פרוטוקול זה מתאר הליך מפורט להקמת ספרייה המוצג phage נוגדן סינתטי עם גיוון מחויטת. נוגדנים סינתטי יש יישומים רבים של מחקר בסיסי אבחון המחלה, הרפוי.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר הליך מפורט להקמת ספרייה המוצג phage נוגדן סינתטי עם גיוון מחויטת. נוגדנים סינתטי יש יישומים רבים של מחקר בסיסי אבחון המחלה, הרפוי.
הביקוש נוגדנים חד-שבטיים (mAbs) מחקר בסיסי ורפואה הולך וגדל מדי שנה. ליפידים הטכנולוגיה כבר השיטה הדומיננטית לפיתוח mAb מאז את הדו ח הראשון שלה בשנת 1975. כמו טכנולוגיה חלופית, שיטות תצוגה phage לפיתוח mAb הן יותר ויותר אטרקטיבי מאז Humira, הנוגדן הראשון נגזר phage ואחד mAbs הנמכר, אושרה לטיפול קליני של דלקת מפרקים שגרונית בשנת 2002. חיה-שאינו מבוסס טכנולוגיית פיתוח mAb, התצוגה phage עוקף אנטיגן immunogenicity, האנשה ותחזוקה בעלי חיים הדרושים של ליפידים מסורתי המבוסס על טכנולוגיית פיתוח נוגדן. ב פרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה לבנייה של ספריות Fab המוצג phage סינתטי עם הבדלים של 109-1010 השגה עם אלקטרופורציה יחיד. פרוטוקול זה מורכב: 1) הכנה תא אלקטרו-המוסמכת יעילות גבוהה; 2) הפקת המכילות אורציל דנ א חד גדילי (דו-ssDNA); 3) השיטה של Kunkel המבוסס על oligonucleotide מכוון מוטגנזה מכוונת; 4) אלקטרופורציה, חישוב של גודל הספרייה; 5) חלבון מבוססת על A/L מקושרים-אנזים immunosorbent assay (אליסה) לקיפול והערכה פונקציונלי; ו- 6) ניתוח רצף הדנ א של גיוון.
mAbs יש שימושים רחב החל מחקר בסיסי אבחון המחלה, הרפוי. נכון לשנת 2016, mAbs יותר מ- 60 אושרו על ידי ארצות הברית המזון סמים המינהל (USFDA) לטיפול קלינית של מחלות אוטואימוניות, סרטן, מחלות זיהומיות1,2.
בשנת 1975, קולר, מילשטיין דיווח טכניקה לדור רציפה של נוגדנים היחודיות המשובטים יחיד ממקור הסלולר המכונה 'hybridomas', טכניקה זו לאחר מכן הפכה לאבן פינה ברפואה ובתעשייה3 ,4. דור של mAbs בשיטה זו דורש צעדים שונים כולל ייצור אנטיגן, חיסון עכבר, מיצוי של B לימפוציטים, פיוז'ן של תאי B עם תאי מיאלומה כדי ליצור תאים ליפידים בן אלמוות, שיבוט בחירה, ליישומים טיפוליים, האנשה נדרש להימנע אנטי-העכבר אנושית נוגדנים (חמה)4,5. עם זאת, לטכנולוגיה הזו, אנטיגנים כולל רעלנים, פתוגנים של חלבונים גבוהה שנשמרת אינם יעילים יחסית מפעילה ויוו תגובה חיסונית mAb הפקה5.
בשנת 1978, האצ'יסון. et al. דיווח על השימוש oligonucleotide ישירה מוטגנזה מכוונת של משקע וירוס חד גדילי bacteriophage6. בשנת 1985, סמית דיווחו שברי גנים זרים יכולים להיות התמזגו במסגרת עם הגן קידוד phage המעיל החלבון השלישי ובכך ניתן להציג על פני phage מבלי להתפשר על שלה infectivity7. אלה חלוצי עבודות הניח בסיס לבנייה עוקבות של נוגדן המוצג phage בספריות תמים החיסון, וטפסים סינתטיים עם התבניות של המקטע משתנה יחיד-שרשרת (scFv) וגם אנטיגן מחייב פרגמנט (Fab) עבור טיפולית mAb פיתוח8,9. מ מנקודת מבט טכנית, פיתוח נוגדן מבוסס התצוגה phage מציעה גישה המשלימה לפיתוח מבוסס-ליפידים mAb שיכול לעזור לעקוף את המגבלות שאנטיגנים מסוימים יכול להוות, האנשה לעבד את זה ליפידים-derived נוגדנים לעיתים קרובות דורשים5. החל 2016, mAbs, נגזר תצוגה ל- 6 phage אושרו במשק לרבות Humira, לאחד mAbs המצליח ביותר משמש לטיפול בדלקת מפרקים שגרונית, מועמדים רבים של נוגדן נגזר התצוגה phage הינם כרגע בשלבים שונים של ניסויים קליניים החקירה10.
