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噬菌体展示文库及噬菌体展示技术对肿瘤学的贡献

发表时间:2023-07-26

1985年噬菌体展示技术出现以来,在丝状噬菌体表面展示的抗体库已被用于识别多种不同目的的特异性结合物,包括识别肿瘤。噬菌体展示技术是一种高通量技术,可筛选数十亿随机融合抗体,这些抗体几乎可以针对癌细胞表面或细胞内的任何靶点,甚至是患者血清中发现的可溶性标志物。许多噬菌体展示衍生的针对重要肿瘤标志物的结合物已被鉴定越来越多的抗体被广泛应用于肿瘤研究及临床的各个环节。

用于分子诊断和疾病的单克隆抗体
广泛应用于抗原检测和人类疾病的抗体因其高度特异性和低毒性使成为了极具前景的医药商品。实际上,它们是仅次于疫苗的第二大临床开发生物药品类别。自1997年FDA批准首个抗体药——抗cd20嵌合抗体利妥昔单抗以来,利妥昔单抗已成为许多非霍奇金淋巴瘤治疗策略的组成部分。
单克隆抗体通常通过用抗原免疫实验动物(如小鼠)获得,筛选得到一株产生特异性抗体的杂交瘤。杂交瘤技术是最常用的单克隆抗体制备技术之一,但由于实验动物免疫系统存在偏差,这限制了获得针对保守哺乳动物蛋白的高亲和力抗体的能力。尤其是在应用于针对人类的治疗性抗体的领域,这些蛋白质的异源性通常使它们对人类具有免疫原性,从而引发HAMA反应(人类抗小鼠抗体)。
抗体人源化绕开了这一瓶颈,通过用人框架同源序列替换小鼠序列来最大限度地减少HAMA应答。人源化抗体已成为当今许多疾病治疗的现实,包括癌症的治疗和诊断。然而,一些应用可能会受到其分子大小的限制。它们对组织(如实体瘤)的穿透性较差,并且通过空间约束与某些分子表面的功能重要区域结合较差或不结合。抗体片段,如Fab(片段抗原结合),scFv(单链可变片段)是减少抗体大小和增加其渗透到组织的替代方案,纳米抗体的出现完美解决了这一难题。
构建和筛选丝状噬菌体表面人源抗体组合文库是获得人源抗体及其片段的适宜方法。这些文库可以是合成的,也可以从人类患者的库中获得,结合物的选择是针对之前定义的配体,从而产生完全人源性抗体片段,理论上的免疫原性低于鼠源或人源化抗体片段。抗体噬菌体展示技术为研究、诊断和治疗提供了大量的人源重组抗体。2003年,FDA批准了第一种噬菌体展示抗体阿达木单抗(Adalimumab)用于类风湿性关节炎。目前,它还广泛用于银屑病、关节炎、强直性脊柱炎和克罗恩病。接下来我们将主要梳理来自幼稚细胞或免疫文库的Fab、scFv、sdAb或其他抗体片段的例子。
抗体噬菌体展示库
噬菌体展示技术由George P.Smith于1985年提出,描述外源肽在噬菌体颗粒表面的呈现。这是基于观察到,来自Inoviridae家族的噬菌体(M3,fd,fl)经过适当包装,即使在外源肽与其衣壳蛋白融合的情况下仍保持感染性。通过基因操作获得噬菌体展示文库。数以亿计的肽、蛋白变体、抗体片段编码基因被克隆到一个融合到丝状噬菌体外壳蛋白(pIII或pVIII)基因5'的载体中。这些噬菌体库被用来转化细菌,这些细菌也会被辅助噬菌体感染。辅助噬菌体感染使病毒颗粒在其表面显示融合蛋白。由于外壳蛋白仅为展示肽提供锚定,因此不应干扰其结构,并允许肽及其相应基因的亲和纯化。这一原理也适用于抗体片段在丝状噬菌体表面的呈递

可以采用不同的策略获得抗体组合噬菌体展示文库。根据人类可变轻库(VL)和可变重库(VH)构建了一些合成或半合成文库。最常用的是Griffin-1文库,它由体内使用的大部分人类VH和VL基因片段组成,使用合成的寡核苷酸产生更多的CDR3多样性(半合成),以及Tomlinson I文库,它由单一的人类框架组成,多样性包含在VH和VL结构域的18个氨基酸位置,主要位于抗原结合位点(合成)。在这两个库中,抗体均显示为scFvs。从这些文库中获得了几种人抗体,单独或联合用于生物淘洗工艺。另一种策略是通过扩增一个或多个个体的可变基因库来构建文库。为此,我们使用了覆盖所有V基因家族的引物,文库由VL和VH链编码基因随机组合而成。同样,抗体编码基因被组装成Fab或scFv抗体片段。从理论上讲,每个克隆都编码一个特定的抗原结合位点,该位点来自于通过人工结构域外推原始结构域而增加的自然结构域。
噬菌体展示技术总体方案
通过mRNA提取、cDNA克隆到噬菌体载体和噬菌体增殖的方法建立噬菌体展示文库;
生物筛选:在几轮筛选过程中,对肿瘤细胞的亲和性驱动靶特异性结合物的富集。
淘选过程在体外模拟了B细胞克隆筛选系统,方法是特异性富集具有所需特异性抗体的噬菌体颗粒。在建库过程中,确保库的多样化是很重要的,因此库的大小对于尝试为任何特定抗原选择结合形式的有效性是至关重要的。组合抗体库可以从免疫或未免疫的供体中构建。可选择提供针对不同类型抗原的高亲和力抗体:半抗原、蛋白质、多肽和碳水化合物
筛选方法大多基于4个主要步骤:制备噬菌体展示文库,吸附特异性结合噬菌体,去除非特异性或低亲和力噬菌体,回收目标结合物,细菌感染后再扩增,进行下一轮筛选。筛选过程导致噬菌体与所选的纯或不纯抗原特异性结合的顺序富集。这些筛选步骤将重复3-5次,直到鉴定出高特异性/亲和力的结合


参考文献:
Chinestra, P.; Lajoie-Mazenc, I.; Faye, J.C.; Favre, G. Use of phage display for the identification of molecular sensors specific for activated Rho. Meth. Mol. Biol 2012, 827, 283–303. [Google Scholar]
Glokler, J.; Schutze, T.; Konthur, Z. Automation in the high-throughput selection of random combinatorial libraries—Different approaches for select applications. Molecules 2010, 15, 2478–2490. [Google Scholar]
Pereira, S.; Maruyama, H.; Siegel, D.; van Belle, P.; Elder, D.; Curtis, P.; Herlyn, D. A model system for detection and isolation of a tumor cell surface antigen using antibody phage display. J. Immunol. Meth 1997, 203, 11–24. [Google Scholar]
Carmela Dantas-Barbosa;Marcelo De Macedo Brigido; andAndrea Queiroz Maranhao;Antibody Phage Display Libraries: Contributions to Oncology.Int. J. Mol. Sci. 2012, 13(5), 5420-5440;
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