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模擬雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng),以分離溫度選擇性抗PEG抗體

更新時(shí)間:2021-03-04      點(diǎn)擊次數(shù):3640

模擬雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng),以分離溫度選擇性抗PEG抗體

tandfonline抗體類別和結(jié)合特性的修飾通常需要克隆抗體基因,抗體文庫(kù)構(gòu)建,噬菌體或酵母展示以及重組抗體表達(dá)。在這里,我們描述了一種通過(guò)模仿分泌抗體的雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng)來(lái)生成具有改變的抗原結(jié)合和重鏈同型抗體的“無(wú)克隆”替代方法。這是通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)和激活誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶(AID)的可控表達(dá)以在抗體基因中產(chǎn)生體細(xì)胞超突變和類別轉(zhuǎn)換重組以及雜交瘤細(xì)胞的高通量熒光激活細(xì)胞分選(FACS)以檢測(cè)改變的抗體結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的特性。從單個(gè)已建立的雜交瘤克隆開(kāi)始,我們分離了與低溫結(jié)構(gòu)的聚乙二醇(PEG)結(jié)合的突變抗體,聚乙二醇是一種廣泛用于納米技術(shù),生物技術(shù)和制藥業(yè)的聚合物。AID感染的雜交瘤細(xì)胞的FACS還有助于快速鑒定單克隆IgM與單克隆IgG的類別轉(zhuǎn)換變體。模仿雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng)可提供一種鑒定和分離具有改變的結(jié)合特性和類別轉(zhuǎn)換重鏈的抗體的通用方法,而無(wú)需進(jìn)行DNA庫(kù)構(gòu)建,抗體工程和重組蛋白表達(dá)。AID感染的雜交瘤細(xì)胞的FACS還有助于快速鑒定單克隆IgM與單克隆IgG的類別轉(zhuǎn)換變體。模仿雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng)可提供一種鑒定和分離具有改變的結(jié)合特性和類別轉(zhuǎn)換重鏈的抗體的通用方法,而無(wú)需進(jìn)行DNA庫(kù)構(gòu)建,抗體工程和重組蛋白表達(dá)。AID感染的雜交瘤細(xì)胞的FACS還有助于快速鑒定單克隆IgM與單克隆IgG的類別轉(zhuǎn)換變體。模仿雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng)可提供一種鑒定和分離具有改變的結(jié)合特性和類別轉(zhuǎn)換重鏈的抗體的通用方法,而無(wú)需進(jìn)行DNA庫(kù)構(gòu)建,抗體工程和重組蛋白表達(dá)。

 

介紹

單克隆抗體(mAb)由于具有很高的特異性和親和力,因此在醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)中起著重要的作用。優(yōu)雅誘變和工程策略已經(jīng)被開(kāi)發(fā),以改變抗體的抗原結(jié)合性質(zhì),包括互補(bǔ)決定區(qū)(CDR)誘變,1,2易錯(cuò)PCR 3和DNA改組。4并行開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大的酵母和哺乳動(dòng)物抗體展示系統(tǒng),以提高抗體性能。5,6這些方法,但是,可以是技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性,耗時(shí)和昂貴的,在很大程度上制約著這些技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和公司設(shè)有專門的設(shè)施和專業(yè)知識(shí)。

在哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)中,骨髓中的祖B細(xì)胞(pro-B細(xì)胞)和前體B細(xì)胞(pre-B細(xì)胞)在重鏈基因座進(jìn)行VDJ基因片段重排,然后在輕鏈基因座處進(jìn)行V L基因重排產(chǎn)生主要的B細(xì)胞受體庫(kù)。7 B細(xì)胞在生發(fā)中心與同源抗原的接觸以及T濾泡輔助細(xì)胞提供的膜結(jié)合信號(hào)和分泌信號(hào)的接觸,通過(guò)誘導(dǎo)活化誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶(AID)依賴性胞苷脫氨作用,導(dǎo)致體細(xì)胞超突變(SHM),隨后通過(guò)容易出錯(cuò)的DNA修復(fù),在成中心細(xì)胞B細(xì)胞的免疫球蛋白基因的V區(qū)引入點(diǎn)突變。8,9在生發(fā)中心暗區(qū)快速分裂的成纖維細(xì)胞遷移至亮區(qū),成為中心細(xì)胞,表達(dá)表面免疫球蛋白并競(jìng)爭(zhēng)濾泡樹(shù)突狀細(xì)胞上有*的抗原(圖1A)。展示具有更高親和力的抗體的中心細(xì)胞優(yōu)先與抗原相互作用,并存活下來(lái)遷移回暗區(qū)以進(jìn)一步增殖和SHM。多輪SHM和選擇加上AID介導(dǎo)的重鏈類別開(kāi)關(guān)重組(CSR),導(dǎo)致B細(xì)胞分泌高親和力IgG,IgA和IgE抗體。10

圖1.體外模擬生發(fā)中心反應(yīng)。(A)在生發(fā)中心的中心母細(xì)胞B細(xì)胞迅速增殖并表達(dá)活化誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶(AID)以啟動(dòng)免疫球蛋白體細(xì)胞超突變(SHM)和類別轉(zhuǎn)換重組(CSR)。成功競(jìng)爭(zhēng)亮區(qū)中的限制性抗原的B細(xì)胞可能會(huì)經(jīng)歷多輪SHM和選擇,導(dǎo)致生成分泌高親和力IgG抗體的漿細(xì)胞。(B)可以通過(guò)以下方法模擬生發(fā)中心反應(yīng):將AID基因慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)到雜交瘤細(xì)胞中,然后用熒光標(biāo)記的抗原進(jìn)行多輪選擇,然后進(jìn)行細(xì)胞擴(kuò)增以允許免疫球蛋白基因的SHM和CSR,從而形成雜交瘤克隆,該克隆分泌抗體所需的特性。

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先前的研究已經(jīng)優(yōu)雅地證明了雜交瘤細(xì)胞中AID的異位表達(dá)可以誘導(dǎo)抗體的SHM和CSR。11,12在這里,我們尋求這些觀察直接在抗體分泌雜交瘤細(xì)胞(延伸到模擬生發(fā)中心反應(yīng)圖1B)。因此,我們?cè)陔s交瘤細(xì)胞中表達(dá)了小鼠AID基因,以誘導(dǎo)SHM和CSR。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的細(xì)胞擴(kuò)增和SHM之后,我們通過(guò)將雜交瘤細(xì)胞與熒光標(biāo)記的抗原一起孵育,并通過(guò)雜交瘤細(xì)胞的高通量熒光激活細(xì)胞分選(FACS)選擇了所需的變異體,從而模擬了中心細(xì)胞對(duì)抗原的競(jìng)爭(zhēng)(圖1B)。

我們研究了這種策略,以分離與優(yōu)先在4°C形成的PEG構(gòu)象結(jié)合的抗體。PEG是具有重復(fù)的亞乙二醇單元的聚合物[HO-(CH 2 -CH 2 -O)n -H]。PEG的共價(jià)鍵合(PEGylation)在制藥和生物技術(shù)行業(yè)中廣泛用于通過(guò)增加藥物溶解度,減少腎臟清除率,延長(zhǎng)血清半衰期,減少吞噬作用來(lái)改善小分子,核苷酸,肽,蛋白質(zhì)和納米顆粒的藥代動(dòng)力學(xué)特性。吞噬細(xì)胞并減少蛋白水解降解。13先前的研究表明,PEG構(gòu)象可能是溫度依賴性的,在較低的溫度下優(yōu)先存在于紗布結(jié)構(gòu)中,而在較高的溫度下則具有反式構(gòu)象。14,15然而,在不同溫度下不同PEG構(gòu)象直接證據(jù)仍然是難以捉摸的。

在這里,我們顯示可以在抗PEG雜交瘤中分離出在4°C優(yōu)先結(jié)合PEG的mAb。我們還證明了雜交瘤細(xì)胞中IgM對(duì)IgG抗體的快速CSR。該方法學(xué)可能代表一種通用策略,可通過(guò)“按需” SHM和CSR增強(qiáng)抗體特性,而無(wú)需進(jìn)行抗體工程和重組蛋白表達(dá)。

結(jié)果

表面抗體可用于鑒定抗原特異性雜交瘤細(xì)胞

原始B細(xì)胞在其表面表達(dá)具有相同氨基酸序列和抗原特異性的抗體的多個(gè)拷貝??乖碳げ⒎只癁闈{細(xì)胞后,通過(guò)RNA剪接和初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物的加工將膜抗體轉(zhuǎn)化為分泌的抗體,以去除疏水性跨膜錨。但是,RNA剪接在雜交瘤細(xì)胞中可能是不完整的,這將促進(jìn)選擇具有改變的結(jié)合特性的抗體。因此,我們使用免疫熒光染色來(lái)檢測(cè)活雜交瘤細(xì)胞質(zhì)膜上的免疫球蛋白。所有測(cè)試的分泌抗體的雜交瘤細(xì)胞,包括分泌IgG 1,IgG 2a,IgG 2b,IgG 3,與不表達(dá)免疫球蛋白的FO骨髓瘤細(xì)胞相比,IgM和IgM抗體在其表面顯示中等至高水平的膜免疫球蛋白(圖2A)。膜免疫球蛋白對(duì)雜交瘤細(xì)胞的功能活性通過(guò)用生物素化的聚乙二醇(PEG)或β-葡萄糖醛酸苷酶標(biāo)記Alexa Fluor 647-綴合的鏈霉親和素標(biāo)記3.3(抗PEG)和7G8(抗β-葡萄糖醛酸糖苷酶)雜交瘤細(xì)胞來(lái)檢查。 。3.3雜交瘤細(xì)胞特異性結(jié)合PEG但不結(jié)合β-葡萄糖醛酸苷酶,而7G8雜交瘤細(xì)胞結(jié)合β-葡萄糖醛酸苷酶但不結(jié)合PEG(圖2B),表明膜免疫球蛋白顯示出預(yù)期的抗原結(jié)合特異性。為了研究基于表面免疫球蛋白抗原結(jié)合的雜交瘤細(xì)胞高通量FACS是否可行,將7G8(抗β-葡糖醛酸糖苷酶)和3.3(抗PEG)雜交瘤細(xì)胞(99:1比例)的混合物染色,生物素化的PEG,然后與Alexa Fluor 647偶聯(lián)的抗生蛋白鏈菌素孵育??梢郧宄貐^(qū)分兩個(gè)不同的細(xì)胞群,對(duì)應(yīng)于輸入的7G8細(xì)胞和3.3個(gè)細(xì)胞的比例(圖2C,左圖)。收集結(jié)合PEG的雜交瘤細(xì)胞并培養(yǎng)5天。對(duì)擴(kuò)增的雜交瘤細(xì)胞的分析表明它們可以結(jié)合PEG(圖2C,右圖),表明有效選擇了3.3種抗PEG雜交瘤細(xì)胞。我們得出結(jié)論,分泌抗體的雜交瘤細(xì)胞在其表面上顯示出足夠的功能性免疫球蛋白,以允許鑒定和分離抗原特異性雜交瘤細(xì)胞。

