Aquí, presentamos un protocolo para producir un anticuerpo tienen GPC3-S-Fab en Escherichia coli. GPC3-S-Fab purificado tiene potente citotoxicidad contra las células de cáncer de hígado positivo GPC3.
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Artículo de método
Aquí, presentamos un protocolo para producir un anticuerpo tienen GPC3-S-Fab en Escherichia coli. GPC3-S-Fab purificado tiene potente citotoxicidad contra las células de cáncer de hígado positivo GPC3.
Este protocolo describe la construcción y estudios funcionales de un anticuerpo tienen (bsAb), GPC3-S-Fab. bsAbs puede reconocer dos epitopos diferentes a través de sus dos brazos diferentes. bsAbs han sido estudiados activamente por su capacidad para contratar directamente a las células inmunes para matar las células tumorales. Actualmente, la mayoría de la bsAbs se produce en forma de proteínas recombinantes, como que contiene Fc bsAbs o como pequeños bsAb derivados sin la región Fc. En este estudio, GPC3-S-Fab, un anticuerpo de base tienen anticuerpos fragmento (Fab), fue diseñado por vincular la Fab del anticuerpo anti-GPC3 GC33 con un anticuerpo de anti-CD16 solo dominio. GPC3-S-Fab puede ser expresado en Escherichia coli y purificado de dos cromatografías de afinidad. GPC3-S-Fab purificado puede específicamente unirse a y matar a las células de cáncer de hígado positivo GPC3 reclutando células de asesino naturales, lo que sugiere una posible aplicación de GPC3-S-Fab en terapia de cáncer de hígado.
Anticuerpos monoclonales se utilizan ampliamente para el tratamiento de cáncer1. Debido a la flexibilidad de los anticuerpos, se han explorado activamente varios formatos basados en anticuerpos. En comparación con los anticuerpos monoclonales, bsAbs tienen dos módulos de enlace de antígeno diferentes, lo que les permite reconocer dos objetivos diferentes simultáneamente y eficiente accionar el reclutamiento de las células efectoras inmunes para atacar y matar a las células de tumor2.
Formatos actuales bsAb recombinantes pueden ser asignados generalmente a dos clases: bsAbs que contiene Fc y bsAbs sin una región Fc. En comparación con formatos que contienen el Fc que se producen sobre todo en células de mamíferos, bsAbs sin una región Fc tienen las ventajas de menor tamaño, se producen más fácilmente en sistemas de expresión de microorganismos y puede penetrar los tejidos del tumor más eficientemente 3.
bsAbs sin una región Fc comúnmente se forman uniendo partes de enlace individuales, tales como fragmentos de variable de cadena simple (scFvs) o Fab3. Sin los dominios estabilizadoras bsAbs basados a menudo en fragmentos scFv han comprometido estabilidad térmica, baja solubilidad y un potencial aumento de agregación4,5. En cambio, son más estables debido al heterodimerization de CH1 y CL en la parte nativa de la Fab4,6bsAbs basada en Fab.
Dominio variable de la pesado-cadena-sólo anticuerpos (VHHs, también conocidos como anticuerpos de dominio único) es el fragmento de unión a antígeno activado de anticuerpos de cadena pesada natural7. VHHs tiene las características de alta afinidad, especificidad de IgGs convencionales8, inmunogenicidad baja y altos rendimientos en expresión bacteriana9. En comparación con fragmentos Fv, VHHs tienen mayor estabilidad térmica10. En comparación con fracciones Fab, VHHs tienen tamaños más pequeños debido a la falta de CH1 y CL. Por lo tanto, S-Fab, el formato bsAb obtenido mediante la vinculación de la Fab con un anticuerpo de dominio único, VHH, fue diseñado y estudiado por sus efectos antitumorales11,12.
En este estudio, se describe la construcción de GPC3-S-Fab vinculando la Fab de hGC3313 con un anti-CD16a VHH14 . La Fab GPC3-S puede producir eficientemente por periplasmic expresión en Escherichia coli (e. coli). Estudios funcionales de GPC3-S-Fab sugieren que GPC3-S-Fab es una estrategia prometedora para el tratamiento de cáncer de hígado. Así, las ventajas de GPC3-S-Fab sobre técnicas alternativas con referencias aplicables a estudios anteriores incluyen fácil producción y purificación y más estable bsAbs.