לספריות החיסון ותמימה phage נוגדן, המגוון של משלימים את החסר-קביעת אזורים (Cdr) בשרשרת קל וכבד נגזר מן הרפרטואר החיסון הטבעי (כלומר, מתאי B). לעומת זאת, המגוון של Cdr בספריות נוגדן phage סינתטית היא מלאכותית לחלוטין. גישות סינתטי בניית הספרייה לספק שליטה מדויקת על העיצוב של רצף גיוון להציע הזדמנויות ללימודים מכניסטית של נוגדן מבנה, לתפקד11,12. יתר על כן, ניתן למטב את המסגרת עבור ספריות סינתטי לפני הבנייה הספריה כדי להקל על במורד הזרם, בפיתוח תעשייתי רחב היקף11,12.
בשנת 1985, Kunkel דיווח בגישה מוטגנזה מכוונת המבוססים על תבנית חד גדילי הדנ א (ssDNA) כדי להציג את האתר מכוון מוטציות לתוך M13 bacteriophage ביעילות13. גישה זו היה שימוש נרחב לאחר מכן להקמת ספריות phage המוצג. Oligonucleotides DNA מסונתז כימית שנועד להציג את המגוון לתוך Fab Cdr משולבים של phagemid עם תבנית עמוד השדרה של נוגדן. בתהליך זה, phagemid מבוטאת ssDNA המכילים אורציל (דו-ssDNA), oligonucleotides הם annealed אל Cdr והרחבה לסנתז DNA גדילי כפול (dsDNA) בנוכחות T7 DNA פולימראז ו T4 DNA ליגאז. לבסוף, ds-DNA שנוצר יכול להיות מוחדרים Escherichia coli מאת אלקטרופורציה.
גיוון גבוהה, ספריית המוצג phage הבנייה, מתח גבוה אלקטרופורציה תערובת שני תאים אלקטרו-מוסמך, covalently dsDNA עגול סגור (CCC-dsDNA) צריך להיות מוכן בקפידה. . Sidhu et al. ששינה את הכנת תאים אלקטרו-המוסמכת ודנ א שיטות מסורתיות, ספריה משופרת באופן משמעותי גיוון14.
ב פרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה לבנייה של ספריות Fab המוצג phage סינתטי עם הבדלים של 109-1010 השגה עם אלקטרופורציה יחיד. איור 1 מציג סקירה של ספריית הבנייה כולל: 1) הכנה תא אלקטרו-המוסמכת יעילות גבוהה; 2) הפקת דו-ssDNA; 3) השיטה של Kunkel המבוסס על oligonucleotide מכוון מוטגנזה מכוונת; 4) אלקטרופורציה, חישוב של גודל הספרייה; 5) חלבון A/L-מבוסס אליסה לקיפול והערכה פונקציונלי; ו- 6) ניתוח רצף הדנ א של גיוון. כל ריאגנטים, זנים, ציוד מפורטים בטבלה של החומר. טבלה 1 מציגה את הכיוונון מגיב.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: מסנן סטרילי טיפים יש להשתמש בכל רחבי בהתמודדות עם phage כדי למנוע הדבקות פיפטה האקדח וסביבתה. באזור aseptic או הוד חייב לשמש בעת טיפול עם חיידקים, phage ניסויים. אזור ניסוי phage יש לנקות באמצעות 2% dodecyl סולפט נתרן (מרחביות) ואחריו אתנול 70% כדי למנוע זיהום phage. עבור ביצוע דילולים טורי פרוטוקול זה, עצות חדשות אמור לשמש לכל דילול.
1. e. Coli SS320 תא אלקטרו-המוסמכת הכנה
2. מכינים את ssDNA המכילים אורציל (דו-ssDNA) מן התבנית Phagemid
הערה: A דיווח בעבר עמוד השדרה ללונג phagemid שימש את התבנית הכנה דו-ssDNA15. הארכיטקטורה של phagemid עמוד השדרה Fab מוצג באיור2. ערכת ספין פלסמיד (QIAprep ספין M13) משמש עבור הפקת דו-ssDNA עם שינויים קלים.