圖2.雜交瘤細(xì)胞上的膜免疫球蛋白分析。(A)在用山羊抗小鼠Ig和兔抗山羊FITC染色細(xì)胞后,通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)在雜交瘤和FO骨髓瘤細(xì)胞上的膜結(jié)合免疫球蛋白。(B)在流式細(xì)胞儀上用生物素化的PEG或β-葡糖醛酸糖苷酶抗原,然后用Alexa Fluor 647-綴合的鏈霉親和素,在3.3抗-PEG和抗β-葡糖醛酸糖苷酶7G8雜交瘤細(xì)胞上檢測(cè)膜免疫球蛋白的功能性抗原結(jié)合。(C)以0.5:1生物素-PEG和Alexa Fluor 647-綴合的鏈霉親和素對(duì)以99:1比例混合的7G8抗-β-葡萄糖醛酸苷酶和3.3抗-PEG雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行染色。用熒光激活的細(xì)胞分選儀收集結(jié)合生物素-PEG的雜交瘤細(xì)胞(左圖),培養(yǎng)5天,然后用生物素-PEG和Alexa Fluor 647-鏈霉親和素染色(右圖)。

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SHM的可控誘導(dǎo)

我們構(gòu)建了組成型和誘導(dǎo)型載體,以允許在雜交瘤細(xì)胞中激活誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶(AID)的可控表達(dá)。一旦鑒定出具有所需特征的抗體變體,就將這些載體設(shè)計(jì)為促進(jìn)AID表達(dá)的終止。甲loxP位-flanked組成型表達(dá)盒(的pCMV-AID-loxP序列)(圖3A)被用于通過(guò)慢病毒感染穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)3.3抗-PEG雜交瘤細(xì)胞,使3.3 / loxP位-aid細(xì)胞。如eGFP報(bào)告蛋白的熒光所示,AID在3.3 / loxP -AID細(xì)胞中表達(dá)(圖3B,左側(cè)面板)。為了測(cè)試是否可以“按需”停止AID的表達(dá),通過(guò)DNA電穿孔將pLM-mCherry-P2A-Cre質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到3.3 / loxP -AID細(xì)胞中。如通過(guò)mCherry表達(dá)可見(jiàn),約23%的細(xì)胞表達(dá)Cre重組酶,對(duì)應(yīng)于顯示出降低的eGFP表達(dá)的細(xì)胞群(圖3B,中間圖),表明AID基因盒的缺失。可以通過(guò)FACS輕松分離eGFP陰性細(xì)胞(圖3B,右圖)。mCherry是瞬時(shí)表達(dá)的,因此在這些細(xì)胞中不再可檢測(cè)到。為了確認(rèn)AID基因的CRE依賴性缺失,從3.3細(xì)胞,3.3 / loxP -AID細(xì)胞或分選的Cre感染的3.3 / loxP制備的總細(xì)胞裂解液通過(guò)SDS-PAGE分離-AID細(xì)胞,并使用抗HA抗體通過(guò)Western印跡上的C端血凝素(HA)表位標(biāo)簽序列檢測(cè)AID。在3.3 / loxP -AID細(xì)胞中檢測(cè)到AID蛋白,但在Cre處理的3.3 / loxP -AID細(xì)胞中不存在AID蛋白(圖3C),這表明AID可以通過(guò)Cre重組酶介導(dǎo)的雜交瘤細(xì)胞缺失而穩(wěn)定表達(dá)并有條件地沉默。

圖3. AID的可控制表達(dá)。(A)pCMV-AID- loxP載體的示意圖。CMV立即早期啟動(dòng)子之后是小鼠激活誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶(AID)基因,HA表位標(biāo)簽,弗林蛋白酶/ 2A肽(F2A)雙順?lè)醋颖磉_(dá)接頭和eGFP報(bào)告基因。AID盒兩側(cè)有兩個(gè)loxP模體,用于Cre重組酶介導(dǎo)的基因切除。(B)在穩(wěn)定表達(dá)pCMV-AID- loxP(3.3 / loxP)的3.3雜交瘤細(xì)胞中的eGFP(y軸)和mCherry熒光(x軸)-AID細(xì)胞,左圖),以及通過(guò)DNA電穿孔用pLM-mCherry-P2A-Cre質(zhì)粒瞬時(shí)轉(zhuǎn)染后(中圖),隨后對(duì)eGFP陰性細(xì)胞進(jìn)行了熒光激活的細(xì)胞分選(右圖)。(C)將由3.3、3.3 / loxP -AID或經(jīng)Cre處理的3.3 / loxP - AID細(xì)胞(經(jīng)分選)制備的細(xì)胞裂解物免疫印跡以檢測(cè)AID或微管蛋白上的HA表位標(biāo)簽,作為細(xì)胞上樣對(duì)照。(D)自動(dòng)調(diào)節(jié)pTetOn-AID質(zhì)粒由四環(huán)素應(yīng)答元件(TRE)啟動(dòng)子,AID基因,HA表位,弗林蛋白酶/ 2A肽(F2A)雙順?lè)醋颖磉_(dá)接頭,eGFP報(bào)告基因,IRES元件和rtTA-V14反式激活劑。(E)以指示的強(qiáng)力霉素濃度誘導(dǎo)48h的3T3 / TetOn-AID成纖維細(xì)胞中eGFP報(bào)告基因的流式細(xì)胞術(shù)直方圖。(F)DsRed2s在AID的熱點(diǎn)基序內(nèi)的核苷酸位置519處含有過(guò)早的終止密碼子。(G)在有(▲)或沒(méi)有(○)強(qiáng)力霉素的條件下培養(yǎng)用pDsRed2s轉(zhuǎn)導(dǎo)的3T3(■)或3T3 / TetOn-AID成纖維細(xì)胞,并通過(guò)FACS分析DsRed2的表達(dá)。顯示了表達(dá)紅色熒光(指示終止密碼子的突變)相對(duì)于時(shí)間的細(xì)胞分?jǐn)?shù)。

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還構(gòu)建了四環(huán)素誘導(dǎo)的AID表達(dá)盒(pTetOn-AID),作為AID表達(dá)可控誘導(dǎo)的替代方法。強(qiáng)力霉素可與rtTA-V14結(jié)合形成活性反式激活因子,從而在前饋環(huán)中啟動(dòng)由pTRE啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的DNA轉(zhuǎn)錄(圖3D)。16,17穩(wěn)定感染與多西環(huán)素的濃度梯度孵育兩天顯示的eGFP報(bào)告的劑量依賴性誘導(dǎo),對(duì)應(yīng)于AID的誘導(dǎo)型表達(dá)的3T3 /堤-AID的細(xì)胞(圖3E)。為了檢查AID是否具有功能上足以誘導(dǎo)SHM的功能,將3T3或3T3 / TetOn-AID細(xì)胞穩(wěn)定轉(zhuǎn)染了DsRed2基因,其中在RGYW / WRCY AID共有熱點(diǎn)的情況下,酪氨酸173突變?yōu)殓晟K止密碼子主題(圖3F)。通過(guò)添加強(qiáng)力霉素而在SHM啟動(dòng)后,僅在3T3 / TetOn-AID轉(zhuǎn)染子中檢測(cè)到18 DsRed2熒光(圖3G)。我們得出的結(jié)論是,這些AID表達(dá)盒允許AID的可控表達(dá)以誘導(dǎo)SHM。

模擬體外生發(fā)中心反應(yīng)

我們?cè)?.3抗PEG雜交瘤細(xì)胞中表達(dá)AID,以分離在低溫下以高親和力與PEG結(jié)合的抗PEG抗體。這是通過(guò)擴(kuò)增3.3 / loxP -AID細(xì)胞以允許SHM,在冰上用熒光標(biāo)記的抗原(PEG)染色細(xì)胞,選擇通過(guò)FACS結(jié)合多PEG的雜交瘤細(xì)胞以及將所選細(xì)胞擴(kuò)增兩周以允許繼續(xù)進(jìn)行而完成的SHM。初的選擇是使用長(zhǎng)鏈多價(jià)PEG分子進(jìn)行的,但在隨后的細(xì)胞分選中,PEG的長(zhǎng)度和化合價(jià)逐漸降低。經(jīng)過(guò)五輪連續(xù)的細(xì)胞擴(kuò)增和分選后,將每輪分選后收集的雜交瘤細(xì)胞樣品用Alexa Fluor 647-PEG 5K染色并在流式細(xì)胞儀上進(jìn)行分析(圖4A)。)。通過(guò)第五輪分選,與3.3 / loxP -AID雜交瘤細(xì)胞結(jié)合的Alexa Fluor 647-PEG 5K的平均熒光強(qiáng)度(MFI)為233,而親代3.3雜交瘤細(xì)胞的值為23.2,表明這些雜交瘤細(xì)胞表達(dá)具有增強(qiáng)的PEG親和力的抗體變體。在第五輪選擇后,通過(guò)3.3 / loxP -AID雜交瘤細(xì)胞的單細(xì)胞分選分離出的三個(gè)雜交瘤克?。?E3、1E10和2B5)觀察到了相似的高PEG結(jié)合(圖4B)。對(duì)來(lái)自3.3個(gè)亞克隆的免疫球蛋白可變區(qū)基因的序列分析表明,所有三種抗體變體在V H的構(gòu)架1(FR1)中均表現(xiàn)出共同的A23V突變鏈和VL鏈的CDR2中常見(jiàn)的N53K突變(圖4C)。此外,1E10和2B5抗體均在V L鏈的CDR2中具有A55P突變,而1E10抗體在V L鏈的CDR3中具有另一個(gè)突變S92T 。

