亲和力通常较低,除非生成大量的抗体片段。,6,精选ppt,非免疫抗体库包括天然抗体库、半合成抗体库和全合成抗体库。6精,构建这种抗体库的原始材料是种系的,VH,和,/,或,VL,基因片段或者是重排的可变区片段,在这里,一个或多个,CDR,要进行随机重排。在人类的重链片段中,第一和第二个,CDR,是由种系编码的,基本上是具有规范结构的。而,CDR3,是通过,D,区和,J,区组合而成的,具有高度的多样性,长度可以从,2,个氨基酸到,26,个氨基酸不等,是抗体多样性和特异性的决定因素。因而,半合成抗体库是指用人工合成长度为,58,或,6,一巧个氨基酸的,CDR3,随机序列与人胚系可变区基因,(,含,CDRI,和,CDRZ),重组而成,在体外模拟,V(D)J,重排所构建的抗体库。,半合成抗体库,7,精选ppt,构建这种抗体库的原始材料是种系的VH和/或VL基因片段或者是,（,1,）,PCR,技术的发展,为了大量扩增抗体基因片段，可设计一系列相应引物，根据抗体中某些序列的相对保守性，利用不同的,PCR,技术简单有效地扩增出全套抗体可变区基因。一旦多样的,IgV,区基因组能够扩增，从噬菌体抗体库中即能得到针对不同抗原的高亲和力抗体。,1.3,噬菌体抗体库技术的发展关键,8,精选ppt,（1）PCR技术的发展1.3 噬菌体抗体库技术的发展关键8精,（,2,）利用大肠埃希菌成功分泌有功能的抗体片段,在抗体片段如,ScFv,和,Fab,的可变区基因序列的,5,端加入细菌的信号肽序列，抗体片段即可分泌到周质腔，并在那里完成折叠，成为有功能的蛋白质分子。,（,3,）有效筛选系统的建立,传统的筛选方法使用固相化的纯化抗原，依赖噬菌体颗粒对目的抗原的亲和力差异来获得较高亲和力的抗体。而目前，可以在体外用完整的固化哺乳动物细胞原核细胞和组织中的天然抗原筛选噬菌体抗体片段。,1.3,噬菌体抗体库技术的发展关键,9,精选ppt,（2）利用大肠埃希菌成功分泌有功能的抗体片段1.3 噬菌体抗,2.,噬菌体展示系统,10,精选ppt,2.噬菌体展示系统10精选ppt,2.1,丝状噬菌体生物学,丝状噬菌体：,M13,、,f1,和,fd,。,单链,DNA,病毒,6407bp,。,基因组编码,11,种蛋白质，其中,5,种为结构蛋白质。与展示密切相关的有两种结构蛋白质。,DNA,在细菌内滚环复制，细菌不被裂解，但生长速度减慢，并且分泌大量噬菌体颗粒,11,精选ppt,2.1 丝状噬菌体生物学丝状噬菌体：M13、f1和fd。,2.1,丝状噬菌体生物学,pIII,蛋白结合于,E.Coli,的,F,纤毛,;,病毒,ssDNA,进入细菌的胞浆合成,dsDNA,；,以,dsDNA,为模版合成所有的病毒蛋白，且通过滚环复制合成组装病毒所需的,ssDNA,。,第一代噬菌体在感染,10,分钟后出现在培养液中（,37,）。,感染后,1,小时内平均每个细胞分泌,1000,个噬菌体。,LifeCycleofM13,由于,M13,噬菌体在增殖期间不裂解宿主菌。简化了噬菌体纯化步骤，只用简单的,PEG,沉淀方法就足以将噬菌体与其他所有污染的细胞蛋白分开。,12,精选ppt,2.1 丝状噬菌体生物学pIII蛋白结合于E.Coli的F纤,2.2,噬菌体展示所使用的衣壳蛋白,次要衣壳蛋白,pIII,406aa,组成，,5,个拷贝，位于噬菌体的尾部。,由三个功能区组成：,N1,穿膜区：作用于,E.coli,细胞膜上的,TolA,蛋白；与噬菌体的入侵有关。,N2,受体结合区：负责结合,F,菌毛。,CT,疏水区：组装前黏附在细菌内膜上；与噬菌体组装终止有关。,G1,、,G2:,甘氨酸片段，在感染过程中，增加各个功能域之间的灵活性。,13,精选ppt,2.2 噬菌体展示所使用的衣壳蛋白次要衣壳蛋白pIII13精,主要衣壳蛋白,pVIII,每个病毒子含约,2700,个拷贝，约,10%,能有效地融合外源多肽或蛋白。,以,pIII,融合子方式表达的多肽是低价的，而以,pVIII,融合子方式表达的多肽则是高价的（每个病毒子,200,个拷贝）。,这种高价,pVIII,展示所增加的亲和力有利于筛选到亲和力非常低的配体，而低价,pIII,展示则将筛选限制在具有较高亲和力的配体上。,所有,Ph.D.,文库都是,pIII,融合方式（每个病毒子展示,5,个拷贝的外源多肽）。,14,精选ppt,主要衣壳蛋白pVIII每个病毒子含约2700个拷贝，约1,pIII,蛋白展示和,pVIII,蛋白展示有什么不同,?,pVIII,展示的多肽比较小，如果太大会影响噬菌体壳蛋白的组装。,pIII,只要不影响感染，可以展示,300aa,的多肽。