傳統(tǒng)的抗體發(fā)現(xiàn)如同一場馬拉松:構(gòu)建、轉(zhuǎn)染、表達、純化、檢測……周期長達數(shù)周甚至數(shù)月,而且通量有限,對于難表達的抗體或毒性蛋白表達成功率低。此外,許多潛在的高活性抗體因表達量不足而被誤判為“陰性",導(dǎo)致候選分子的流失。
而無細胞蛋白表達(CFPS)技術(shù),則為抗體篩選創(chuàng)造了“超高速通道",將傳統(tǒng)以“周"、“月"為單位的流程,壓縮至以“天"計算。
結(jié)合已有文獻研究,CFPS在抗體篩選中展現(xiàn)出兩大核心優(yōu)勢:
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高產(chǎn)量與高活性并存
Gang等人利用大腸桿菌的無細胞合成系統(tǒng)(OCFS:一種CFPS技術(shù)),成功合成了正確折疊、具備完整功能的無糖基化全長曲妥珠單抗,并且與哺乳動物細胞生產(chǎn)的抗體具有同等的抗原結(jié)合親和力。
這些抗體在標(biāo)準(zhǔn)生物反應(yīng)器中批量快速生產(chǎn),數(shù)小時內(nèi)可線性擴展,其產(chǎn)量可達百mg/L,規(guī)模變化超過 100 萬倍,證明其可作為從抗體發(fā)現(xiàn)到臨床前開發(fā)的無縫銜接平臺[1]。

圖1:OCFS系統(tǒng)示意圖
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極速篩選,效率倍增
基于CFPS的集成化平臺,可實現(xiàn)從DNA模板組裝、蛋白合成到結(jié)合活性檢測的全流程自動化,Hunt等人在針對SARS-CoV-2 spike蛋白的測試中,不到24小時內(nèi)完成數(shù)百個抗體的表達與功能評估,成功識別出所有已獲緊急使用授-權(quán)(EUA)的中和抗體,并發(fā)現(xiàn)了新的候選分子。相比傳統(tǒng)方法數(shù)周的周期,效率提升數(shù)十倍[2]。

圖2:快速無細胞抗體篩選工作流程
Ojima-Kato等人開發(fā)了一種高通量、低成本的單抗抗體篩選方法 ——“Ecobody",通過將單B細胞篩選與CFPS技術(shù)相結(jié)合,在2個工作日內(nèi)完成了從免疫動物B細胞到抗原結(jié)合片段(Fab)篩選與評價的全流程,相較于傳統(tǒng)方法,速度有了數(shù)量級的提升[3]。

圖3:利用CFPS從單B細胞中快速篩選單克隆抗體的Ecobody技術(shù)
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成功案例
珀羅汀生物(PLD Technology)成功建立高通量無細胞蛋白表達工作站,日篩抗體三千個,自動合成無人工!
抗體篩選告別以周甚至月為周期。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CFPS系統(tǒng)支持多條肽鏈的自主組裝,可實現(xiàn)VHH、scFv等抗體分子以及全長抗體IgG的上清可溶表達。ELISA實驗結(jié)果表明,我司表達的抗體具備高免疫活性。

圖:某IgG與Fab片段SDS-PAGE圖及其ELISA活性(CFPS)
Yin, Gang et al. “Aglycosylated antibodies and antibody fragments produced in a scalable in vitro transcription-translation system." mAbs vol. 4,2 (2012): 217-25. doi:10.4161/mabs.4.2.19202
Hunt, Andrew C et al. “A rapid cell-free expression and screening platform for antibody discovery." Nature communications vol. 14,1 3897. 3 Jul. 2023, doi:10.1038/s41467-023-38965-w.
Ojima-Kato, Teruyo et al. “Ecobody technology: rapid monoclonal antibody screening method from single B cells using cell-free protein synthesis for antigen-binding fragment formation." Scientific reports vol. 7,1 13979. 25 Oct. 2017, doi:10.1038/s41598-017-14277-0.
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