圖4.通過(guò)模擬生發(fā)中心反應(yīng)分離溫度依賴性抗PEG抗體。(A)將3.3 / loxP -AID雜交瘤細(xì)胞富集用于結(jié)合Alexa Fluor 647-PEG探針(y軸)的細(xì)胞。還使用Alexa Fluor 405偶聯(lián)的山羊抗小鼠IgG Fc抗體(x軸)檢測(cè)了表面免疫球蛋白。將細(xì)胞培養(yǎng)2周,然后每輪分選約3×10 7個(gè)細(xì)胞(S0-S5)。結(jié)果顯示熒光標(biāo)記的PEG的結(jié)合對(duì)表面Ig的水平。(B)PEG-Alexa Fluor 647與三個(gè)雜交瘤克?。?E3、1E10和2B5)的結(jié)合,這些克隆是在選擇的第5輪后從雜交瘤群體中分離出來(lái)的(S5)。(C1E3、1E10和2B5抗體與親本3.3抗體的免疫球蛋白V H(上圖)和V L(下圖)基因序列的氨基酸序列和比對(duì)。使用網(wǎng)站http://www.bioinf。。org.uk/abysis根據(jù)Kabat編號(hào)系統(tǒng)61分配抗體框架區(qū)和CDR 。

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抗PEG抗體變體在低溫下選擇性結(jié)合PEG

我們?cè)u(píng)估了兩種3.3抗體變體(1E3和2B5)與包被在微量滴定板中的PEG(10000 Da)的溫度依賴性結(jié)合。2B5變體以比親本3.3抗體更大的表觀親和力結(jié)合PEG,而1E3在4°C時(shí)大約和3.3結(jié)合,但兩種變體抗體在25°C或37°C時(shí)都顯示出逐漸降低的與PEG的結(jié)合(圖5A) 。通過(guò)表面等離振子共振分析與PEG結(jié)合的抗體表明,在4°C下2B5和1E3與親本3.3抗體表現(xiàn)出相似的親和力,但在25°C下1E3和2B5對(duì)PEG的親和力降低了85和185倍分別與它們?cè)?°C下的親和力進(jìn)行比較(表1)。由于與PEG的結(jié)合力較弱,無(wú)法在37°C下確定1E3和2B5的親和力。對(duì)于涂在微量滴定板中的其他長(zhǎng)度的PEG,觀察到了類似的1E3和2B5溫度選擇性識(shí)別(圖S1)。我們還觀察到,與親本3.3抗體相比,1E3和2B5顯示出長(zhǎng)鏈PEG的結(jié)合增強(qiáng),但與短PEG分子(即750 Da PEG)的結(jié)合降低。1E3和2B5抗體在高溫下并不是天生不穩(wěn)定的,因?yàn)榧词乖?7°C下孵育5 d后,它們?nèi)员A袅送暾慕Y(jié)合活性(圖5B))。此外,通過(guò)差示掃描量熱法測(cè)定的1E3和2B5抗體的解鏈溫度(分別為73.6°C和74.2°C)實(shí)際上高于親本3.3抗體(70.8°C),表明1E8和2B5抗體熱穩(wěn)定的(圖5C)。這些結(jié)果表明,AID誘導(dǎo)的1E3和2B5抗體的免疫球蛋白V區(qū)基因突變賦予4°C優(yōu)先結(jié)合PEG的能力。

圖5.抗PEG抗體變體的溫度依賴性結(jié)合和穩(wěn)定性。(A)在溫度下,將梯度濃度的純化的3.3、1E3或2B5抗體添加到涂有線性氨基PEG(分子量10,000 Da)的微孔板孔中。1小時(shí)后,洗滌孔,并通過(guò)添加HRP綴合的驢抗小鼠IgG Fc抗體,然后添加ABTS底物來(lái)確定抗體結(jié)合。顯示了三次測(cè)定的平均吸光度值(405 nm)。將Bars,SD(B)3.3(■),1E3(○)和2B5(▲)抗體在與CH 3 -PEG 5k -NH 2結(jié)合之前,于37°C孵育的時(shí)間。通過(guò)ELISA在4°C下測(cè)定96孔微量滴定板中的DNA含量。顯示了通過(guò)測(cè)量ELISA中50%的大反應(yīng)確定的相對(duì)于零時(shí)抗體活性的不同時(shí)間的抗體活性。(n = 3)。棒,SD(C),如在PBS中以1℃/ min的加熱速率通過(guò)差示掃描量熱法所測(cè)量的,熱展開(kāi)為3.3(黑線),1E3(綠色短虛線)和2B5(紅色長(zhǎng)虛線)。

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表1. 3.3、1E3和2B5抗體與PEG的結(jié)合動(dòng)力學(xué)

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CDR突變?cè)跍囟纫蕾囆訮EG結(jié)合中的作用

為了確定哪些突變負(fù)責(zé)抗體變體2B5的溫度依賴性結(jié)合,我們將2B5中的保守氨基酸突變(V H V23A和V L K53N)分別還原為親本3.3抗體中的相應(yīng)氨基酸(圖6A)。V H V23還原為丙氨酸并不能消除2B5ΔV與PEG的溫度依賴性結(jié)合(圖6B)。相反,如在4℃,25℃和37℃下通過(guò)2B5ΔK與PEG的類似結(jié)合所觀察到的,用天冬酰胺置換VL K53消除了2B5ΔK與PEG的溫度選擇性結(jié)合(圖6B)。我們得出結(jié)論,V L K53突變負(fù)責(zé)2B5與PEG的溫度依賴性結(jié)合。

圖6. V L鏈K53負(fù)責(zé)2B5與PEG的溫度依賴性結(jié)合。(A)重組2B5或2B5,其中V H V23(2B5ΔV)或V LK53(2B5ΔK)被相應(yīng)的氨基酸取代從哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中純化親本3.3抗體。(B)重組2B5(■),2B5ΔK(○的分級(jí)濃度)或2B5ΔV(●)抗體在溫度下添加到涂有線性氨基PEG的微孔板孔中。1小時(shí)后,洗滌孔,并通過(guò)添加HRP綴合的驢抗小鼠IgG Fc抗體,然后添加ABTS底物來(lái)確定抗體結(jié)合。顯示了三次測(cè)定的平均吸光度值(405 nm)。酒吧,SD。

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2B5結(jié)合可以被冠醚模擬的PEG結(jié)構(gòu)

幾項(xiàng)研究報(bào)告說(shuō),PEG可以配成賴氨酸殘基,在蛋白質(zhì)晶體表面形成冠狀醚樣結(jié)構(gòu)。19 - 21因此,我們假設(shè),2B5可識(shí)別構(gòu)象PEG可以由冠醚來(lái)模擬(圖7A。 )。實(shí)際上,在4℃下18-crown-6以劑量依賴的方式*阻斷了固定量的2B5與固定化的甲氧基-PEG 2k -NH 2的結(jié)合(圖7B,上圖)。相比之下,18-crown-6在親本3.3抗體與PEG結(jié)合方面的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較弱(圖7B,上面板)。18-crown-6不影響同種型匹配的抗β-葡萄糖醛酸苷酶控制抗體(7G8)與固定的β-葡萄糖醛酸苷酶的結(jié)合(圖7B,下圖),證明了競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的特異性。我們進(jìn)一步推斷出,如果18-crown-6模擬在4°C形成的PEG結(jié)構(gòu),那么2B5應(yīng)該在所有溫度下都與結(jié)構(gòu)明確的18-crown-6結(jié)合。因此,我們通過(guò)表面等離振子共振檢查了2B5與固定在CM5芯片上的2-氨基甲基-18-crown-6在三種不同溫度(4°C,25°C和37°C)下的結(jié)合。2B5在所有測(cè)試溫度下均與固定的18-crown-6結(jié)合,而3.3和7G8抗體分別與固定的18-crown-6結(jié)合或相對(duì)不結(jié)合(圖S2))。同樣地,我們?cè)?°C,25°C和37°C下檢測(cè)到2B5與96孔ELISA板上包被的2-氨基甲基-18-crown-6的結(jié)合(圖7C)。我們得出的結(jié)論是2B5結(jié)合到PEG結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)優(yōu)先在4°C形成,并且可以被18-crown-6模仿。

圖7. 2B5可以結(jié)合冠醚結(jié)構(gòu)。(A)18-crown-6,PEG400和2-氨基甲基-18-crown-6的化學(xué)結(jié)構(gòu)的圖示。(B)將梯度濃度的18-crown-6在4°C與10μg/ mL 3.3(○),2B5(■)或7G8(●)抗體混合,然后添加到涂有氨基PEG的96孔板中2k -NH 2(上圖)或β-葡萄糖醛酸苷酶(下圖)。結(jié)果顯示抗體結(jié)合以大結(jié)合活性的百分比表示。(n = 3)。條形圖,SD(C)純化的3.3(○)的分級(jí)濃度),2B5(■)或7G8(●)抗體在涂有2-aminomethyl-18-crown-6的微孔板孔中于4°C,25°C或37°C孵育。4小時(shí)后,洗滌孔并通過(guò)加入生物素綴合的山羊抗小鼠IgG Fc抗體和鏈霉親和素-生物素化的過(guò)氧化物酶復(fù)合物,然后加入ABTS底物來(lái)確定抗體結(jié)合。顯示了三次測(cè)定的平均吸光度值(405 nm)。酒吧,SD。

