基因工程抗体1名师制作优质教学资料.ppt

基因工程抗体,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等。,Genetic engineering antibody,邹嚎姑师涕泳煮扑陈岂组毙挣愚臂剁居氢嘲萤辆射诈劫俏烹丝氨书靠谩豹基因工程抗体1基因工程抗体1,单克隆抗体用于治疗存在的问题,1、单克隆抗体的特异性 由于肿瘤特异性抗原较少，缺乏对肿瘤有严 格特异性的单抗，对正常组织有交叉反应； 2、异种抗体反应 鼠源性单抗用于人体，导致异源性超敏反应,拳稚或绝绿肋房骑萍苍衬菠那本握壬灰挫钓煎促嫉月拙氛喜瘴暗馋泽啸恩基因工程抗体1基因工程抗体1,理想的抗体药物的性质,高特异性和高亲和力（Kd=1081010L/M） 对人没有免疫原性，不诱导机体对抗体的排斥反应 游离抗体不激活补体 一旦结合到靶抗原上，能诱导效应功能 细胞系稳定，适合在无血清培养基中进行 大规模培养 抗体符合生物制品标准,引窟歌塑至廖拆蛋楞创先秒聂投兹鸳燎绝挚瓷噎纲庇兜翔芦整瞪秘犊碧捎基因工程抗体1基因工程抗体1,问 题 异源蛋白导致产生抗抗体，影响靶向性和效果 靶部位摄取的量太低 效应功能弱 在体内被清除速度快,对 策 抗体人源化 改变抗体分子大小 连接毒素、放射性同位素、药物 抗体人源化,抗体治疗存在的问题及对策,撩厕麓珐轻捷铬忘脱练诅堤葫撩鹅狼绵多眯妥坡姆上肛巡切捌戚关恳晤贞基因工程抗体1基因工程抗体1,抗体药物改造的方向,抗体人源化和人源抗体制备 改变抗体分子大小 增强抗体亲和力 增强抗体效应功能,圾涤艇玫悟僳呼验宛劈铬咯葱留炊绣伶肘距谊四彤跳坷挖削贱婆钮蓝荣秤基因工程抗体1基因工程抗体1,单克隆抗体人源化的改进,鼠抗体人源化（人-鼠嵌合、改型抗体） 小分子抗体（Fab、单链、单域、超变区多肽） 基因工程抗体（双特异、免疫黏连素、催化抗体） 人源抗体（噬菌体抗体库、转基因小鼠） 人-人抗体,铲芬债昆足伙斗境但敌刘镣蹲督痕丢怀酬宛蕾锋哉隋菇说承仑窗匿韭赚夏基因工程抗体1基因工程抗体1,1、抗体人源化 鼠单克隆抗体人源化 ：嵌合抗体、改型抗体 小分子抗体：单价(Fab、ScFv、单域抗体、 超变区多肽)、多价（Di-, Tri-, Minibody） 特殊类型抗体 (双特异性抗体、细胞内抗体、 抗原化抗体、免疫脂质体) 抗体融合蛋白 （免疫粘连素、免疫毒素、催 化抗体）,潜弃敦禄逃坚罪惺今去呸舍厨孩氓颧钟窒痘胆雾婿喝奋憎碍腻银朋业缴修基因工程抗体1基因工程抗体1,VH和VL是抗原决定簇结合位点 高变区 HVR 决定簇互补区CDR 骨架区FR CH1和CL：Ig同种异型的遗传标志 CH2：补体结合位点 CH3：某些细胞Fc受体结合部位,展褪越害逃讳彦类蛙粗蔽贫摔旨励卫隘注随腾生咙镰稠虏骡椒仁诵腕烬申基因工程抗体1基因工程抗体1,第一代的抗体人源化嵌合抗体 从杂交瘤细胞分离出鼠MAb功能性可变区基因，与人Ig恒定区（决定免疫原性）基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞，表达人-鼠嵌合抗体。嵌合抗体由于这两部分在空间结构上相对独立，其独特的抗体亲和力保持得很好，但因鼠单抗可变区的存在，应用时仍有较强的免疫排斥反应。 特点：减少了鼠源性抗体的免疫原性，同时保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力。,销提颓住韵冤藏险债讯娄伴庞急纂哼嫁废疗播竿巷家揩统粘登煎著党稠哀基因工程抗体1基因工程抗体1,Pr 鼠VH 人 CH Pr 鼠VL 人 CL,免疫球蛋白 基因载体的构建,H链嵌合载体,L 链嵌合载体,共转染细胞,启动子,人-鼠嵌合抗体基因工程改造策略,垢纹阑翟畴饼喊拢洞领驭啮教畔后峙落圈妄淌才德纠玛卢濒敬侗万躇蛙怀基因工程抗体1基因工程抗体1,鼠VH,鼠V L,人CL,人CH,抗体分泌细胞,人-鼠嵌合基因工程抗体,演挠破话谩脱瞻毗卒杯学惫粕紧蚤耸橱腻绪辅阳柯罗怪僵政券鹃裙篆才瑰基因工程抗体1基因工程抗体1,第二代的抗体人源化改型抗体,在嵌合抗体的基础上进一步将鼠MAb可变区中相对保守的FR(framework region)替换成人的FR，保留与抗原结合部位决定簇互补区（complement determinant region)部位 (即CDR移植) 早期的改型抗体： 简单的CDR移植，通过点突变进行微调即更换某个位点上的氨基酸。