3. השיטה של Kunkel המבוסס על Oligonucleotide מכוון מוטגנזה מכוונת
הערות: רצוי לערוך תגובות בקנה מידה קטן לפני קנה מידה מלא תגובות כדי להבטיח את איכות המרכיבים מוטגניות oligonucleotide ותגובה. קריקטורה של השיטה של Kunkel המבוסס על oligonucleotide מכוון מוטגנזה מכוונת מוצג באיור3. הבדלים חומצת אמינו שונות הם הציגו לתוך אזורים CDRH1, CDRH2, CDRH3 ו- CDRL3 עם IMGT מספור במינוח16 (טבלה 2). חומצת אמינו תיאורטי מגוון CDR כל המגוון הכולל חומצת אמינו תיאורטי, רצפים oligonucleotide מפורטים בטבלה 2.
4. אלקטרופורציה וחישוב של גודל הספרייה
5. איכות הערכה על ידי חלבון א' / L ישיר איגוד אליסה Assay, רצף
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות את תרשים זרימה הקמת ספריה ללונג (ראה איור 1), הכנו המסייע M13KO7 תאים אלקטרו-המוסמכת של e. coli SS320 phage מראש נגוע. היעילות של תאים אלקטרו-המוסמכת אלה מוערך כמו 2 X 109 cfu/µg כאשר עמוד השדרה Fab phagemid לבנייה הספרייה שימשה (איור 4).
אורציל התאגדות יעילות על ידי השוואה של כייל נוגדנים בתאים CJ236 e. coli ו- e. coli SS320...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי לבנות גיוון גבוהה, המוצג phage ספריות Fab, בקרת איכות נקודות ביקורת יש צורך לעקוב אחר השלבים השונים של תהליך הבנייה, לרבות את כשירות של תאים אלקטרו-מוסמך, איכות של תבנית דו-ssDNA, היעילות של CCC-dsDNA סינתזה, כייל נוגדנים לאחר אלקטרופורציה קיפול Fab, חומצת אמינו המגוון של Cdr על ידי ניתוח רצף של Fab-phage שיבוטים.
תשואה גבוהה והטוהר של דו-ssDNA חיוני עבור קצב מוטגנזה מכוונת גבוה. מניסיוננו, אינדוקציה phage 25 ° c בלילה ניתן תשואות דו-ssDNA יותר מזה של אינדוקציה phage ב 37 מעלות צלזיוס למשך...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
המחברים מעריך ד ר פרדריק Fellouse מן המעבדה Sidhu עבור תגובות ביקורתיות של Kunkel שיטה מבוססת phage Fab סינתטי ספריית הבנייה. המחברים מעריך את גברת משה סגל Pavlenco וחברים אחרים מן המעבדה Sidhu לעזרה יקר של הכנת יעילות גבוהה אלקטרו-המוסמכת תאים e. coli , באיכות גבוהה דו-ssDNA. עבודה זו נתמכה על ידי קרן מדעי הטבע הלאומי של סין (מענק מס: 81572698, 31771006) DW, על ידי אוניברסיטת ShanghaiTech (מענק מס: F-0301 בשידור-13-005) כדי מעבדה של נוגדן הנדסה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנטים | |||
| 1.0 מ' H<תת>3PO<תת>4 | פישר | AC29570 | |
| 1.0 מ' טריס, pH 8.0 | Invitrogen | 15568-025 | |
| 10 מ"מ ATP | Invitrogen | 18330-019 | |
| 100 מ"מ דיתיותרייטול | פישר | BP172 | |
| 100 מ"מ dNTP תמיסת | GE | Healthcare 28-4065-60 | המכילה 25 מ"מ כל אחד של dATP, dCTP, dGTP ו-dTTP. |
| 3,3',5,5'-טטרמתילבנזידין (TMB) | קירקגור & Perry Laboratories Inc | 50-76-02 | |
| 50X TAE | Invitrogen | 24710030 | |
| Agarose | Fisher | BP160 | |
| קרבניצילין, פחמימה | Sigma | C1389 | 100 מ"ג/מ"ל במים, 0.22 μ M מסנן-סטריליזציה, ריכוז עבודה: 100 μ גרם/מ"ל. |