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2B5抗體對(duì)PEG化納米顆粒的熱親和純化

我們進(jìn)一步探討了是否可以將2B5抗PEG抗體用于PEG化化合物的輕度親和純化。將冷PBS(4°C)中的PEG-Qdots上樣到裝有瓊脂糖珠的柱子上,瓊脂糖珠的表面共價(jià)連接有3.3或2B5抗體(圖8A)。用冷PBS洗滌色譜柱后,用檸檬酸鹽緩沖液(pH = 3.0)或37°C PBS洗脫P(yáng)EG-Qdot。3.3和2B5抗體均可在低溫下捕獲PEG-Qdot。用37°C PBS洗脫從2B5色譜柱中釋放PEG-Qdot,而從3.3色譜柱洗脫P(yáng)EG-Qdots需要進(jìn)行酸洗脫(圖8B)。這些結(jié)果表明,2B5可通過(guò)在4°C至37°C之間簡(jiǎn)單地?zé)嵫h(huán)來(lái)溫和純化PEG化化合物。

圖8. PEG化化合物的輕度親和純化。(A)PEG-Qdot655的溫度依賴性親和純化的示意圖。(B)將氧化的3.3或2B5抗體固定在Hydrarazide樹(shù)脂上并裝填到柱中。將PEG-Qdot655送入色譜柱,然后用冷PBS(4°C)洗滌色譜柱,然后用37°C PBS或檸檬酸鹽緩沖液(pH = 3.0)洗脫。在IVIS 200光學(xué)成像系統(tǒng)(Xenogen)上檢測(cè)到PEG-Qdot655的熒光。

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抗體的原位分類開(kāi)關(guān)重組

從IgM到生發(fā)中心其他抗體類別的抗體重鏈基因的CSR也取決于AID活性。22因此,我們檢查了AID的表達(dá)是否可以促進(jìn)類轉(zhuǎn)換抗體的分離。pCMV-AID- loxP載體用于通過(guò)慢病毒感染穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)AGP4和3D8雜交瘤細(xì)胞。AGP4雜交瘤細(xì)胞分泌與PEG結(jié)合的單克隆IgM,而3D8雜交瘤細(xì)胞分泌與小鼠B16F10黑色素瘤細(xì)胞表面表達(dá)的抗原結(jié)合的單克隆IgM。23,24將雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)4周,然后用熒光標(biāo)記的PEG(AGP4雜交瘤細(xì)胞)和PE偶聯(lián)的山羊抗小鼠IgG(AGP4和3D8雜交瘤細(xì)胞)對(duì)活的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行染色,然后通過(guò)FACS將單個(gè)陽(yáng)性細(xì)胞分選到96孔培養(yǎng)板的各個(gè)孔。通過(guò)ELISA檢查了AGP4 / loxP- AID和3D8 / loxP- AID克隆的培養(yǎng)基中抗體的重鏈類型。如所期望的,在親代AGP4和3D8雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)基中僅檢測(cè)到IgM抗體(圖9A和B)。相比之下,所有選定的AGP4 / loxP -AID和3D8 / loxP-AID雜交瘤克隆分泌了IgG抗體,證實(shí)了從IgM到IgG的類別轉(zhuǎn)換。AGP4和3D8類轉(zhuǎn)換抗體的同種型的進(jìn)一步分析表明,它們都是IgG 3。如通過(guò)ELISA確定的,類別轉(zhuǎn)換的抗體保留了抗原結(jié)合活性(圖9C和D)。但是,對(duì)類別轉(zhuǎn)換的3D8抗體的重鏈可變區(qū)基因進(jìn)行測(cè)序后,發(fā)現(xiàn)AID共有熱點(diǎn)中的氨基酸發(fā)生了變化(表S1),表明在CSR期間也發(fā)生了SHM。我們得出的結(jié)論是,模仿生發(fā)中心反應(yīng)可以促進(jìn)同時(shí)發(fā)生SHM的IgM向IgG抗體的快速轉(zhuǎn)化。

圖9.雜交瘤細(xì)胞中的快速重鏈類別轉(zhuǎn)換。(A)將AGP4 / loxP- AID細(xì)胞培養(yǎng)4周,然后通過(guò)將單個(gè)細(xì)胞的熒光激活細(xì)胞分選到96孔板的孔中來(lái)克隆對(duì)表面IgG染色呈陽(yáng)性的細(xì)胞。顯示了來(lái)自親本AGP4細(xì)胞和十個(gè)AGP4 / loxP- AID克隆的培養(yǎng)基中抗體的重鏈類別。(B)通過(guò)將單個(gè)細(xì)胞的熒光激活細(xì)胞分選到96孔板的孔中來(lái)克隆顯示表面IgG的3D8 / loxP- AID細(xì)胞。顯示了來(lái)自親本3D8細(xì)胞和三個(gè)3D8 / loxP- AID克隆的培養(yǎng)基中抗體的重鏈類型。(C)通過(guò)ELISA在涂有PEG或?qū)φ?beta;-葡萄糖醛酸苷酶抗原(n = 2)的平板中測(cè)定了來(lái)自十個(gè)所選AGP4 / loxP -AID克隆的培養(yǎng)基中AGP4 IgM或IgG抗體的平均結(jié)合率。Bars,SD(D)使用B16F10細(xì)胞作為抗原來(lái)源,通過(guò)FACS確定3D8,三個(gè)3D8 / loxP -AID克隆或?qū)φ誂GP4雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)基中抗體的結(jié)合。

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討論

在這里,我們顯示了可以在雜交瘤細(xì)胞中模擬生發(fā)中心反應(yīng),以促進(jìn)具有改變的結(jié)合特性和類別轉(zhuǎn)換重鏈的單克隆抗體的分離。這種簡(jiǎn)單的方法需要將AID基因進(jìn)行慢病毒感染,使其進(jìn)入雜交瘤細(xì)胞以誘導(dǎo)SHM和CSR,然后進(jìn)行幾輪擴(kuò)增和選擇展示具有所需結(jié)合特性和抗體同種型的表面免疫球蛋白的雜交瘤細(xì)胞。因?yàn)槊總€(gè)雜交瘤細(xì)胞在其表面表達(dá)單個(gè)抗體變異體的多個(gè)拷貝,所以可以通過(guò)大量抗原染色雜交瘤細(xì)胞的FACS快速實(shí)現(xiàn)選擇。我們通過(guò)*生成優(yōu)先結(jié)合在降低的溫度(4°C)下形成并可能被冠醚模仿的PEG構(gòu)象的mAb,證明了該方法的實(shí)用性。變體抗PEG抗體比親本抗體更熱穩(wěn)定,可以通過(guò)常規(guī)雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)輕松產(chǎn)生。我們進(jìn)一步證明了單克隆IgM抗體在雜交瘤細(xì)胞中直接直接和簡(jiǎn)單地將類IgM抗體轉(zhuǎn)換為IgG的警告,同時(shí)SHM可能會(huì)改變抗體結(jié)合特性。綜上所述,我們的研究表明,這種方法可能有助于生成改良的或類別轉(zhuǎn)換的抗體,而無(wú)需構(gòu)建抗體庫(kù),進(jìn)行抗體工程設(shè)計(jì)或重組抗體的生產(chǎn)。我們進(jìn)一步證明了單克隆IgM抗體在雜交瘤細(xì)胞中直接直接和簡(jiǎn)單地將類IgM抗體轉(zhuǎn)換為IgG的警告,同時(shí)SHM可能會(huì)改變抗體結(jié)合特性。綜上所述,我們的研究表明,這種方法可能有助于生成改良的或類別轉(zhuǎn)換的抗體,而無(wú)需構(gòu)建抗體庫(kù),進(jìn)行抗體工程設(shè)計(jì)或重組抗體的生產(chǎn)。我們進(jìn)一步證明了單克隆IgM抗體在雜交瘤細(xì)胞中直接直接和簡(jiǎn)單地將類IgM抗體轉(zhuǎn)換為IgG的警告,同時(shí)SHM可能會(huì)改變抗體結(jié)合特性。綜上所述,我們的研究表明,這種方法可能有助于生成改良的或類別轉(zhuǎn)換的抗體,而無(wú)需構(gòu)建抗體庫(kù),進(jìn)行抗體工程設(shè)計(jì)或重組抗體的生產(chǎn)。

AID既是必需的,又是足夠的,它通過(guò)以下過(guò)程在B細(xì)胞中誘導(dǎo)SHM的過(guò)程:將胞苷脫氨基,然后進(jìn)行容易出錯(cuò)的DNA修復(fù),從而在免疫球蛋白基因的V區(qū)引入點(diǎn)突變。9異位AID表達(dá)的能力已在優(yōu)雅的研究中得到了證實(shí),這些研究證明了雜交瘤細(xì)胞中的CSR和工程化表達(dá)AID的HEK293細(xì)胞中抗體庫(kù)的親和力成熟。6,12,25,26然而,HEK293平臺(tái)需要大量的技術(shù)專長(zhǎng),因?yàn)樗枰贵w基因文庫(kù)的構(gòu)建,抗體文庫(kù)的轉(zhuǎn)染到HEK293細(xì)胞中,所需抗體變體的選擇以及終重組抗體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)。相比之下,我們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)在雜交瘤細(xì)胞中表達(dá)AID并直接詢問(wèn)雜交瘤細(xì)胞表面上存在的免疫球蛋白來(lái)選擇抗體變體,這可能是由于免疫球蛋白重鏈基因RNA轉(zhuǎn)錄物從跨膜到分泌形式的不*剪接所致。27 - 30我們用熒光標(biāo)記的抗原對(duì)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行染色,以通過(guò)FACS快速收集所需的抗體變體,但其他高通量方法(如抗原包被的磁珠)也可以選擇所需的雜交瘤細(xì)胞。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了繁瑣且耗時(shí)的過(guò)程,包括抗體cDNA文庫(kù)的構(gòu)建,選定抗體基因的重新克隆和重組抗體生產(chǎn)步驟,這大大簡(jiǎn)化了抗體進(jìn)化所需的技術(shù)知識(shí)。