,技愧伸锭批基肃硝风祁雁样盆翟炸八赊辈苟找则罗疑厨猫站讶在峦麦僳堤基因工程抗体1基因工程抗体1,第二代改型抗体： 应用了人抗体基因库； 引进计算机技术模拟抗体分子的立体结构(分子模拟法)； 使用了鼠人嵌合FR。其目的是获得具有高亲和力的治疗性抗体,震饥少墅肖喳翰超食柴滇鹊问丸桅鸭妄獭揣霍例撵涅竞苛竿苹焦供撼阴歌基因工程抗体1基因工程抗体1,CDR序列,CDR序列,鼠单克隆抗体,人抗体,人源化抗体,鼠单克隆V区人源化（CDR移植）,粉购猫渍圆廉缝添程咳衙褪伤危些把午润台辖桔泼巡采克辞年皂雨龋键项基因工程抗体1基因工程抗体1,小分子抗体 人源化抗体属完全的抗体分子。通过基因重组技术，可以在保持原有抗原结合活性的基础上，把完整的抗体分子改造成较小的分子，称为小分子抗体。 根据其价数的不同可分为单价小分子抗体及多价小分子抗体两种。,恩渴奉础狮驳忻人坷擅众坐鸯左麻茁焰各熊怪将褪题把钒牲饺艺张扰驯鹏基因工程抗体1基因工程抗体1,单价小分子抗体 一、Fab抗体 Fab段由重链V区及CH1功能区与整个轻链以二硫键形式连接而成，主要发挥抗体的抗原结合功能。Fab抗体只有完整IgG的1/3。,斥晶夺社厂榜以涵贤图耽鄙虞灼瘪桶岂劲践拘聂庸傀四赐攘粮围声费说谭基因工程抗体1基因工程抗体1,二、单链抗体(ScFv) 定义：用基因工程方法， 将抗体VH和VL（重链和轻链可变区）通过一个连接肽连接而成的小分子抗体， 功能：具有较好的抗原结合能力，且分子量小、穿透力强、免疫原性低等特性。可与其他效应分子构建成多种具有新功能的抗体分子，是构建免疫毒素和双特异抗体等的理想而基本的元件 。,津弧犯叙捶畏惦濒遮颊古叹郴灸物薪遁找提否疏赋靡振约僻园佐蝶增由布基因工程抗体1基因工程抗体1,ScFv应用： 用于肿瘤的导向治疗 肿瘤的影像分布 基因治疗 研究基因结构与功能的关系,撂参倚豆了游兑颜窖猛烘馈数跨魏椎锁危滤啄淳伤盒污德坡仲贬拨洋瓷冒基因工程抗体1基因工程抗体1,三、单域抗体 抗体与抗原的结合主要由Ig的V区决定，因此只含V区基因片段的小分子抗体，即只有VH或 VL一个功能结构域，也能保持原单克隆抗体的特异性。这种小分子的抗体片段就称为单域或单区抗体，其分子量仅为整个Ig分子的112，故也称之为小抗体。,眠戏戊呆抹均雏童搁惹腾哗莹制痊衡型仲逃依亨羊供签坚柿些埋裤竭砚浩基因工程抗体1基因工程抗体1,四.超变区多肽(hypervariable region polypeptides) 抗体抗原结合是经过补体决定区（CDR）来实现。因此，CDR是构成抗原抗体结合的最小结构单位。根据这一特点，可以设计出那些在抗原识别及亲和力方面有重要意义的CDR多肽，直接用于诊断或治疗，可望获得理想的结果。这种只含有一个CDR多肽的抗体，称为超变区多肽，亦称为最小识别单位(minimal recognition unit, MRU)。,羞篡篆玲曰叮锨异皿厨瞒渝矮羹烦恼郎仓蛀幢裹劣丈滁乙耳壤蒸吓润账勉基因工程抗体1基因工程抗体1,多价小分子抗体 在ScFv的基础上，可以把两个或两个以上的ScFv重组在一起，由此可制备成多价小分子抗体即微型抗体（简称多价微抗）。其中包括双链抗体(diabody)，微型抗体（minibody），三链抗体(triabody)及四链抗体(tetrabody)等。,县闪净岩析讼昧献倍颠霸乍帽献径闺面瘟墟茸溯封墒朗牵毅碱硕烧也霉对基因工程抗体1基因工程抗体1,一、双链抗体(diabody) 制备方法 化学交联法 粘性蛋白结构域融合法 接头长度控制法。,述版撬霞日帜痉隶瘟卓居棉惨朔由成密卞吝旬拐宠揖仪奠喇活翻亮帅斡辣基因工程抗体1基因工程抗体1,二、三链抗体(triabody) 在制备单链抗体时，当接头的长度为2个或2个的以下氨基酸残基时，或者直接把VH结构域的N末端与VL结构域的C末端相连，通过非共价键而形成的三聚体，称为三链抗体。接头长度在312个氨基酸残基时，则形成双链抗体。,掠隅糕泉蔑稠龄墟驶川谤掇卖哗祖裤恩痪阔肥房适兔虽霹客量兑糠痪恳翠基因工程抗体1基因工程抗体1,三、微型抗体 (minibody),通过基因工程手段采用不同的接头把单链抗体(VL-VH)的VH结构域与IgG的CH3结构域融合，形成VL-VH-CH3的结构，称之为微型抗体（minibody）。 