,噬菌质粒能展示的蛋白已经达到,86kDa,。,丝状噬菌体展示系统一般是在包膜蛋白,pIII,或,pVIII,的,N,端融合外源多肽。,每个 病毒子含个拷贝的,pIII,蛋白，这五个蛋白都可以融合短肽而不影响噬菌体的感染力。,拷贝数不同。,15,精选ppt,pIII蛋白展示和pVIII蛋白展示有什么不同?p,2.3,噬菌粒与辅助噬菌体,通常用于噬菌体展示的载体有两类：即噬菌体载体和噬菌粒载体。,由于噬菌粒载体具有基因组较小、易于操作、可插入的片段较大、转化效率高、产生的重组体更加稳定等优点，目前最常用的就是噬菌粒载体。,正常情况下大肠杆菌表达的蛋白并不排出体外，需要前导肽,引导蛋白穿膜，并且在后来被剪切掉。,IPTG,可以诱导,lac,操纵子启动转录,SacI:GAGCTC,XbaI:TCTAGA,XhoI:CTCGAG,SpeI:ACTAGT,16,精选ppt,2.3 噬菌粒与辅助噬菌体通常用于噬菌体展示的载体有两类：即,Helperphage,：提供噬菌体质粒复制、合成,ssDNA,和病毒包装所需要的所有蛋白和酶。如果没有,Helperphage,，噬菌粒就像质粒一样进行扩增。,包装后的噬菌体含有两种不同来源的成分：噬菌体质粒和,Helperphage,。,使用野生型辅助噬菌体会导致噬菌体污染,使得仅有很少部分子代噬菌体带有抗体片段。,当有噬菌质粒时，由于噬菌质粒含有野生型,M13,或者,f1,复制起始点，因此，单链噬菌质粒的,DNA,会被优先包装并分泌。,Helperphage,17,精选ppt,Helperphage：提供噬菌体质粒复制、合成ssDNA和,2.4,多价展示与单价展示,使用多价展示还是单价展示的选择与载体类型的选择有关。带有噬菌体正常启动子的普通噬菌体载体一般会形成多价展示。,用噬菌体质粒时，以,pIII,展示为例：,10%,病毒展示为单价，非常少量的展示为两个拷贝，绝大多数只展示,野生型,pIII,。,18,精选ppt,2.4 多价展示与单价展示使用多价展示还是单价展示的选择与载,多价展示会无法鉴定出筛选中亲和性最高的克隆，因为多价位会使弱结合性克隆具有高表观亲和性。单价展示可以保证基于单纯亲和性的筛选。反过来，在一些初始候选者的结合性非常低的应用中（如与一个给定靶标结合的多肽的从头筛选），多价位增加了分离出稀少的及弱结合性的克隆的机会。在这样的项目中，一个常用的实验策略就是以多价展示开始，然后当被展示多肽的亲和性成熟时，转为单价展示。,19,精选ppt,多价展示会无法鉴定出筛选中亲和性最高的克隆，因为多价位会使弱,3.,噬菌体抗体技术的操作,3.1,抗体可变区基因的获得,构建一个噬菌体抗体库,首先必须克隆出,B,细胞内抗体的全套可变区基因。考虑到高亲和力抗体筛选所需要的步骤和抗体的多样性,选用淋巴结细胞建库是比较好的。,目前,获得可变区基因的途径主要有,2,个,:,一是从基因文库中获取可变区基因，但这一过程相当费时,而且由于,Ig,基因结构的复杂以及大量非功能性假基因的存在,使得从基因文库中筛选出的阳性基因并不一定是可变区基因,还需要将功能性和非功能性重排片段区别开来,;,二是用,PCR,法扩增,Ig,的,vH,和,vL,基因,这得益于通用引物的合成并极大地推动了基因工程抗体的研究。,但用,PCR,法扩增某些特定位点,Ig,的,v,区基因时,必须严格控制,PCR,反应条件,以减少非特异性,“,模板的完整性及浓度高低,引物的设计,退火温度和时间的选择,循环次数的多少等,均可能影响,PCR,的结果。,20,精选ppt,3.噬菌体抗体技术的操作3.1抗体可变区基因的获得构建一个,首先提取细胞的总,RNA,经过,RT,-,PCR,扩增可变区基因,酶切,轻链,PCR,产,物和表达载体,二者连接，转入感受态细胞中扩增,成为轻链库,重链的,PCR,产物,酶切,酶切,二者按照一定比例连接,转化入感受态细胞,加入噬菌体,收集噬菌体颗粒,噬菌体总抗体库,3.2,噬菌体抗体库载体的构建,21,精选ppt,首先提取细胞的总RNA,经过RT-酶切轻链PCR产物和表达载,单链抗体,(ScFv),表达在噬菌体的表面,22,精选ppt,单链抗体(ScFv)表达在噬菌体的表面22精选ppt,3.3,噬菌体抗体库的筛选,（,1,）亲和筛选,23,精选ppt,3.3噬菌体抗体库的筛选（1）亲和筛选23精选ppt,亲和筛选分为直接法和间接法。直接法是将蛋白质分子偶联到固相支持物上,文库噬菌体与固相支持物温育,洗去未结合的噬菌体,即获得亲和噬菌体。,间接法是将生物素标记的蛋白质分子与文库噬菌体温育后铺在结合有链亲和素的平皿上,洗去未结合的噬菌体,保留得到的结合状态的噬菌体。改变洗脱