我們先前生成了幾個(gè)與PEG中重復(fù)存在的環(huán)氧乙烷亞基結(jié)合的mAb。24,31,32,這些抗體已發(fā)現(xiàn),在生物技術(shù)和制藥行業(yè),用于實(shí)驗(yàn)室和聚乙二醇化的治療劑的臨床分析的廣泛使用。24,32 - 34以前的報(bào)道表明,在水溶液中PEG的三級(jí)構(gòu)象可以依賴于溫度。14,15我們認(rèn)為,可以通過(guò)模仿3.3抗PEG雜交瘤細(xì)胞的生發(fā)中心反應(yīng)并在低溫下選擇帶有熒光標(biāo)記的PEG的變異體來(lái)選擇優(yōu)先結(jié)合PEG的“低溫”構(gòu)象的抗體變異體。實(shí)際上,我們分離出的抗體與37°C相比,在4°C與PEG結(jié)合更強(qiáng)。37°C的結(jié)合不良不是由于抗體在高溫下的不穩(wěn)定性所致,因?yàn)橥ㄟ^(guò)差示掃描量熱法測(cè)定,新抗體至少與親本3.3抗體一樣穩(wěn)定。而是,發(fā)現(xiàn)新抗體與可被環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)(18-crown-6)競(jìng)爭(zhēng)的PEG構(gòu)象結(jié)合。誘變研究表明,在3的輕鏈可變區(qū)中存在賴氨酸取代。3賦予結(jié)合冠狀醚樣PEG結(jié)構(gòu)的能力。我們的結(jié)果與模型一致,在該模型中,親本3.3抗體可以結(jié)合在所有溫度下都存在的PEG形式,而1E3和2B5可以選擇性地結(jié)合僅在低溫下在PEG分子中存在的環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)。1E3和2B5變異抗體中新的賴氨酸殘基似乎干擾3.3與PEG的正常結(jié)合模式,導(dǎo)致變異抗體與PEG在37°C下的結(jié)合不良。我們推測(cè)1E3和2B5抗體結(jié)合口袋中新賴氨酸殘基的末端銨基可能會(huì)協(xié)調(diào)PEG鏈中的氧原子,而PEG鏈在較低溫度(4°C)下會(huì)形成環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),3抗體可以結(jié)合在所有溫度下都存在的PEG形式,而1E3和2B5可以選擇性地結(jié)合僅在低溫下存在于PEG分子中的環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)。1E3和2B5變異抗體中新的賴氨酸殘基似乎干擾3.3與PEG的正常結(jié)合模式,導(dǎo)致變異抗體與PEG在37°C下的結(jié)合不良。我們推測(cè)1E3和2B5抗體結(jié)合口袋中新賴氨酸殘基的末端銨基可能會(huì)協(xié)調(diào)PEG鏈中的氧原子,而PEG鏈在較低溫度(4°C)下會(huì)形成環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),3抗體可以結(jié)合在所有溫度下都存在的PEG形式,而1E3和2B5可以選擇性地結(jié)合僅在低溫下存在于PEG分子中的環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)。1E3和2B5變異抗體中新的賴氨酸殘基似乎干擾3.3與PEG的正常結(jié)合模式,導(dǎo)致變異抗體與PEG在37°C下的結(jié)合不良。我們推測(cè)1E3和2B5抗體結(jié)合口袋中新賴氨酸殘基的末端銨基可能會(huì)協(xié)調(diào)PEG鏈中的氧原子,而PEG鏈在較低溫度(4°C)下會(huì)形成環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),1E3和2B5變異抗體中新的賴氨酸殘基似乎干擾3.3與PEG的正常結(jié)合模式,導(dǎo)致變異抗體與PEG在37°C下的結(jié)合不良。我們推測(cè)1E3和2B5抗體結(jié)合口袋中新賴氨酸殘基的末端銨基可能會(huì)協(xié)調(diào)PEG鏈中的氧原子,而PEG鏈在較低溫度(4°C)下會(huì)形成環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),1E3和2B5變異抗體中新的賴氨酸殘基似乎干擾3.3與PEG的正常結(jié)合模式,導(dǎo)致變異抗體與PEG在37°C下的結(jié)合不良。我們推測(cè)1E3和2B5抗體結(jié)合口袋中新賴氨酸殘基的末端銨基可能會(huì)協(xié)調(diào)PEG鏈中的氧原子,而PEG鏈在較低溫度(4°C)下會(huì)形成環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu),19 - 21從而補(bǔ)償降低通過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)3.3”結(jié)合模式結(jié)合。PEG分子中的環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)似乎僅在低溫下形成,否則它們將在高溫下被1E3和2B5檢測(cè)到,因?yàn)榧词惯@些抗體在37°C時(shí)仍可與穩(wěn)定的環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)(18-crown-6)結(jié)合如通過(guò)ELISA證明的℃(圖7C)。在4℃下,環(huán)狀環(huán)氧乙烷結(jié)構(gòu)可僅代表全部PEG結(jié)構(gòu)的一部分。因此,3.3可能會(huì)結(jié)合在所有溫度下發(fā)現(xiàn)的PEG形式,而1E3和2B5會(huì)選擇性結(jié)合到優(yōu)先在低溫下形成的冠狀醚樣PEG結(jié)構(gòu)。

能夠以溫度依賴性方式區(qū)分PEG構(gòu)象的抗體可用于新應(yīng)用,例如納米顆粒的溫度可調(diào)捕獲,溫度可控門控納米器件的創(chuàng)建以及基于溫度依賴性洗脫的PEG化化合物的溫和生物分離,如我們所證明的聚乙二醇化的納米顆粒。35 - 37我們的方法也可以用于開(kāi)發(fā)目前正在開(kāi)發(fā)針對(duì)新的刺激-響應(yīng)肽和聚合物選擇性的抗體。38,39

盡管與親本3.3抗體相比,2B5的親和力似乎增加了(圖5A),但是主要作用是獲得了溫度選擇性結(jié)合PEG的新特性。在本研究中,我們逐漸使用較少分支和較短的PEG分子來(lái)選擇雜交瘤細(xì)胞。相比之下,生發(fā)中心的中心細(xì)胞是在有*的抗原上選擇的,這可能會(huì)驅(qū)動(dòng)更高親和力抗體的選擇。40目前正在研究快速親和力成熟的條件,但是在FACS期間使用逐漸減少劑量的抗原來(lái)選擇雜交瘤細(xì)胞的初步結(jié)果表明,通過(guò)這種方法確實(shí)可以提高抗體的親和力。

除SHM外,生發(fā)中心B細(xì)胞還經(jīng)歷CSR,其中Cμ重鏈恒定區(qū)基因被下游Cγ,Cα或Cε基因替代(即,從IgM轉(zhuǎn)變?yōu)镮gG,IgA或IgE)。41 AID表達(dá)和FACS的結(jié)合促進(jìn)了AGP4和3D8雜交瘤細(xì)胞的快速轉(zhuǎn)換和鑒定,這些細(xì)胞從分泌IgM抗體轉(zhuǎn)換為IgG抗體。在我們的研究中,我們對(duì)IgG陽(yáng)性雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行了分類,因此沒(méi)有分離IgE或IgA抗體也就不足為奇了。有趣的是,我們僅獲得了IgG 3抗體,這是小鼠B細(xì)胞中CSR的默認(rèn)亞類。42,43我們推測(cè)有可能通過(guò)在CSR期間向雜交瘤細(xì)胞添加特異性細(xì)胞因子來(lái)獲得其他類別和亞類的抗體,正如對(duì)培養(yǎng)的小鼠B細(xì)胞所觀察到的那樣。44 - 46這是屏幕類別轉(zhuǎn)換抗體的重要抗原結(jié)合活性的保留,因?yàn)镾HM CSR中也會(huì)發(fā)生。我們認(rèn)為,將低親和力IgM類別轉(zhuǎn)換為IgG本身的用途有限,因?yàn)橛捎谑チ?個(gè)結(jié)合位點(diǎn),所得的IgG可能顯示出較低的功能親和力。而是,通過(guò)我們的方法同時(shí)執(zhí)行CSR和選擇高親和力抗體可能對(duì)親和力成熟和將低親和力IgM抗體類別轉(zhuǎn)換為高親和力IgG抗體特別有用。

模仿雜交瘤細(xì)胞中的生發(fā)中心反應(yīng)具有幾個(gè)吸引人的特征。SHM和CSR可以通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)雜交瘤細(xì)胞方便地啟動(dòng),然后在通過(guò)去除Tet-on系統(tǒng)的強(qiáng)力霉素或通過(guò)Cre介導(dǎo)的LoxP側(cè)翼AID盒切除而鑒定出所需抗體后停止?;畹碾s交瘤細(xì)胞表面的膜結(jié)合抗體可用于快速鑒定所需的雜交瘤細(xì)胞,而分泌的抗體可從培養(yǎng)基中收集以進(jìn)一步分析抗體特性。AID在骨髓瘤融合伴侶中的可控表達(dá)可能會(huì)將這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到具有內(nèi)置功能的新型雜交瘤細(xì)胞的生成,以執(zhí)行“按需” SHM和CSR。我們預(yù)計(jì),該技術(shù)對(duì)于生成針對(duì)“困難”抗原(例如碳水化合物,半抗原,聚合物,脂質(zhì)以及經(jīng)常產(chǎn)生低親和力IgM反應(yīng)的高度同源蛋白和肽)的高親和力IgG抗體可能特別有用。盡管我們的研究是在小鼠雜交瘤細(xì)胞中進(jìn)行的,但擴(kuò)展這項(xiàng)技術(shù)以在人雜交瘤細(xì)胞中進(jìn)行SHM和CSR可能是可行的,例如在從轉(zhuǎn)基因抗體小鼠,免疫或感染的人類患者或人類免疫小鼠中產(chǎn)生的細(xì)胞中。47 - 50