Sistemas de expresión mamífero y sistemas de expresión procariotas se han utilizado para expresar diversos formatos de la BsAbs. En contraste con sistemas de expresión mamífero, e. coli-sistemas de expresión de proteínas en base tienen muchos beneficios, incluyendo alto rendimiento, bajo costo y ahorro de trabajo, la facilidad de manipulación genética y transformación alta eficiencia15. Para la bsAbs expresión en e. coli, hay dos estrategias básicas: expresión en el citoplasma y la expresión en el periplasma entre el citoplasma y el exterior de las membranas celulares15. Comparado con el ambiente reductor del citoplasma, el periplasma es un oxidante más ambiente, que promueve el correcto plegamiento y coexpresión de proteínas16. Plegamiento correcto juega un papel clave en la generación de solubilidad, la estabilidad y la función de la bsAbs. Por lo tanto, ha añadido un pelB de secuencia señal N-terminal de la S-Fab para dirigir la secreción en el periplasma de e. coli17. Para asegurar correcto plegamiento, solubilidad, estabilidad térmica y estabilidad conformacional, reduciendo la complejidad y el tamaño de un anticuerpo es empleado con frecuencia16. El formato S-Fab consta de una fabulosa y un VHH, que se expresa muy bien en sistemas bacterianos probablemente debido a la estructura simple y tamaño pequeño.
GPC3 fue elegido en este formato de anticuerpo tienen GPC3-S-Fab. Glypican-3 (GPC3) es un miembro de la familia de proteoglicanos de sulfato (HS) de heparina que está anclada a la superficie de la célula a través de glicosilfosfatidilinositol (GPI)18. GPC3 es sobreexpresada en el 70% de los casos de carcinoma (HCC) hepatocelular, que representan la mayoría de los cánceres del hígado19,20,21,22. Porque GPC3 raramente se expresa en los tejidos normales, GPC3 se ha propuesto como un objetivo potencial para el CHC. Se han producido múltiples ratón mAbs contra GPC3. Sin embargo, sólo GC33 exhiben actividad antitumoral limitada 22y no pudo exhibir la eficacia clínica en pacientes. En este estudio, GPC3-S-Fab fue demostrado para ser capaz de reclutar las células NK para matar GPC3 tumor células14.
Para reclutar a las células NK, se utilizó anti-CD16 VHH. CD16a es un receptor de IgG de baja afinidad, expresado principalmente en las células natural killer (NK), macrófagos, monocitos y algunos subtipos de células T. Está implicado en la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (CMCDA) por las células NK23. Las células NK humanas pueden clasificarse en dos tipos, CD56 - CD16 + y CD16 + CD56-. En contraste con las células NK CD56 + CD16−, CD56-las células NK CD16 + pueden liberar niveles más altos de perforin y granzyme B y así presentan una citotoxicidad fuerte24. Las células de Kupffer (KCs), expresando CD16a, son los macrófagos residentes en el hígado. Las células de Kupffer juegan un papel importante en la supresión del cáncer de hígado25. Así, la bsAbs targeting CD16a puede ser una estrategia más prometedora que la participación de células T contra el cáncer de hígado.
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Todos los procedimientos incluyendo la colección de sangre humana fueron aprobados por el Comité de ética de Universidad de Yat-sensor del sol.
1. estrategia de diseño GPC3-S-Fab
2. transformación y cultura
3. GPC3-S-Fab Periplasmic purificación
4. SDS-PAGE y Western-blotting análisis
5. gel filtración análisis
6. Análisis de citometría de flujo de
7. citotóxicos ensayos
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Purificación de GPC3-S-Fab
GPC3-S-Fab fue purificada de e. coli por una purificación de la afinidad de dos etapas, primero con Ni-NTA-agarosa, seguido por la purificación de la afinidad de IgG-CH1. Después de la purificación de la afinidad de dos etapas, GPC3-S-Fab fue purificada a homogeneidad con las dos cadenas cerca de 1:1 (figura 2A). La presencia de polipéptidos VHH C...
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En este estudio, presentamos una estrategia para la construcción de un nuevo formato de la bsAbs, GPC3-S-Fab, que puede reclutar las células NK a las células del tumor positivo GPC3. S-Fab se basa en la Fab natural formato añadiendo una anti-CD16 VHH11,12. En comparación con la región de Fc que contienen bsAbs, GPC3-S-Fab puede fácilmente producir en el periplasma de bacterias en gran escala.
Utilizando la estrategia de expresión y pur...
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Los autores no declaran conflictos de interés.
