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单克隆抗体制备的更新与杂交瘤技术协议

期刊:Methods in Molecular BiologyDOI:10.1007/978-1-0716-2014-4_6

本文属于类型b,即方法学论文,主要介绍单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAbs)生成的技术更新与标准化操作流程。以下是详细报告:


作者及发表信息

本文由Ahmed Muhsin, Roberto Rangel, Long Vien, Laura Bover(均来自美国University of Texas–M.D. Anderson Cancer Center的单克隆抗体核心设施实验室)撰写,收录于Florencia McAllister主编的书籍《Cancer Immunoprevention: Methods and Protocols》(*Methods in Molecular Biology*系列,卷2435),2022年出版。


主题与背景

本文聚焦杂交瘤技术(hybridoma technology)的优化与标准化流程,旨在为科研人员提供一套可重复、高效的mAbs生成方案。1975年,Cesar Milstein和Georges Köhler发明的杂交瘤技术通过融合B细胞与骨髓瘤细胞,实现了单一抗体克隆的无限生产,推动了抗体药物(如抗癌药物Rituximab、Trastuzumab)的临床应用。尽管近年涌现了噬菌体展示(phage display)、单B细胞克隆等新技术,杂交瘤技术仍是mAbs的主要来源,因其跨越物种屏障的能力天然免疫细胞功能的保留


核心内容与论据

1. 杂交瘤技术的优势与适用性

  • 论据
    • 杂交瘤技术可生成高特异性、高亲和力的mAbs,适用于治疗(如抗癌、自身免疫病)、诊断(如ELISA、流式细胞术)及基础研究(如蛋白定位)。
    • 对比其他技术(如噬菌体展示),杂交瘤技术无需复杂设备,适合中小型实验室。
    • 文中列举了实验室10年内成功生成350余种抗体的案例,印证其可靠性。

2. 关键实验流程的标准化

  • 免疫原设计
    • 抗原类型包括肽段-KLH偶联物(keyhole limpet hemocyanin,钥孔戚血蓝蛋白)、重组蛋白、过表达目标蛋白的细胞(如L细胞)或全肿瘤细胞。
    • 免疫策略:根据应用目标(如治疗性抗体需靶向特定表位),设计定制化免疫方案。例如,针对细胞表面蛋白的抗体需使用完整细胞免疫。
  • 动物免疫与杂交瘤生成
    • 动物模型:常用BALB/c小鼠,若目标蛋白与小鼠同源性强,则选用NZBWF1/J小鼠或基因敲除(KO)小鼠。
    • 免疫程序:详细描述足垫(foot-pad)和皮下(subcutaneous)注射的剂量、时间表(如5次基础免疫+3次加强免疫),并通过血清滴定监测免疫反应。
    • 细胞融合:使用PEG 1450(聚乙二醇)融合脾细胞或淋巴结B细胞与SP2/0骨髓瘤细胞,HAT(hypoxanthine-aminopterin-thymidine)培养基筛选杂交瘤。

3. 高通量筛选与自动化技术的整合

  • 论据
    • 传统筛选:通过ELISA(酶联免疫吸附试验)检测抗体结合活性,包括肽段/蛋白包被ELISA和细胞-ELISA(cell-ELISA)。
    • 自动化技术:引入ClonePix 2机器人(Molecular Devices),通过荧光标记抗体自动挑选阳性杂交瘤克隆,提升通量(对比手动筛选效率提高5倍)。
    • 文中强调,自动化设备非必需,小型实验室可通过单克隆挑取(single-colony pickup, SCP)技术实现同等质量。

4. 抗体功能验证与临床应用潜力

  • 论据
    • 功能验证:包括免疫组化(IHC)、Western blot(WB)、流式细胞术(FACS)及阻断/激动活性测试。例如,抗OX40抗体通过阻断调节性T细胞(Treg)功能增强效应T细胞活性(Voo et al., 2013)。
    • 治疗应用:列举抗IL-1β抗体(Canakinumab)通过抑制炎症通路预防肺癌的临床试验(NCT04789681),证实mAbs在癌症免疫预防(cancer immunoprevention)中的价值。

意义与价值

  1. 方法论贡献:提供了一套从抗原设计到抗体纯化的标准化流程,尤其适合资源有限的实验室。
  2. 临床转化:文中案例(如抗MFAP5抗体增强卵巢癌化疗敏感性,Yeung et al., 2019)凸显mAbs在治疗中的潜力。
  3. 技术普适性:流程可适配不同物种(大鼠、兔)和抗原类型(肽段、细胞表面蛋白),扩展了应用场景。

亮点

  • 操作细节:如足垫注射的细胞悬液制备、RSCM(rat supplement conditioned media)自制方法等,均为实验室经验总结。
  • 灵活性与严谨性:既保留传统步骤(如手动SCP),又引入高通量技术,平衡成本与效率。
  • 跨学科应用:涵盖基础研究(如免疫检查点分子表征)到临床治疗(如CAR-T细胞疗法中的scFv片段设计)。

本文不仅是一份技术手册,更通过案例论证了杂交瘤技术在抗体开发中的不可替代性,为癌症免疫治疗等领域提供了实用工具。

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