方法

細(xì)胞系和試劑

FO骨髓瘤細(xì)胞(PTA-11450),51個(gè)BALB / 3T3小鼠成纖維細(xì)胞(CCL-163),CC49(抗TAG-72的IgG 1 mAb,HB-9459),L6(抗人L6抗原的IgG 2a mAb,HB-8677) ,BC3(抗人CD3ε鏈的IgG 2b mAb,HB-10166)和PEG-1-6(抗流感病毒的Cg -189 IgG 3 mAb)雜交瘤細(xì)胞購(gòu)自美國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心。雜交瘤細(xì)胞系A(chǔ)GP4(針對(duì)聚乙二醇的IgM mAb),3.3和6–3(針對(duì)聚乙二醇的IgG 1 mAb),7G8(針對(duì)人β-葡糖醛酸糖苷酶的IgG 1mAb)和3D8(針對(duì)B16F10黑色素瘤的IgM mAb)得到開(kāi)發(fā)。我們的實(shí)驗(yàn)室,并進(jìn)行了描述。24,52,賴明宗博士(中國(guó)科學(xué)院分子生物學(xué)研究所)友善提供了53枚人類293FT細(xì)胞。將所有細(xì)胞在Dulbecco氏補(bǔ)充有2.98克/ L HEPES,將2克/ L的NaHCO改進(jìn)的Eagle培養(yǎng)基中培養(yǎng)3,10%胎牛血清(HyClone公司),100U / mL青霉素和100μg/ mL鏈霉素,在37℃下,在空氣中含5%CO2的加濕氣氛。甲氧基-PEG750-NH2,甲氧基-PEG1K-NH2,甲氧基-PEG2K-NH2,甲氧基-PEG3K-NH2羥基-PEG5K-NH2,甲氧基-PEG10K-NH2,甲氧基-PEG 20K -NH 2(750,1000,2000,3000,5000,10 000,20 000道爾頓,分別地),4-臂聚(環(huán)氧乙烷)10K -NH 2,2-氨基甲基-18-冠-6和18-crown-6購(gòu)自Sigma-Aldrich。

DNA質(zhì)粒構(gòu)建

質(zhì)粒pAS4w.1.Ppuro(圖S3)包含用于強(qiáng)力霉素誘導(dǎo)基因表達(dá)的四環(huán)素響應(yīng)元件啟動(dòng)子(TRE)(Tet-on系統(tǒng)),pLKO_AS3w.Ppuro(圖S4)和pLKO_AS3w.Pneo(圖。S5),其含有CMV早期增強(qiáng)子/雞β肌動(dòng)蛋白(CAG)啟動(dòng)子用于cDNA的基因表達(dá),和pLKO_AS3w.Ppuro-EGFP(圖S6),其中包含一個(gè)EGFP基因,是慢病毒載體。這些質(zhì)粒與pCMVΔR8.91包裝質(zhì)粒54和pMD.G VSV-G包膜質(zhì)粒55一起從國(guó)家RNAi核心實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院基因組研究中心分子生物學(xué)研究所)獲得。為了生成可終止的鼠類AID(AID)表達(dá)系統(tǒng),我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)loxP側(cè)翼為loxP -CMV-AID-HA-F2A-eGFP- loxP表達(dá)盒(pCMV-AID-loxP)。通過(guò)RT-PCR從BALB / c小鼠分離的脾細(xì)胞中克隆了HA標(biāo)記的鼠激活誘導(dǎo)的脫氨酶(AID-HA)DNA的片段。為了監(jiān)測(cè)AID-HA的表達(dá),使用了基于弗林蛋白酶2A(F2A)56的雙順?lè)醋颖磉_(dá)策略,將增強(qiáng)的綠色熒光蛋白(eGFP基因)連接到AID-HA基因的下游。從pLNCX-抗-PEG-eB7擴(kuò)增含有HA標(biāo)簽和eGFP基因的一部分的HA-F2A-eGFP片段。57還通過(guò)PCR從pLNCX-抗-PEG-eB7克隆了CMV啟動(dòng)子。通過(guò)PCR從pLKO_AS3w.Ppuro-eGFP克隆了eGFP片段。然后通過(guò)組裝PCR從CMV,AID-HA和F2A-eGFP片段中創(chuàng)建CMV-AID-HA-F2A-eGFP盒,并插入pLKO_AS3w.Ppuro質(zhì)粒中,其中CAG啟動(dòng)子被CMV啟動(dòng)子替換。為了引入loxP位點(diǎn),將退火的寡核苷酸分別插入CMV啟動(dòng)子上游的Spe I位點(diǎn)和eGFP下游的Pme I位點(diǎn)。將所得的質(zhì)粒pCMV-AID-loxP與pMD.G和pCMVΔR8.91共轉(zhuǎn)染到293FT細(xì)胞中,以產(chǎn)生重組慢病毒,該慢病毒用于感染雜交瘤細(xì)胞以將AID基因引入基因組。

我們還構(gòu)建了可誘導(dǎo)的AID表達(dá)載體。通過(guò)PCR從pRetroX-Tet-On Advanced(Clontech Laboratories,Inc.)擴(kuò)增rtTA-M2,然后使用多點(diǎn)定向誘變58進(jìn)行突變,以獲得rtTA-V14基因,該基因僅需10 ng / mL多西環(huán)素即可達(dá)到相似的效果在Tet-on系統(tǒng)中,當(dāng)強(qiáng)力霉素為1000 ng / mL時(shí),基因誘導(dǎo)水平為野生型rtTA。17通過(guò)組裝PCR產(chǎn)生了IRES-rtTA-V14片段。將Nhe I-Pme I消化的AID-HA-F2A-eGFP片段和IRES-rtTA-V14片段插入pAS4w.1.Ppuro,以創(chuàng)建pAS4w.1.Ppuro-AID-F2A-eGFP-IRES-rtTA-V14 ,表示為pTetOn-AID。

從pDsRed2(Clontech Laboratories,Inc。)擴(kuò)增出編碼DsRed2基因的DNA的片段,并插入到pLKO_AS3w.Pneo中以產(chǎn)生pAS3w.Pneo-DsRed2。通過(guò)使用QuikChange TM定點(diǎn)誘變?cè)噭┖校⊿tratagene)進(jìn)行定點(diǎn)誘變,將琥珀終止密碼子引入核苷酸位置519 18的pAS3w.Pneo-DsRed2中,以產(chǎn)生pDsRed2s。

PEG和β-葡萄糖醛酸苷酶的生物素化

將溶于2 mg / mL DMSO的4arm-PEG 10K -NH 2,甲氧基-PEG 5K -NH 2和甲氧基-PEG 2K -NH 2(Laysan Bio,Arab,AL)與6倍(對(duì)于4arm-摩爾過(guò)量的EZ-link NHS-LC-生物素(Pierce)或AlexaFluor®647琥珀酰亞胺酯(PEG 10K -NH 2)或2倍(對(duì)于甲氧基-PEG 5K -NH 2和甲氧基-PEG 2K -NH 2)摩爾過(guò)量Invitrogen(在DMSO中)在室溫下放置2小時(shí),以生產(chǎn)生物素化的4arm-PEG 10K或Alexa Fluor 647共軛的甲氧基-PEG 5K和甲氧基-PEG 2K, 分別。這些化合物在DDH的5倍體積稀釋2 O和透析(分子量截止?12個(gè)000-14 000道爾頓)相對(duì)于雙蒸水2 O操作除去游離EZ-鏈路NHS-LC-生物素或Alexa氟647。同樣,將人β-葡萄糖醛酸苷酶59以2 mg / mL的濃度溶于PBS(pH 8.0)中,然后在室溫下與20倍摩爾過(guò)量的EZ-link NHS-LC-生物素混合2小時(shí),以產(chǎn)生生物素化的β-葡糖醛酸糖苷酶。加入十分之一體積的1M甘氨酸溶液以終止反應(yīng)。將生物素化的β-葡萄糖醛酸苷酶對(duì)PBS進(jìn)行透析,以除去游離的EZ-link NHS-LC-生物素,進(jìn)行無(wú)菌過(guò)濾并保存在-80°C。

雜交瘤細(xì)胞膜結(jié)合免疫球蛋白的分析

小鼠免疫球蛋白在活雜交瘤細(xì)胞上的表面表達(dá)是通過(guò)用2μg/ mL山羊抗小鼠Ig(ICN Pharmaceuticals)或山羊抗大腸桿菌抗體(Abcam)對(duì)含有0.05%BSA的PBS進(jìn)行陰性對(duì)照染色來(lái)測(cè)量的在4°C下放置1小時(shí)。將細(xì)胞用冷PBS洗滌3次,并用2μg/ mL FITC綴合的兔抗-(山羊IgG F(ab)' 2)抗體(ICN Pharmaceuticals)染色。3.3和7G8雜交瘤細(xì)胞也用生物素化的4arm-PEG 10K染色(0.5 nM)或生物素化的β-葡萄糖醛酸苷酶(5μg/ mL)在漢克平衡鹽溶液(HBSS),2%FBS中在4°C下放置30分鐘,然后用Alexa Fluor 647偶聯(lián)的抗生蛋白鏈菌素(2μg/ mL)(Jackson ImmunoResearch Laboratories)在4°C下放置30分鐘。通過(guò)用冷PBS洗滌兩次除去未結(jié)合的探針。在BD™LSR II流式細(xì)胞儀(Becton Dickinson)上測(cè)量10 4個(gè)活細(xì)胞的表面熒光,并用Flowjo(Tree Star)進(jìn)行分析。

慢病毒將AID基因轉(zhuǎn)導(dǎo)入雜交瘤細(xì)胞

通過(guò)使用45μLTransIT-LT1轉(zhuǎn)染試劑將7.5μgpCMV- AID-loxP或pTetOn-AID與6.75μgpCMVΔR8.91包裝質(zhì)粒54和0.75μgpMD.G VSV-G包膜質(zhì)粒55共轉(zhuǎn)染來(lái)包裝重組慢病毒顆粒。(Mirus Bio)在10厘米培養(yǎng)皿(90%融合度)中生長(zhǎng)的293FT細(xì)胞中。48小時(shí)后,收集慢病毒顆粒,并通過(guò)在4°C下以50 000xg超速離心1.5小時(shí)進(jìn)行濃縮。將慢病毒顆粒懸浮在含有5μg/ mL聚乙烯的培養(yǎng)基中,并通過(guò)0.45μm過(guò)濾器過(guò)濾。將雜交瘤細(xì)胞接種在6孔板中(1×10 5病毒感染前一天)。將含有慢病毒的培養(yǎng)基添加到細(xì)胞中,然后將其離心1.5 h(500xg,32°C)。在含有嘌呤霉素(5μg/ mL)的*培養(yǎng)基中選擇細(xì)胞,以產(chǎn)生穩(wěn)定的3.3 / loxP -AID,AGP4 / loxP -AID或3D8 / loxP -AID細(xì)胞。