Este trabajo fue apoyado financieramente por el R & D Plan de la provincia de Guangdong (PR China) (2016A050503028).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| incubadora de agitación | Thermo Fisher | MAXQ 4000 | |
| incubadora de agitación | Zhicheng | ZWYR-D2402 | |
| Centrífuga | Cence | GL-10MD | |
| Centrífuga | Beckman Coulter | Avanti J-26S Centrífuga XPI | |
| eppendorf | 5810R | ||
| Espectrofotómetro ultravioleta | Thermo Fisher | Nanodrop | |
| Aparato analítico de electroforesis en gel de poliacrilamida | Mini-PROTEAN® Aparato Tetra | Bio-rad | |
| Trans-blot | Criterion | Bio-rad Sistema de imagen Bio-rad | |
| chemidoc tm XRS+ | |||
| Fast Protein Cromatograma líquido | GE Healthcare | Columna AKTA avant | |
| GF | GE Healthcare | 28-9909-44 Superdex 200 Increase 10/300 GL | |
| Citómetro de flujo | Beckman | Centrífuga FC500 | |
| eppendorf | 5702R | ||
| Envision lector de placas | TECAN | Infinite F50 | |
| Anti His-tag | eBioscience | 14-6657-82 | |
| anti-Flag-tag | Sigma | F1804 | |
| anti-humano (H& L)-488 | A11013 | Invitrogen | |
| Anticuerpo ligado a HRP IgG de ratón | Cell Signaling | 7076S | |
| Ni-NTA-Agarose | Tribioscience | TBS9202-100 | |
| IgG-CH1 resina de afinidad | Thermo Fisher | 194320005 | |
| Ficoll-Plaque Plus GE | Healthcare | 17-1440-03 | |
| Kit de enriquecimiento de células NK | Stemcell | 19055 | |
| Célula madre | magnética | 18000 | |
| CCK8 kit | Dojindo | CK04 | |
| DMEM | Gibco | C11995500CP | |
| RPMI-1640 | Gibco | C11875500CP | |
| Suero Fetal Bovino (FBS) | Sigma | F2442 | |
| Tripsina | Gibco | 15050-057 | |
| Penicilina-estreptomicina | Gibco | 15140-122 | Cultivo celular |
| Marcador patrón | Sigma Aldrich MWGF200 | Filtración en gel | |
| Isopropil-b-D-tio-galactopiranósido (IPTG) | Productos químicos de VWR | VWRC0487-100G | |
| Tubo de diálisis | Sigma Aldrich | D0655-100FT | |
| Knanamycina | VWR | VWRC0408-100G | |
| Ampicilina | VWR | VWRC0339-100G | |
| Triptona | Thermo Fisher | LP0042B | |
| Extracto de levadura | Thermo Fisher | LP0021B | |
| NaCl | Sangon Biotech | A100241 | |
| Trizma base | Sigma | Aldrich T6791-1KG | |
| EDTA | Sigma Aldrich | V900106 | |
| Glicina | aladdin | A110752-500g | |
| KCl | aladdin | P112134-500g | |
| MgCl | Sigma Aldrich V900020 | ||
| Agar | Sangon Biotech | A505255-0250 | |
| Fosfato de potasio, monobásico anhidro (KH2PO4) | VWR | 7778-77-0 | |
| Fosfato de sodio, dibásico, anhidro (Na2HPO4) | VWR | 7558-79-4 | |
| 2-Mercaptoetanol | VWR | 60-24-2 | |
| Fluoruro de fenilmetilsulfonilo (PMSF) | VWR | 329-98-6 | |
| Lisozima | Sigma Aldrich | L6876-25G | |
| Coomassie Azul Brillante R250 | VWR | VWRC0472-50G | |
| Azul de bromofenol | Sangon Biotech | A500922-25G | |
| Albúmina sérica bovina (BSA) | VWR | VWRC0332-100G | |
| Glycerol | Sigma Aldrich | V900122 | |
| plato de plástico de 100 mm x 20 mm | Matraz de | ||
| Corning de 25 cm2 | Corning | 430639 | |
| clúster de cultivo celular de 96 pocillos | Corning | 3599 | |
| Sacarosa | Sangon Biotech | A610498-0005 | |
| CHO | La Colección de Cultura Tipo de la Academia China de Ciencias | GNHa 3 | |
| MHCC-97H | La Colección de Cultura Tipo de la Academia | SCSP-528 | |
| HepG2 | La Colección de Cultura Tipo de la Academia China de Ciencias | TCHu 72 | |
| Huh7 | La Colección de Cultura Tipo de la Academia China de Ciencias | TCHu182 | |
| Hep3B | la Colección de Cultura Tipo de la Academia China de Ciencias | TCHu106 | |
| NK92 | ATCC | CRL2408 |
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