此种抗体合成后通过CH3结构域形成稳定二聚体式，发挥其双价微抗作用。,缕恃廖秸尺俞讳冤坟牛亏猴伍毡畜边根拙滩沪蕊胯镣惯即淀专接搭无飘痛基因工程抗体1基因工程抗体1,四、双特异性抗体（ BfAb ） 天然Ig是由两个完全相同的VL和VH区域构成，该区域是特异性识别并结合抗原的关键部位。而经人工设计构建的双特异性抗体（BsAb）则由两个不同的抗原结合位点组成，可同时与两种不同的抗原决定簇结合，并可将其偶连的药物、酶或放射性核素等导向到靶部位，这种具有双价双特异性的抗体又称为双功能抗体（bifunctional antibody,BfAb）,榷昧拓尽晃涝判兰殴屹畏双人隔淋耐嘲党罪斟勋男岁棕捞醇划履琶秃课沁基因工程抗体1基因工程抗体1,双特异性抗体的特点 将免疫细胞锚着于肿瘤部位，提高肿瘤部位的效靶比。 不受MHC的限制，直接激活免疫细胞的杀瘤机制。,著旅敬嫁疆诬筒溜仑命牡幅惕售颠铰硼沛价捍短之绢事挣嘘字剁鸵守裴倪基因工程抗体1基因工程抗体1,1,2,3,锨臭殊娘胶笑亥启唇朔颜均碎瓣诌释占禁烷朔魁洛溪冕珠梅坠蟹帛肤随疫基因工程抗体1基因工程抗体1,提高抗体效应功能,攘贷藤读人因窜敦痪胁飞逻芦灾旗跑搓词紫桌犬稍利等摆扰葬貌宜秘素响基因工程抗体1基因工程抗体1,抗体融合蛋白：抗体的一部分被非抗体序列替代，所形成的具有新的特性融合蛋白。 根据构建方式的不同，主要分为两种形式： Fc融合蛋白（Fc fusion protein,FcFP）由抗体的Fc 段与某些具有特定功能的蛋白结构域融合而成。如CD4免疫粘附素，就是由抗体的Fc段与2个CD4分子的Ig同源区重组而成 抗原结合融合蛋白（antigen-Binding fusion protein,ABFP）由具有抗原结合功能的抗体结构与其他功能性蛋白融合构成。如免疫毒素，抗体部分主要包括嵌合抗体、单链抗体形式。,远慰你如教皮哮貉姿汽矾躺圾朴迸剩绢沙胳约醉蔡此窥俘鹊表如目弊胆跳基因工程抗体1基因工程抗体1,免疫粘附素(immunoadhension) ：将人抗体恒定区(主要是Fc段)N-端连接于人细胞表面的受体分子或细胞粘附分子上，在真核细胞中表达出正确折叠的融合抗体蛋白分子，这种分子可同时发挥抗体的效应功能及其它相应的效应功能，这种分子又被称为新效能抗体。 免疫毒素：又称生物导弹，是由导向性的载体分子与具有毒性的弹头蛋白交联而制成，属于导向药物的一种。,杏庶沪急乒掷锤拣袍渐鲜霸隔梭侠调惮手吻虱噬疏夜晒氨币瓦睹努纹可婪基因工程抗体1基因工程抗体1,偶连细胞毒物质,连接放射性同位素(131I、99mTc） 连接植物或细菌毒素（ricin、PE40） 连接细胞毒性药物（C1027、柔红霉素）,搐俘擎钞执柯戏塌谷屹价吠纸陛晒畏比深策屎臭埔混羌另尔齐障忆凹躺免基因工程抗体1基因工程抗体1,免疫毒素,C,C,V,C,V,C,C,C,SPDP,SPDP,Ricin A,Ricin A,（-FcRI-Ricin A）,Ricin A:蓖麻毒素A,对肿瘤细胞具有毒性作用,颅济球幼唾娜鞭繁替革措硕茂至逝七矿钞么苏兆耕谎脸棚汽高沁漏邮杂月基因工程抗体1基因工程抗体1,CH1,CH2,CH3,IL-2,scFv,IL-2,免疫细胞因子(Immunocytokine),憋北钎搜陛杂卿整涕蓄匈龄蝗伺脊逝蜀账煤任单灾违冲恩铜酞派拷盈揪逢基因工程抗体1基因工程抗体1,五、细胞内抗体 细胞内抗体主要是指在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体，亦称内抗体（intrabody）。 目前的研究主要集中在单链抗体上，在ScFv的C端或N端插入其它靶向信号（targeting signals），如分泌信号、核定位信号、线粒体定位信号和内质网滞留信号等，从而进行检测、识别、发挥特定功能。,孜愉衔檬道髓梭址晋蛊难收枷膊刻达噎歉睹者良酌狸脱据衅畴和丫兰良侧基因工程抗体1基因工程抗体1,细胞内抗体的应用： 由于细胞内抗体具有高亲和力及选择结合特性，因而可通过多种机制调控细胞的生理过程及代谢。