細(xì)胞中AID的條件表達(dá)

在存在或不存在強(qiáng)力霉素的情況下,通過(guò)在3.3 / loxP -AID和3T3 / TetOn-AID細(xì)胞中檢測(cè)eGFP報(bào)告基因,在BD™LSR II流式細(xì)胞儀(Becton Dickinson)上測(cè)量細(xì)胞中AID的相對(duì)表達(dá)水平。為了檢查是否可以停止AID表達(dá),在電穿孔溶液(Mirus Bio)中用5μgpLM-CMV-mCherry-P2A-Cre 60 DNA(Addgene)轉(zhuǎn)染了3.3 / loxP -AID雜交瘤細(xì)胞(2.5×10 6個(gè)細(xì)胞)使用BTX電穿孔儀(275電壓,15毫秒脈沖長(zhǎng)度)。將細(xì)胞在6孔板中培養(yǎng)48小時(shí),然后在BD™LSR II流式細(xì)胞儀上分析eGFP和mCherry熒光。轉(zhuǎn)染pLM-CMV-mCherry-P2A-Cre 3.3 / loxPDNA轉(zhuǎn)染后10天,在FACSAria細(xì)胞分選儀上分離出eGFP表達(dá)陰性的-AID細(xì)胞。要直接測(cè)量細(xì)胞中的AID蛋白水平,請(qǐng)使用5×10 6將3.3或3.3 / loxP-AID雜交瘤細(xì)胞在0.5 mL RIPA緩沖液(1%NP-40、150 mM NaCl,0.5%脫氧膽酸鈉,0.1%SDS,50 mM Tris,pH 8.0)中于4°C裂解1小時(shí)。通過(guò)12.5%還原SDS-PAGE分析澄清裂解物中的50μg總蛋白,將其轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素紙上,并依次用針對(duì)HA表位標(biāo)簽序列YPYDVPDYA(載體實(shí)驗(yàn)室)或兔抗微管蛋白α的生物素化山羊抗HA抗體染色抗體(NeoMarkers),然后分別是抗生蛋白鏈菌素-HRP和山羊抗兔Ig-HRP(Jackson ImmunoResearch Laboratories)。通過(guò)ECL檢測(cè)(Pierce)可視化條帶,并使用LAS-3000 Mini Fujifilm成像系統(tǒng)(FujiFilm)分析條帶。

SHM分析

用DsRed2s慢病毒感染3T3或3T3 / TetOn-AID細(xì)胞,以生成3T3 / DsRed2s或3T3 / TetOn-AID x DsRed2s細(xì)胞。在有或沒(méi)有500 ng / mL強(qiáng)力霉素的情況下培養(yǎng)細(xì)胞。在限定的時(shí)間收獲細(xì)胞并進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)以測(cè)量DsRed2信號(hào),該信號(hào)指示過(guò)早終止密碼子的突變以允許全長(zhǎng)DsRed2蛋白的表達(dá)。計(jì)算DsRed2陽(yáng)性細(xì)胞的百分比,并報(bào)告為回復(fù)體/ 10 6個(gè)細(xì)胞。

通過(guò)模擬生發(fā)中心反應(yīng)分離抗PEG抗體變體

為了分離抗PEG抗體變體,將3×10 7 3.3 / loxP-AID細(xì)胞培養(yǎng)兩周,然后在HBSS,2%FBS中用生物素化的4arm-PEG 10K(100 pM,1×10 6細(xì)胞/ mL)染色在4°C孵育30分鐘,然后在4°C與5 mL的Alexa Fluor 647偶聯(lián)的抗生蛋白鏈菌素(2μg/ mL)和PE偶聯(lián)的山羊抗小鼠IgG Fc抗體(2μg/ mL)孵育30分鐘測(cè)量膜結(jié)合的免疫球蛋白水平。通過(guò)用冷PBS洗滌兩次除去未結(jié)合的探針。在FACSAria細(xì)胞分選儀上收集顯示高Alexa Fluor 647熒光的細(xì)胞(占總細(xì)胞的1%),并培養(yǎng)2周,然后再次分選細(xì)胞。PEG鏈的長(zhǎng)度和PEG探針的分支從4arm-PEG 10K逐漸降低,線性PEG 5K和線性PEG 2K。5輪后,將單個(gè)3.3 / AID細(xì)胞收集到96孔板中,并通過(guò)將pLM-CMV-mCherry-P2A-Cre瞬時(shí)轉(zhuǎn)染到雜交瘤克隆中來(lái)終止AID表達(dá)。

抗體生產(chǎn)與純化

在15 mL培養(yǎng)基(DMEM,5%FBS)中將2.5×10 7的所選3.3 / loxP -AID變異雜交瘤細(xì)胞(1E3和2B5)接種到CELLine CL 1000兩室生物反應(yīng)器(INTEGRA Biosciences AG)中。每7天收獲含抗體的培養(yǎng)基,然后通過(guò)蛋白A Sepharose 4 Fast Flow色譜法(GE Healthcare)純化。收集的抗體針對(duì)PBS進(jìn)行透析,并進(jìn)行無(wú)菌過(guò)濾??贵w濃度通過(guò)雙辛可寧酸(BCA)蛋白測(cè)定法(Thermo Scientific)確定。

抗體2B5的定點(diǎn)誘變

通過(guò)RT-PCR從2B5雜交瘤cDNA中克隆了重組2B5抗體基因。2B5輕鏈和重鏈DNA通過(guò)pLNCX-抗PEG-eB7中的復(fù)合弗林蛋白酶2A雙順?lè)醋颖磉_(dá)肽接頭連接。將經(jīng)EcoR I-Pme I消化的2B5 IgG片段插入pAS3w.Ppuro中以產(chǎn)生pAS3w.Ppuro-2B5。V H V23A和V L的定點(diǎn)誘變K53N在50μL混合物中進(jìn)行,混合物包含20 ng pAS3w.Ppuro-2B5模板DNA質(zhì)粒,每個(gè)引物15 pmole,dNTPs 20 nmole,2 U Phusion高保真DNA聚合酶(Thermo Scientific)在1 x Phusion緩沖液中。熱循環(huán)在95°C進(jìn)行0.5分鐘的初始變性; 在95°C下進(jìn)行18個(gè)循環(huán)0.5分鐘,在55°C下進(jìn)行1分鐘,在68°C下進(jìn)行11分鐘。冷卻至≤37°C后,將2 U Dpn I限制酶(NEB)直接添加到37°C的擴(kuò)增反應(yīng)中1.5 h。通過(guò)熱激法,將四微升Dpn I消化的樣品用于轉(zhuǎn)化DH5α感受態(tài)細(xì)胞。通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生穩(wěn)定分泌2B5 / V23A(2B5ΔV)和2B5 / K53N(2B5ΔK)抗體的3T3細(xì)胞,并如上所述在嘌呤霉素(10μg/ mL)中進(jìn)行選擇。

抗體ELISA

將Maxisorp 96孔微孔板(Nalge-Nunc International,Roskilde,丹麥)用0.5μg/孔的甲氧基-PEG 750 -NH 2,甲氧基-PEG 1K -NH 2甲氧基-PEG 2K -NH 2,甲氧基-PEG 3K-包被。 NH 2羥基-PEG 5K -NH 2,甲氧基-PEG 10K -NH 2,甲氧基-PEG 20K -NH 2或4臂聚環(huán)氧乙烷10K -NH 2(50μL/孔)0.1 M NaHCO 3 / Na 2一氧化碳3(用HCl調(diào)節(jié)至pH 8.0)緩沖液在37°C下放置3小時(shí),然后在4°C下用200μL/孔稀釋緩沖液(PBS中5%脫脂奶)封閉過(guò)夜。將抗體在37°C下預(yù)孵育長(zhǎng)達(dá)5 d,以檢查熱穩(wěn)定性。將在50μL2%脫脂乳中的PBS中濃度分級(jí)的抗體在4°C,RT或37°C下添加1小時(shí)。將板分別用PBS在4℃,RT或37℃下洗滌3次。在4°C,RT或37°C下將50μL稀釋緩沖液中的HRP偶聯(lián)驢抗小鼠IgG Fc(2μg/ mL)加入1小時(shí)。如上所述洗滌板。為了進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性ELISA分析,將maxisorp 96孔微孔板用0.5μg/孔的氨基PEG 2K -NH 2包被?;蛉缟纤龅娜?beta;-葡糖醛酸糖苷酶。制備了從120 mM開(kāi)始的18-crown-6的3倍系列稀釋液,并與20μg/ mL的3.3、2B5或7G8抗體1:1(v / v)混合(因此抗體的終濃度為10μg / mL)。將混合物在4℃下添加到板中1小時(shí)。將板在4℃下用PBS洗滌3次,然后在4℃下與綴合有HRP的驢抗小鼠IgG Fc(2μg/ mL)一起溫育1小時(shí)。對(duì)于冠醚ELISA分析,如上所述,將maxisorp 96孔微孔板用0.5μmol/孔2-氨基甲基-18-crown-6包被。在4°C,25°C或37°C下,將50μL2%脫脂乳的PBS中的抗體(3.3、2B5或7G8)的分級(jí)濃度添加到板中4小時(shí)。將板分別用PBS在4℃,25℃或37℃下洗滌兩次。在4°C,25°C或37°C下將50μL稀釋緩沖液中的生物素偶聯(lián)山羊抗小鼠IgG Fc(2μg/ mL)(Jackson ImmunoResearch Laboratories)添加1小時(shí)。如上所述在不同溫度下洗滌板。將5微克生物素化的過(guò)氧化物酶(Invitrogen)和10μg鏈霉親和素(Thermo Scientific)在室溫下于15 mL PBS中預(yù)孵育30分鐘,以允許形成復(fù)合物,然后將50μL加入孔中。未結(jié)合的抗體在4°C,25°C或37°C下用PBS洗滌四次。在所有情況下,通過(guò)加入150μL/孔ABTS溶液[0.4 mg / mL,2,2'-疊氮基雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸),0.003%H 將5微克生物素化的過(guò)氧化物酶(Invitrogen)和10μg鏈霉親和素(Thermo Scientific)在室溫下于15 mL PBS中預(yù)孵育30分鐘,以允許形成復(fù)合物,然后將50μL加入孔中。未結(jié)合的抗體在4°C,25°C或37°C下用PBS洗滌四次。在所有情況下,通過(guò)加入150μL/孔ABTS溶液[0.4 mg / mL,2,2'-疊氮基雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸),0.003%H 將5微克生物素化的過(guò)氧化物酶(Invitrogen)和10μg鏈霉親和素(Thermo Scientific)在室溫下于15 mL PBS中預(yù)孵育30分鐘,以允許形成復(fù)合物,然后將50μL加入孔中。未結(jié)合的抗體在4°C,25°C或37°C下用PBS洗滌四次。在所有情況下,通過(guò)加入150μL/孔ABTS溶液[0.4 mg / mL,2,2'-疊氮基雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸),0.003%H在室溫下用2 O 2和100 mM檸檬酸磷酸酯(pH 4.0)處理30分鐘。在酶標(biāo)儀(Molecular Device)中測(cè)量孔的吸光度(405nm)。