| כלורמפניקול, cmp | Sigma | C0378 | 100 מ"ג/מ"ל באתנול, 0.22 μ M מסנן-עיקור, ריכוז עבודה: 10 μ גרם/מ"ל. |
| EDTA 0.5 מ', pH 8.0 | Invitrogen | AM9620G | |
| אגר מגורען | VWR | J637-500G | |
| H2O2 מצע פרוקסידאז | Kirkegaard & Perry Laboratories Inc | 50-65-02 | |
| K2HPO4 | Sigma | 795488 | |
| Kanamycin, kan | Fisher | AC61129 | 50 מ"ג/מ"ל במים, 0.22 μ M מסנן-סטריליזציה, ריכוז עבודה: 50 μ גרם/מ"ל. |
| KH2PO4 | Sigma | P2222 | |
| Na2HPO4 | Sigma | 94046 | |
| NaCl | Alfa Aesar | U19C015 | |
| Nanodrop | Fisher | ND2000C | |
| NaOH | Fisher | SS256 | ! זהירות NaOH גורם לכוויות. |
| אבקת חלב ללא שומן | Sangon Biotech | A600669 | |
| PEG-8000 | Fisher | BP233 | |
| חלבון מצומד A-HRP מצומד | Invitrogen | 101123 | |
| QIAprep Spin M13 Kit | Qiagen | 22704 | |
| QIAquick ג'ל מיצוי ערכת | Qiagen | 28706 | |
| QIAquick PCR ערכת טיהור | Qiagen | 28104 | |
| חלבון רקומביננטי L | Fisher | 77679 | |
| T4 DNA פולימראז | ניו אינגלנד Biolabs | M0203S | |
| T4 פולינוקלאוטיד קינאז | ניו אינגלנד Biolabs | M0201S | |
| T7 DNA פולימראז | ניו אינגלנד Biolabs | M0274S | |
| טטרציקלין, tet | Sigma | T7660 | 50 מ"ג/מ"ל במים, 0. 22 μ M מסנן-עיקור, ריכוז עבודה: 10 μ גרם/מ"ל. |
| טריפטון | פישר | 0123-07-5 | |
| Tween-20 | Sigma | P2287 | |
| גליצרול טהור | במיוחד Invitrogen | 15514-011 | |
| אורידין | סיגמא | U3750 | 25 מ"ג/מ"ל באתנול, ריכוז עבודה: 0.25 μ גרם/מ"ל. |
| תמצית שמרים | VWR DF0127-08 | ||
| שם | Company | מספר קטלוגי | Comments |
| Strains | |||
| E.coli CJ236 | ניו אינגלנד Biolabs | E4141 | גנוטיפ: dut- ung- thi-1 relA1 spoT1 mcrA/pCJ105(F' camr). משמש להכנת dU-ssDNA. |
| E.coli SS320 | Lucigen | 60512 | גנוטיפ: [F'proAB+lacIq lacZΔ M15 Tn10 (tetr)] hsdR mcrB araD139 Δ (araABC-leu)7679 ודלתא; lacX74 galUgalK rpsL thi. ממוטב עבור אלקטרופורציה ביעילות גבוהה וייצור בקטריופאג'ים חוטיים. |
| M13KO7 | ניו אינגלנד ביולאבס | N0315S | |
| שם | Company | >מספר קטלוגי | Comments |
| >Equipment | |||
| 0.2-cm gap electroporation cuvette | BTX | ||
| 96-well 2mL צלחות באר עמוקות | פישר | 278743 | |
| 96 בארות Maxisorp אימונופלטים | Nunc | 151759 | |
| צלוחיות מבולבלות צנטריפוגה | ספסל קורנינג | ||
| צנטריפוגה | אפנדורף | 5811000096 | |
| בקבוקי צנטריפוגה | Nalgene | ||
| ECM-630 | BTX | ||
| מגנטי סורגי ערבוב | Nalgene | ||
| Thermo Fisher צנטריפוגה | פישר | ||
| שייקר במהירות גבוהה | TAITEK | MBR-034P | |
| שייקר מיקרופלייט | QILINBEIER | QB-9002 | |
| מטפל בנוזלים עבור 96 ו -384 בארות | RAININ | ||
| Mutil-channel פיפטה | RAININ | E4XLS | |
| Amicon רכז | Merck | UFC803096 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה