这篇文献为一项原始研究报告，题为《Isolation of Antibody by Polymer Microspheres Embedded with E. coli Displaying IgG-Binding Domain》，发表于《Journal of Chromatography B》期刊，2023年7月20日。本文由余毅、龚俊鹏、施科凡、梅建峰、应国庆与吴树江等人共同完成，研究单位为浙江工业大学药学学院与杭州百特生物科技有限公司。
抗体药物作为治疗各种疾病的重要手段，具有强大的靶向性、高特异性和较少的副作用，已成为全球制药行业的重要组成部分。随着生物技术的发展，抗体的表达水平已经达到较高的水平，然而，抗体的下游纯化工艺依然进展缓慢，生产成本难以降低，成为大规模抗体生产的主要限制因素。目前，蛋白A亲和色谱技术仍然是抗体纯化中最为广泛使用的技术，其对抗体Fc区域具有高特异性，但由于蛋白A介质成本较高，并且涉及重组蛋白构建、表达、分离和偶联等一系列复杂工艺，因此需要开发新的抗体纯化介质以满足下游生产力和成本要求。
本研究的目标是通过使用聚合物微球（聚乙烯醇/海藻酸钠复合微球）嵌入显示IgG结合域的改造大肠杆菌（E. coli），实现抗体的高效分离。研究中展示的ZZ蛋白（抗体Fc结合域）在大肠杆菌表面成功显示，并通过该蛋白进行抗体的特异性吸附与分离，旨在提供一种低成本、制备简便、效率适中的抗体分离新方法。
研究过程中，作者设计并实施了多个实验步骤，以验证嵌入聚合物微球中的大肠杆菌是否能高效地分离抗体。以下为研究的主要步骤：
ZZ蛋白的表达与大肠杆菌表面展示
研究者从NCBI数据库获取了ZZ蛋白基因序列，并通过基因克隆技术将其与载体蛋白LppOmpA融合，构建了重组表达质粒pet28a-lppompa-zz。该质粒转化到大肠杆菌BL21（DE3）中，经过IPTG诱导表达，成功获得了目标蛋白。通过SDS-PAGE分析验证了ZZ蛋白的表达情况。该步骤确保了目标蛋白的高效表达，为后续的抗体分离实验奠定了基础。
聚合物微球的制备与表征
在聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）的水溶液中，研究者加入了热灭活的重组大肠杆菌溶液，采用乳化交联法制备了嵌入大肠杆菌的PVA/SA复合微球。微球的粒径分布通过激光粒度分析仪进行测量，结果表明微球粒径在47.37 μm到252.44 μm之间，且具有均匀的颗粒分布。此外，扫描电子显微镜（SEM）观察显示微球表面和内部呈现出具有孔隙结构的三维网络，适合蛋白通过孔隙进行吸附。
抗体的吸附特性与动力学研究
通过加入不同浓度的FITC标记的IgG溶液，研究者考察了PVA/SA复合微球对IgG的吸附特性。结果显示，嵌入重组大肠杆菌的微球能够有效吸附IgG，并且表现出优异的特异性吸附性能。在静态吸附实验中，数据拟合表明Langmuir模型比Freundlich模型更适合描述IgG的吸附等温线。进一步的动力学研究表明，IgG的吸附过程符合伪一级动力学方程，表明该过程是一个单层吸附过程。
抗体的洗脱与再生性研究
通过调整溶液的pH值，研究者发现，在pH 7.2的条件下，微球能够达到饱和吸附，而在pH 3.0的溶液中则可实现高效的抗体洗脱，洗脱率可达84.3%。此外，经过五轮吸附和洗脱循环后，微球的IgG吸附能力仍能保持在80%以上，表明该微球材料具有良好的再生性能。
从小鼠腹水中分离IgG
最后，研究者使用自制的亲和色谱柱将小鼠腹水样品加载到含有微球的柱中，采用PBS缓冲液平衡柱床后，通过甘氨酸-HCl缓冲液进行抗体的洗脱。结果表明，洗脱峰中的蛋白经SDS-PAGE分析后显示出与抗体相符的两条带，分子量分别为25 kDa和55 kDa。最终，抗体的纯度为86.7%，产率为83.5%，表明该方法在实际应用中的可行性和有效性。
本研究的主要成果包括：
本研究提出了一种新型的抗体分离方法，通过将ZZ蛋白展示在大肠杆菌表面，并将其嵌入PVA/SA复合微球中，成功地实现了抗体的高效分离。该方法具有低成本、操作简便的特点，且不需要传统的重组蛋白构建、表达、纯化和偶联等繁琐过程。研究表明，嵌入微球中的大肠杆菌能够特异性地吸附抗体，并且该材料具有良好的再生性能。通过这一创新性的方法，可以有效地降低抗体分离过程的成本，提高抗体纯化的效率，为抗体药物的生产提供了一种新的解决方案。
本研究在抗体分离技术方面取得了显著进展，具有较高的学术价值和应用前景，尤其是在大规模抗体生产和工业化应用中具有广泛的应用潜力。