IgG的Fab片段化

將木瓜蛋白酶(Sigma-Aldrich)溶解在補(bǔ)充有20mM 1-半胱氨酸和20mM EDTA(PBS-Sigma)的PBS中的終濃度為0.1mg / mL,然后將pH調(diào)節(jié)至7.2。將等體積的純化的3.3、1E3或2B5抗PEG抗體(2 mg / mL)添加到木瓜蛋白酶溶液中,并在37°C下孵育2.5小時(shí)。加入十分之一體積的0.3M碘乙酰胺溶液(Sigma-Aldrich)以終止反應(yīng)。通過(guò)在PEG親和柱上進(jìn)行親和色譜純化3.3、1E3和2B5抗PEG Fab片段,方法是將1g CNBr活化的Sepharose 4B(GE Healthcare)在1 mM HCl(pH 3)中溶脹30分鐘,然后用偶聯(lián)緩沖液(0.1 M NaHCO 3,pH 8.3)并加入五摩爾甲氧基-PEG 30K-mL胺(Laysan Bio)/ mL凝膠在偶聯(lián)緩沖液中于25°C放置4 h。通過(guò)在25°C下向凝膠中添加1/10體積的1M Tris(pH 8),封閉CNBr活化的瓊脂糖凝膠上剩余的活性基團(tuán)2小時(shí)。將PEG偶聯(lián)的Sepharose用含有0.5M NaCl的0.1M乙酸鹽緩沖液(pH 4)洗滌,然后用含有0.5M NaCl的0.1M Tris(pH 8)洗滌。將木瓜蛋白酶消化的抗體在4°C上樣到PEG-樹(shù)脂柱上45分鐘,并用冷PBS洗滌以去除木瓜蛋白酶和Fc片段。用100 mM甘氨酸緩沖液(pH 3)洗脫結(jié)合PEG-樹(shù)脂的抗PEG Fab片段,并用PBS透析。

雞蛋清溶菌酶的聚乙二醇化

三毫克/毫升雞蛋白溶菌酶(HEL)(Sigma-Aldrich公司)的PBS(pH8.0)中,用4倍摩爾過(guò)量的甲氧基PEG的混合2K在25 2小時(shí)-succinimidylpropionate(為Shearwater Polymers提供)℃至生產(chǎn)單聚乙二醇化的HEL(PEG 2k-HEL)。加入十分之一體積的1M甘氨酸溶液以終止反應(yīng)。通過(guò)在Sephacryl S-300 HR柱上的凝膠過(guò)濾除去未反應(yīng)的PEG。PEG 2k -HEL的濃度通過(guò)BCA測(cè)定(Thermo Scientific),以牛血清白蛋白作為參考蛋白來(lái)確定。

通過(guò)表面等離振子共振分析抗PEG抗體的結(jié)合動(dòng)力學(xué)

在4℃,25℃和37℃下,在Biacore T-200(GE Healthcare)上測(cè)量3.3,1E3和2B5抗PEG Fab片段的結(jié)合動(dòng)力學(xué)。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)程序通過(guò)EDC / NHS反應(yīng)進(jìn)行胺偶聯(lián),將PEG 2k -HEL固定在CM5芯片(GE Healthcare)上??偣补潭?7個(gè)共振單元(RUs)。在HEPES緩沖鹽水中以各種濃度的抗體以65μL/ min的恒定流速確定結(jié)合。

抗體的熱穩(wěn)定性

將抗體在PBS中透析,脫氣,然后以0.5 mg / mL的濃度添加到差示掃描量熱儀(Nano DSC III)(TA Instruments)的樣品室中。將脫氣的PBS注入?yún)⒈仁摇T趯⒚總€(gè)抗體-緩沖液對(duì)在3 atm的固定壓力下以每分鐘1°C的速率從10°C線性加熱到110°C時(shí),監(jiān)測(cè)差分功率。還使用與抗體樣品相同的步驟收集緩沖液(脫氣的PBS)掃描進(jìn)行基線扣除。

通過(guò)表面等離振子共振將抗體與冠醚結(jié)合

在確定的溫度下,在Biacore T-200(GE Healthcare)上測(cè)量抗體對(duì)18-crown-6化合物的結(jié)合活性。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)程序通過(guò)EDC / NHS反應(yīng)進(jìn)行胺偶聯(lián),將2-氨基甲基-18-皇冠-6固定在CM5芯片上。以10μL/ min的恒定流速將2-aminomethyl-18-crown-6(10 mM在50 mM硼酸鈉緩沖液中,pH 8.5)注射到EDC / NHS活化的CM5芯片中,持續(xù)30分鐘。通過(guò)注射乙醇胺使剩余的琥珀酰亞胺酯失活??偣补潭?79.4個(gè)共振單位(RUs)。在4°C,25°C和37°C的HEPES緩沖鹽水中,以1μM的抗體以50μL/ min的恒定流速進(jìn)行抗體結(jié)合分析。

通過(guò)抗PEG抗體親和純化PEG化的納米顆粒

通過(guò)在抗PEG抗體樹(shù)脂柱上的親和色譜法純化PEG-Qdot655納米顆粒。簡(jiǎn)短地,將偶聯(lián)緩沖液(0.1 M乙酸鈉,0.15 M氯化鈉,pH 5.5)中的5 mg 3.3或2B5抗PEG抗體與10 mM偏高碘酸鈉(Thermo Scientific Pierce)在室溫下于黑暗中反應(yīng), 30分鐘。在Zeba™Spin脫鹽柱上除去偏高碘酸鈉,然后將氧化的抗體與1 mL含0.1 M苯胺的Ultradid Hydrazide樹(shù)脂(Thermo Scientific)在室溫下孵育4小時(shí)。將抗PEG樹(shù)脂填充到柱中,并用PBS洗滌3次。將500微升PEG-Qdot655溶液(在PBS中為32 nM)在4°C加載到3.3或2B5抗PEG色譜柱中。用冷PBS洗滌柱,并用37℃PBS或100mM檸檬酸鹽緩沖液(pH = 3)洗脫結(jié)合的PEG-Qdot655納米顆粒。將顆粒轉(zhuǎn)移到Nunc F96 MicroWell黑色聚苯乙烯板(200μL/孔)中,并在IVIS 200光學(xué)成像系統(tǒng)(Xenogen)上檢測(cè)到PEG-Qdot655的熒光(激發(fā)/發(fā)射:450 nm / 660 nm)。

免疫球蛋白ELISA

將Maxisorp 96孔微孔板用0.5μg/孔的山羊抗小鼠IgG + IgA + IgM(Jackson ImmunoResearch Laboratories)包被在50μL/孔的0.1 M NaHCO 3 / Na 2 CO 3中(用HCl調(diào)節(jié)至pH 8.0)緩沖液在37°C下放置3小時(shí),然后在200°L /孔的稀釋緩沖液(PBS中5%脫脂奶)中在4°C封閉過(guò)夜。將在50μL2%脫脂牛奶(1:100)中稀釋的雜交瘤上清液在室溫下加入板中1小時(shí)。將板用PBS洗滌3次。在室溫下將HRP偶聯(lián)的兔抗小鼠IgG,IgA或IgM(MP Biomedicals,2μg/ mL)加入50μL稀釋緩沖液中1小時(shí)。如上所述洗滌板。通過(guò)在室溫下添加150μL/孔ABTS溶液30分鐘來(lái)測(cè)量結(jié)合的過(guò)氧化物酶活性。在酶標(biāo)儀中測(cè)量孔的吸光度(405 nm)。根據(jù)制造商的說(shuō)明,使用Mouse MonoAb-ID試劑盒(Zymed Laboratories)確定類別轉(zhuǎn)換的AGP4和3D8抗體的同種型。

類轉(zhuǎn)換3D8抗體變體的FACS分析

將B16F10細(xì)胞在4°C下用3D8或3D8 / loxP-AID細(xì)胞的培養(yǎng)上清液染色30分鐘。將細(xì)胞用冷PBS洗滌3次,并用2μg/ mL PE-綴合的PE-抗山羊IgG Fc抗體(Jackson ImmunoResearch Laboratories)染色。通過(guò)用冷PBS洗滌兩次除去未結(jié)合的抗體。在BD™LSR II流式細(xì)胞儀上測(cè)量10 4個(gè)活細(xì)胞的表面熒光,并用Flowjo進(jìn)行分析。

Abbreviations:
AID

activation-induced cytidine deaminase

CDR

complementarity-determining region

CSR

class switch recombination

eGFP

enhanced green fluorescent protein

FACS

fluorescence-activated cell sorting

FR1

framework one of the variable region gene segment

HA

hemagglutinin

HEL

hen egg white lysozyme

mAbs

monoclonal antibodies

MFI

mean fluorescence intensity

PEG

polyethylene glycol

pre-B cells

precursor B cells

pro-B cells

progenitor B cells

pCMV-AID-loxP

lentiviral vector for stoppable expression of AID

pTetOn-AID

lentiviral vector for tetracycline-inducible expression of AID

SHM

somatic hypermutation

V-D-J

heavy chain variable, diverse and joining gene segments

VL

light chain variable region

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