$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wraz z nadejściem ery postgenomicznej, dostępność wysokiej jakości odczynników wiążących do charakteryzowania i modulowania białek jest niezbędna do otwarcia nowych ścieżek badawczych i terapeutycznych. Przeciwciała nadal mają kluczowe znaczenie zarówno dla naukowców akademickich, jak i przemysłowych jako podstawowe narzędzia badawcze i diagnostyczne oraz potencjalne terapie. Nic dziwnego, że nastąpił imponujący wzrost liczby firm zajmujących się opracowywaniem przeciwciał na zlecenie, z których większość polega na konwencjonalnych technologiach hybrydoma do generowania niestandardowych przeciwciał. Niemniej jednak selekcja in vitro z wykorzystaniem bibliotek przeciwciał wyświetlanych przez fagi staje się potężną technologią alternatywną, która może oferować wyjątkowe korzyści i sukces tam, gdzie konwencjonalne technologie mogą napotkać ograniczenia1, 2.
W świetle znacznego zapotrzebowania na wysokiej jakości przeciwciała jako narzędzia badawcze, dwa główne wyzwania związane z generowaniem przeciwciał odnawialnych to: 1) wydajność selekcji i 2) dostępność antygenu. Wiele grup opisało już procedury selekcji in vitro, mające na celu zwiększenie przepustowości i szybkości identyfikacji przeciwciał. Opisy te szczegółowo opisują różne realne podejścia, które obejmują wybór na podstawie celów o pełnej długości3,4 lub strukturalnie powiązanych domen5,6,7, przy użyciu schematów immobilizacji antygenu3,4 opartych na kulkach6,8 lub płytkach. Ponadto coraz powszechniejsze stosowanie technologii syntezy genów9 sprawiło, że systematyczne wytwarzanie antygenów, zwłaszcza izolowanych domen, jest w miarę opłacalne i może potencjalnie złagodzić trudności w uzyskaniu wystarczających ilości oczyszczonego antygenu o pełnej długości. Wykorzystując te dwie technologie w tandemie, opracowano samodzielny i skalowalny proces generowania i selekcji przeciwciał, który umożliwiłby równoległą izolację przeciwciał dla dużych zestawów eksprymowanych domen antygenowych i ułatwił opracowanie odczynników do charakteryzowania całych klas białek powiązanych strukturalnie lub funkcjonalnie.
W tym celu opracowano zintegrowany potok, który łączy in silico identyfikację ekspresyjnych domen antygenowych, syntezę genów, wysokoprzepustową bakteryjną ekspresję antygenów i skalowalne selekcje przeciwciał wyświetlanych na podstawie fagów. Rurociąg ten wymaga jedynie podstawowej infrastruktury dostępnej dla większości laboratoriów zajmujących się naukami przyrodniczymi (w tym bibliotek przeciwciał, które są coraz częściej dostępne na podstawie licencji lub umowy o transferze materiałów), ale jest również podatny na automatyzację do użytku na skalę przemysłową. Korzystając z tego protokołu, możliwe jest wygenerowanie setek domen antygenowych oznaczonych powinowactwem i rutynowe izolowanie wysoce specyficznych fragmentów przeciwciał do wielu z tych antygenów.
Technologia wyświetlania fagów wykazała kompatybilność z szeroką gamą formatów rekombinowanych odczynników powinowactwa, w tym domenami Fab, scFv i autonomicznymi Fv oraz rosnącą gamą małych 'alternatywnych struktur' (zaprojektowane białka powtórzeń ankyryny (DARPINS), fibronektyna (Fn), domeny lipokaliny i wieleinnych10). Dyskusja ogranicza się w tym przykładzie do izolacji fragmentów przeciwciał Fab, chociaż zakłada się, że metody te można dostosować do innych typów bibliotek. Korzystając z tej technologii, z powodzeniem wybrano Fabs o niskim powinowactwie nanomolowym do małych, znakowanych domen białkowych, w tym domen czynnika transkrypcyjnego, domen SH2, białek wiążących RNA i innych, z których wiele wiąże białko o pełnej długości i jest funkcjonalnych w testach immunologicznych, takich jak immunofluorescencja, immunoprecypitacja i immunohistochemia. Co ważne, rekombinowane klony wiążące są w pełni odnawialne i mogą być ponownie generowane z konstruktów ekspresyjnych poprzez produkcję bakteryjną, oferując zwiększoną spójność, odtwarzalność i opłacalność, co uzasadnia koszt rygorystycznej walidacji klonów.
W tym protokole i towarzyszącym mu filmie pokazane są podstawowe metody selekcji przeciwciał z bibliotek wyświetlanych przez fagi przy użyciu unieruchomionych domen antygenowych. Ta szczególna metoda wykorzystuje domeny białkowe znakowane GST unieruchomione przez pasywną adsorpcję w płytkach mikrodołkowych, chociaż z powodzeniem zastosowano również inne znaczniki11,12,13 i formaty selekcyjne13,14,2. Szczegółowo omówiono krytyczne kwestie dotyczące konfiguracji i przeprowadzania selekcji z równoległym monitorowaniem parametrów selekcji mającym na celu identyfikację i wyizolowanie specyficznie wzbogaconych przeciwciał klonalnych w celu walidacji.