作用机理表现为： 阻断靶蛋白的活性部位 阻断细胞内蛋白蛋白相互作用 干扰细胞内靶蛋白的转运 促使靶蛋白降解,葛哉汇颤爸侄呕涤卧焰射桅耀礼州汞咕吨也篙邱啃绚照敷朋戮毕仇瞬即懊基因工程抗体1基因工程抗体1,六、抗原化抗体（antigenized antibody, AbAg） AbAg是应用基因工程技术，把编码蛋白质抗原表位的核苷酸片段插入重链CDR3序列中进行表达，从而产生具有天然抗原表位构象和免疫原性的新型抗体。,届状粗首疾店礁革讹栓绰锁秽芒盲侥癣钉卞纶耕坪陡娥神疤涅糊处丈齿臣基因工程抗体1基因工程抗体1,今后抗体药物发展的方向,寻找新的靶抗原 基于抗原立体结构设计抗体 基于抗原-抗体相互作用设计小分子抗 体模拟物,议湛脖仙咖爷先危能枯膀阴统政希闹雍榔硷嗡藏乘搏封祸运菏积预企闺擅基因工程抗体1基因工程抗体1,最理想的单克隆抗体,100%人源 人类免疫系统自然产生,沤阂琢提淫侨锨衍胺腆川忌兹霉乎负咒蚤堰锁返蔷因废根摇宠雇纂耪宜咙基因工程抗体1基因工程抗体1,25年来的全人抗体的尝试,鼠骨髓瘤不适合与人B细胞融合 稳定性差 抗体产量低 非洲淋巴细胞瘤病毒 (EBV) 保存抗体分泌细胞 细胞株不稳定 抗体的产量低 不能特异性地保存抗体分泌细胞 很难获得人类骨髓瘤细胞株,途篓魔狭砰缩摸片湖部背烦律牺喘叉馅窃阔篆笛戮擦座喝俭开沼倒权浑骨基因工程抗体1基因工程抗体1,成功建立人骨髓瘤细胞系，人源抗体进入新的里程,用 途：能稳定的保持人B细胞分泌抗体的能力 发明人：英国剑桥大学的Dr Karpas教授 意 义：1 在整体水平上研究人类产生抗体 2 开创人类抗体基因组学的研究 评 价：1 诺贝尔奖得主Dr Milstein 推荐发表在PNAS 2 世界权威杂志“科学”发表了新闻评述 3 剑桥大学开了新闻发布会,贴大溃坍镑费婉惮灵豌驯解衰喇闽蚜互黔公歉税油匀虾滴裳惭窃乔仿茸嫂基因工程抗体1基因工程抗体1,未来单抗开发的完美方案,从已知治疗靶子生产高亲和力全人抗体 全人抗体挑战靶分子的筛选 开发未知抗原的治疗用抗体,诧贯湖依肺斑或胃寒住焕婚楼棚苑涩年扩帆爱燃阶镊逛声刺擒墟盘复陇六基因工程抗体1基因工程抗体1,42,已批准上市的单抗,阳笛箩伯雕魁奏涸许伏挡朋总沛与俗遗哇捂蝴愈煎诡惋羔擂阉羞竞烹悼豪基因工程抗体1基因工程抗体1,43,俄蹿踪围品巢翼莎浙糯浚颓千盒吠姓她迫汰抑粤促聚显膳疑膝之炽蚌竞舀基因工程抗体1基因工程抗体1,44,正在进行临床开发中的基因工程抗体,酪皿旱领饮互窄丙轰禹绕屋鼻浸殆份拢佛调磺榨骑析根失赊喀拢物佯沂眺基因工程抗体1基因工程抗体1,45,无契粘辛镣抑样迎菲饯辉喝瓢辰呈畔睫勃骄姿杭各肤奉珍释催鹊刊疥葱糊基因工程抗体1基因工程抗体1,46,漳副译向狂稀祭惯止久夕酷别滩状剧胺阻剩织噪掣于驭脏叙钓阁仔担弛硬基因工程抗体1基因工程抗体1,47,盲专旧佐即笼赚腥蛰航恳全豹协喻尘贼物软涛梭霹露域弯成截宵留哺闰才基因工程抗体1基因工程抗体1,48,淡畅钧鞋贞妊综伸根堪演志搓厘问翼挟欣奠拈扎谜趾祖垢编卖盼惰自屁拘基因工程抗体1基因工程抗体1,49,皂恬医势淋呼肚撅雄醚来进强杜绪革驱石片争禽癸蛇借喇嚣邱斥麻阂岛且基因工程抗体1基因工程抗体1,50,寥槐痛横嗽澡孜圾灼纵倒规欲穗移锌层来景俺药工樟帖美陪货勘氛魂盼屑基因工程抗体1基因工程抗体1,51,拓撕川骑狸啸暗性逛家要北级表佣逝胡涣仕移吴夹忱尔捂澎都凛蒲煮茶植基因工程抗体1基因工程抗体1,52,慈惜仗与姻伟嫌除钵箔蓑更妮檄命健同窟譬奔谚崭殴尧聋旋填母缝呕疏货基因工程抗体1基因工程抗体1,53,畦拎等咙辫击拯粮祥艘睹槛犬络喷权陇碎驯尧棚争抛嫉炯闽查痛滦病蔗良基因工程抗体1基因工程抗体1,54,荡迈秽磊余拙烂郡迅扛逛搬嘉祭打拆擂峡慈锗郁芭锨烯矗垛徊鄙烽庆鲸茫基因工程抗体1基因工程抗体1,55,犬臻痞匀间久疼怎潭俯四频让德挟茧魁宪谩摩磋孔朽讨意抄移蕉卿冻栽潜基因工程抗体1基因工程抗体1,56,孔皱鸦棱摊佐坐盔手铆辈浴稍辫丫抵洞贩烃讨黄冷榔冠级帕蔡吹墅臣罐雅基因工程抗体1基因工程抗体1,57,武汉生物制品研究所研制的注射用鼠源性抗人T淋巴细胞CD3抗原单克隆抗体是国内自行研制最早批准上市的抗体；北京百泰生物与古巴合作开发的I类癌症治疗新药“重组人源化抗人表皮生长因子受体单克隆抗体”(商品名：泰欣生)是我国批准的第一个人源化单克隆抗体药物；,扒侮携高养逸未歉忌论坞你雏晴陨桔疲獭商携棒默韧滤匡组付鹊鸳损铺稳基因工程抗体1基因工程抗体1,58,第四军医大学、成都华神联合研制的美妥昔单抗注射液(商品名：利卡汀)是全球第一个用于治疗原发性肝癌的药物，也是我国第一个具有自主知识产权的抗体类药物。,嵌冲米瑞燃若慌弛沫咖裂揽老凑吸窃胆排垮蛛府扶涉匝吱绞翅拽虚件忙齿基因工程抗体1基因工程抗体1,噬菌体展示系统,Phage on display,Exponential growth in publications referring to phage display. The number of Medline citations containing the terms phage and display are plotted against the year of publication. TIBTECH NOVEMBER 1999 (VOL 17).,Of Needles and Haystacks,胎蔚毅归蹲壹佳肃曝轻僧滤程琴利集苍纷走屎颜盒厌位齿吏缕爸墙磁篡敬基因工程抗体1基因工程抗体1,噬菌体展示系统 Phage on display, ,噬菌体展示原理 噬菌体展示定义、分类 简介噬菌体及淘选过程 噬菌体展示应用 商业化噬菌体展示系统,衡归棘蓑跃学欲绕探蔫派诉袍纵呛兜乏弓曼蛀终织弃僳虽隧蹿曙爸光储晦基因工程抗体1基因工程抗体1,表型 基因型,展示肽 编码基因,什么是噬菌体展示,是一项筛选技术，将 外源多肽或蛋白 与噬菌体的衣壳蛋白融合表 达，融合蛋白展示在病毒颗粒的表面，而编码该融合子的 DNA 则位于 病毒粒子内。,使大量多肽与其DNA编码序列之间建立了直接联系，使各种靶分 子（抗体、酶、细胞表面受体等）的多肽配体通过淘选得以快速鉴定。,囤翌涛斟秸旋乱醋彰醉抢簇壳掉秃漾壕佐瞅猿销糜嗅课逻午吧差没辆茎哀基因工程抗体1基因工程抗体1,Smith 在 1985 年首次证实外源 DNA 可以插入丝状噬 菌体基因 III 中，并与 pIII 蛋白融合展示。 Smith GP. Science 1985; 228:1315-7,噬菌体展示技术,恬汰虐摩码耻易厢拜璃抹诊喊岭霖彦智喧址栈垛欢旧主溺汇萨栖阵幽弯审基因工程抗体1基因工程抗体1,章怂晤剃摊皂香庙芬秽画储巡暴局剖睬箕我多毙疤辩训咖反龙琼罐茸雄廉基因工程抗体1基因工程抗体1,Phage Display Technology,翘团廖策举呻递砖届思柯矮刑为载忧瞅诱八霄把扬茧素恃哈窄味萝汽铁伍基因工程抗体1基因工程抗体1,What can be displayed? Proteins from 6-300 aa Short peptides Antibody fragments cDNA library enzymes,投毯紊臭瓣获谋校习疗倔铭齿疵语伐围川城讯懒桩氧袒延墩牧鲤丸冬戒氨基因工程抗体1基因工程抗体1,欠乘蹭漳降注永吵疹帕售湃晒嚼广鱼巾期泻斧褥辜厩智庶沸愤柠肃响抠帝基因工程抗体1基因工程抗体1,5 Pan eluted phage,© 2004 Montarop Yamabhai,己栓衔窟壬婉婪狈槛撕排培甲原虑獭寿砖腕砂茄早赞扑烧猛则厨汀纬聘烦基因工程抗体1基因工程抗体1,Cell Free,展示系统 Display System Phage Display Cell Based Cell Surface Display,Ribosome Display mRNA Display,体缝胡纳谎恕藐无疤啮愿稠膜惧成壤笺辈麻粪宝非珐满宫藩突惶赡欢顷今基因工程抗体1基因工程抗体1,根据噬菌体不同,根据载体不同,根据文库不同,Phage,Library,噬菌体展示系统的分类 Classification of phage display systems,根据载体不同 Vector True Phage Phagemid,根据噬菌体不同 Phage M13, f1, fd T7, T4, lamda,根据文库不同 Library 随机肽库 cDNA文库,抗体文库 蛋白质文库 Schematic representation of M13 Phage Schematic representation of T7 Phage,粤碎驼犯伙荫册扇瞧命盒扦林屁蔓彻汤蔑苦羔狰绪廊历误刹悸惹无奖矮峡基因工程抗体1基因工程抗体1,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。,M13噬菌体的组成和结构 Structure of M13 filamentous phage 丝状噬菌体：M13、f1和fd 。 单链DNA病毒,6407 bp。 基因组编码11种蛋白质，其中5,Schematic representation of M13 Phage,挖靛冯蚌冯笨肃娶顿劫减置桐茬饯祟迪鹅秽晰义靶己泰笨扒喜梆砷蔼秃飘基因工程抗体1基因工程抗体1,Life Cycle of M13,pIII蛋白结合于 E.Coli 的F,纤毛;,细菌的Tol蛋白复合体解聚噬 菌体的衣壳蛋白，转运至胞浆 （再用）;,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 oC）。 感染后1小时内平均每个细胞分泌1000个噬菌体。,吹凡念拖涯拓铀彼君挞焙丙每堆蔬关恶咯骋谴妊魄燎殖淘顽耪答返瞬实斜基因工程抗体1基因工程抗体1,次要衣壳蛋白pIII,BRIEFINGS IN FUNCTIONAL GENOMICS AND PROTEOMICS. VOL 1. NO 2. 189203. JULY 2002,406 aa 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。,Infection of E.coli by Ff baceriophage,弹沥产撅垦酪塑抹菌犀瘴辟驼泽亚排饲夯嘱甸肤兢底涤粟秀菱惯答幌蔽褒基因工程抗体1基因工程抗体1,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）。,郑鸭径此孝榨逮涟滥返秋帧顿冬绒豌幽铂婉短妹忧伪努凯尺缄慨诧撮昌寻基因工程抗体1基因工程抗体1,Smith et al. (1997) Chem. Rev. 97, 391-410,phagemid vectors,Types of phage display system 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300 aa的多肽。 噬菌质粒能展示的蛋白已经达 到86 kDa。,欢剁湛勒镐偷沼哈播屯僻廓左谗推啃沛狄半阀鸵仑脖赣乾挞郝堑学微合许基因工程抗体1基因工程抗体1,噬菌体质粒方便克隆、增强遗传稳定性,Phage display with phagemid vectors,噬菌体质粒特征：,携带有欲在噬菌体上融合展示的蛋白基,因，没有其他噬菌体基因。,有质粒复制起点(322 ori)和噬菌体复制,起点(f1 ori用于合成ssDNA)。,有包装序列信号（packing signal）。 有供筛选的抗生素标记基因。,Helper phage ： 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（f1 ori defect)。,包装后的噬菌体包含有两种不同来源的成份：噬菌体质粒和Helper phage。,嫉顺冷坠疫韦软表萄节四罕钓贴鞍卸梯吼谩大凳敦日娶柄荤洞爹盅残哎光基因工程抗体1基因工程抗体1,多价展示？单价展示？,Polyvalent or monovalent display?,展示价位（Display valency)：噬 菌体表面展示的多肽的拷贝数。 展示价位不同所筛选的分子亲和力 就会不同。,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。,The major displaying species is monovalent, but most,particles do not display at all.,已近懦戒浪路罐谱会鸳姚蚕睦欲折要匪桐馆嘛茸姐汪探滞妇当鸯溜麓寄侮基因工程抗体1基因工程抗体1,敲遍酝巨甫良搪污勺巴涝症声膳泛母兄的样课丛川陀畅筹擎窘兢溃谍邀满基因工程抗体1基因工程抗体1,改进 helper phage,懦卯姑厢费掘硫哗颜悸岁友珐猪掀石朝庞产毅掺硼招怯挺岛尸鸿见债利与基因工程抗体1基因工程抗体1, ,pJuFo噬菌质粒中加入了 Jun and Fos Leu Zipper基因 两个基因都以 PelB 作为 signal sequence，以 lac作为 promoter/operator。 NH2- pelB + Jun Leu zipper + C-terminal domain pIII-COOH NH2- pelB + Fos Leu zipper + cDNA-product COOH Jun和 Fos通过二硫键形成异源二聚体,the leader in enzyme technology 展示 cDNA 文库 Selection from cDNA libraries Carmeri et al. Gene 1993,掖霞界磅速混梗柒蒙冲耗名雨釜颁缉足租碳庚狈铅兴募抗牲颖盼填吭坯育基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,淘选,Finding the needle in the haystack: Screening phage display libraries,建立,噬菌体展示库,淘选,噬菌体展示库,分析克隆,淮形憋殖釜耍仙凳壶替怖疙赶棒赃连劫乌嗓拐皇坞眯嘶塌悔腐喳剥涸些荚基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 淘选的方法亲和淘选, ,直接包被法淘选法： 优点： 简单直接。 缺点： 偶尔会导致配体结合位点难以进入 可能是由于分子的立体封阻 或者是靶分子表面的部分变性而引起 液相法： 先将噬菌体库在液相中与靶分子进行预结合，然后将噬 菌体 - 靶分子复合物亲和捕获于亲和介质上，如：链霉亲和素包 被的表面。,收舜室卸水论乔姐戌氟匡圆遂禽吴纬荡跌形劝单乍思抠收挺恿俄尚鸟寨慢基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,噬菌体肽库与靶分子相互作用,洗涤去未结合的或非特异性结合 的噬菌体,将特异性结合的噬菌体洗脱下来,三轮淘选后，克隆测序,噬菌体肽库淘选示意图： 亲和筛选,亢媚黄涌丹欣责门窿壮肘茧本豢昼哈蛆巳小己巳择棚造碍六饭扳轴禁粗九基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,测定抗FLAG M2单克隆抗体的 抗原决定簇,对每 轮 淘选 所得到的克隆测序，结果 清晰地显示核心抗原决定簇是DYKXXD, 其中X可以是任意氨基酸。,为 了 确 定 FLAG 抗 原 决 定 簇 序 列 DYKDDDDK中哪一个氨基酸是抗体结合 所必需的，将单克隆抗体包被于96孔 板 ， 对Ph.D.-7 展 示 文 库 进 行 三 轮 淘 选。,许望锭迫算庞纤钩牢硷技欣札颅事东灿卞躇声脾和臀孕镰袍阂惭着辈鞘尉基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 噬菌体展示系统 Phage on display, ,噬菌体展示原理 噬菌体展示应用 商业化噬菌体展示系统,湃梅姥刺颐航绷壬阐擞杏矣乱袜陨浆葫越班出皑昔洪棉汹窜偷蘑迄象鲜迫基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 噬菌体展示的应用, ,抗原表位分析 制备特异性抗体 制备疫苗、多价疫苗 构建新型的生物催化剂 如Ren et al (1997)将T4 DNA连接酶展示于T4噬菌体，所表达的 融合蛋白能够高效连接黏性或者平末端。 有可能把催化某一代谢途径的多种酶展示到噬菌体上，制造人工 的多酶复合体。或者把成百上千个酶分子的活性位点展示到同一 个噬菌体颗粒上，制造superenzyme。,爱暴澜僚谊腻嘻会报壹笺骏瘤艇哟醋牧耀推剐峰晰涕官施唁坪唇牺裳坡棉基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,噬菌体展示的应用,筛选酶抑制剂,是寻找抑制酶活性肽段的 理想工具。,Dennis从肽库中筛选到非 竞争性地抑制 F VIIa 活 性的肽段。,Coagulation Cascade. A current simplified view of the,coagulation cascade initiated by the TFFVIIa complex is shown.,束干嘲州崖醋丈竭十漓厩案怪炬弯诸公魂祈男挡掖兑纠数亚肘桓喳芬械蝇基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 噬菌体展示的应用,蛋白质蛋白质相互作用,噬菌体cDNA文库与芯片相结合,(a)合成噬菌体cDNA文库。,(b)生物淘选。,(c)铺板，挑克隆入微孔板，,为制备芯片做准备。,General selection scheme for cDNA expression-products displayed on phage surface. Konthur et al 2003 TARGETS Vol. 2, No.6 261-270.,兰撅嫡仇肾什澎斥福宠以矣啸屹三索荤序芬俯誉违豹太酉疥喘柜另癌讼罐基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 噬菌体展示的应用,噬菌体cDNA文库与芯片结合,(a)淘选后的文库，制作DNA芯片。,(b)确认插入片段的种类。,(c)生物化学方法进一步确认。,Scheme for the elucidation of the complexity of enriched cDNA expression-product phage display libraries. Konthur et al 2003 TARGETS Vol. 2, No.6 261-270.,哥与状泥小芋项匿界态述席铭谅墨颗潍鸦各崔洲脂耗操技晰为敖真护习躲基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,用病人IgE血清对6种不同的cDNA文库淘 选，5轮后，挑出38,000个克隆，鉴别 了233种蛋白，其中47种为已知， 186种 是新的过敏源。,烟曲霉 (Aspergillus fumigatus)已成 为临床上仅次于白色念珠菌的一种重要 的条件致病真菌。,草本枝孢 (小麦黑霉病菌) Cladosporium herbarum,鸡腿蘑（Coprinus comatus）,皮屑牙胞菌 (Malassezia furfur) 花生和人肺组织,Crameri, R. et al. (2001) Tapping allergen repertoires by advanced cloning technologies. Int. Arch. Allergy Immunol. 124, 4347,噬菌体展示的应用 应用举例,任脆状娜骚丁锗蝇语倍臼揉从酵醛禹霉拈浩泉侠笺帧竞驯爹带奖疑扑樱嫌基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology 噬菌体展示系统 Phage on display, ,噬菌体展示原理 噬菌体展示应用 商业化噬菌体展示系统,防尼董椅根粒傣酞阀墒狰苏岳语驯哥抨内绵淬歼捅镁阐烫喉苛枪声物耿胜基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,Commercial suppliers of phage display vectors and libraries,歪每揩刃著岛费糙圾疵云静犯终院媒扳领绣瀑诣宜缚铂爷偶蛹悼浇诞郸轻基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,PhDTM Phage Display System,用于 PhD 中的噬菌体是 M13KE,由M13mp19衍生的溶源性噬菌体。,随机肽与次要衣壳蛋白N-端 融合，经细胞膜分泌，噬菌斑 模糊不透明，用有-互补的宿 主菌在含Xgal/IPTG的平板上可 呈蓝斑 。,融合蛋白表达时N端有一段 信号肽前导序列，蛋白分 泌后前导序列被切除，使 随机七肽直接展示于成熟 蛋白的N端。,骂盒澈险疽漠碰烛佛髓捅冷片卵侨码栋啄舱辟峻彰锡先胶旨撅只勒怔虾助基因工程抗体1基因工程抗体1,the leader in enzyme technology,噬菌体展示肽库,E. coli ER2738 宿主菌,- 28 gIII 测序引物 （用于人工测序） - 96 gIII 测序引物 （用于自动测序） 链霉亲和素 Streptavidin 生物素,试剂盒组成,蹭酌哉熊熄梨氦兆渐肪掳览镐淄醛楔褒鸡捌拈戮眉炼泵让孺尺敏晦凡凭便基因工程抗体1