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Aplicações da resina nova da afinidade
Nós mostramos que as resinas personalizadas da cromatografia da afinidade para a captação de mAbs podem ser manufacturados imobilizando um ligante que contem um epítopo mAb-específico ao agarose Cross-linked NHS-ativado. Para projetar tal resina, era necessário saber a seqüência do epítopo e usar um epítopo linear. As resinas resultantes são vantajosas para a captura de mAbs porque poderiam potencialmente substituir as etapas de cromatografia de afinidade de proteína A dispendiosas. A interação entre 2f5 e DFE em nosso estudo de caso foi mediada pela ligação do epítopo-paratope, assim que nosso ligante deve ser mais seletivo do que a proteína a, que liga à região de FC da maioria de iggs murino e humano. Porque os ligantes individuais são necessários para cada MAB, nosso método pode inicialmente parecer apropriado principalmente para os anticorpos que são produzidos em uma escala muito grande. Entretanto, combinando nossa aproximação com a expressão transiente rápida planta-baseada da proteína, os ligantes novos da afinidade podem ser preparados em menos de 2 semanas27 com esforço mínimo28. Assim, o método também é adequado para a purificação de mAb de pequena escala.
Produção e melhorias potenciais do ligante da afinidade
As plantas oferecem uma plataforma de produção rápida e segura para ligantes de afinidade5,29,30, como a proteína de fusão DFE apresentada no nosso estudo de caso. Blanching o material de planta reduziu extremamente a quantidade de proteínas de pilha do anfitrião em uma única etapa e foi integrado facilmente em uma rotina padrão do esclarecimento. No entanto, a recuperação do ligante foi baixa na configuração atual, provavelmente devido à sua estabilidade térmica moderada e alguma ligação não específica às camadas filtrantes, conforme relatado para outros produtos31,32,33. A engenharia o portador para aumentar sua estabilidade térmica pode conseqüentemente ajudar a melhorar o rendimento do ligante no futuro, como descrito para o candidato vacinal da vacina da malária, a enzima antitumoral ppadi ou um β-glucosidase mesófilos34, 35,36. O mesmo vale para a etapa de filtração de profundidade, onde a engenharia de proteínas pode ajudar a reduzir a ligação não específica ao material filtrante37. Os custos de produção para DFE e ligantes semelhantes também podem ser reduzidos melhorando a eficiência geral de esclarecimento utilizando floculantes ou aditivos filtrantes38,39.
Quando dsred é usado como um portador, dá forma a um complexo tetramérica. Isso é vantajoso porque aumenta o número de epítopos por ligantes, mas também pode tornar o ligador mais suscetível à desmontagem ou desnaturação durante a cromatografia de afinidade. Uma proteína transportadora monomérica como a mCherry pode, portanto, ser preferível, pois é estável em pH baixo40, e a inclusão de repetições em tandem do epítopo aumentaria a avidez do ligador e, assim, aumentará a capacidade da resina5, 26 anos de , 41. para as proteínas simples do portador-epitope (isto é, aquelas sem ligações do dissulfeto ou modificações borne-translational) os sistemas de produção microbianos podem reduzir os custos de fabricação e fazer os ligantes mais competitivos com proteína a. Por exemplo, a proteína verde fluorescente tem sido expressa em células bacterianas com um rendimento de ~ 1 g · kg-1 de biomassa, o que reduziria significativamente os custos de produção de ligantes42.
Independentemente do hospedeiro de expressão, foi necessário um ligante de afinidade purificada durante o acoplamento para minimizar a imobilização de proteínas de células hospedeiras ou componentes de mídia que, de outra forma, podem reduzir a seletividade e capacidade da resina. A inclusão de uma etiqueta poli-histidina para a purificação do iMac aumentou a pureza para ~ 90% em uma única etapa, facilitando a produção rápida e barata de ligante5,43,44. Entretanto, a posição da etiqueta da fusão é importante porque tem o potencial para obstruir aberta a ligação do epítopo mapeado ou para induzir o clivagem da etiqueta ou do epítopo do portador45,46.
Imobilização da ligadura de afinidade em colunas de cromatografia ativadas pelo NHS
A imobilização foi realizada manualmente ou por meio de um sistema de cromatografia. Os pequenos volumes de buffer por coluna pareciam favorecer o manuseio manual (por exemplo, devido aos volumes mínimos de desperdício). No entanto, se forem necessárias colunas múltiplas/maiores, o sistema de cromatografia torna as condições de acoplamento mais fáceis de controlar (por exemplo, taxas de fluxo reguladas) e, portanto, é mais provável que consiga resultados reprodutíveis em termos de DBC. Nossos dados sugerem que o tampão de acoplamento e o pH têm um efeito importante na eficiência do acoplamento e nos custos totais da coluna. Fatores de triagem que influenciam a reação de acoplamento e ajustá-los para cada proteína transportadora (ou mesmo para cada transportadora – ligand Fusion) poderia, portanto, melhorar a eficiência de acoplamento e desempenho de resina, e recomendamos esta abordagem.
Testando o isolamento de 2F5 usando a resina de afinidade DFE
O rendimento e a pureza do produto são aspectos importantes do desempenho da resina e, no caso da DFE, obteve-se um rendimento de 105 ± 11% (± DP, n = 3) e uma pureza de 97 ± 3% (± DP, n = 3), o que é comparável ao desempenho das resinas de benchmark protein A25 ,26. Outro indicador-chave de desempenho para resinas em geral (e particularmente para aqueles baseados em ligantes de afinidade) é o DBC a 10% de avanço do produto, porque este parâmetro afeta a quantidade de resina necessária para um processo específico e, portanto, os custos. Para o ligand de DFE, o DBC inicial era ~ 4 g · L-1 resina, que é ~ 13% do valor correspondente para a proteína A em condições semelhantes (apenas 2 min tempo de contato)25,47 mas cerca de 15 vezes maior em comparação com outras resinas de afinidade personalizada, como o ligantes anti-FSH-imunoafinidade utilizando o mesmo tempo de permanência de 2 min48. O DBC de DFE declinou a 15% do valor começar após 25 ciclos do BIND-e-elute, visto que mais de 50 ciclos são exigidos para a mesma perda de DBC em resinas comerciais de A da proteína A49. No entanto, é importante notar que o nosso transportador ainda não foi otimizado na mesma medida que a proteína A, que tem sido exaustivamente investigado e melhorado ao longo das últimas quatro décadas8.
Até o momento, melhoramos a estabilidade da resina e a recuperação do produto, alternando de um tampão de eluição de baixo pH para uma alta concentração de cloreto de magnésio (Figura 3), como recomendado em estudos anteriores13. A cor vermelha característica do ligante de afinidade não se desvaneceu substancialmente durante os 25 ciclos de ligamento-e-elute, então nós especulamos que as proteases endógenas de plantas nos extratos de plantas esclarecidas31 podem ter truncado e, assim, inativado o epítopo da o ligand. Conseqüentemente, projetar os linkers protease-resistentes para conectar o portador e o epítopo pode ajudar a manter o DBC inicial sobre um número prolongado de ciclos. Dada a rápida e simples expressão e purificação do ligador DFE, seu acoplamento direto às resinas de cromatografia comercial, e seu excelente rendimento e pureza do produto, acreditamos que nosso método oferece uma alternativa adequada à proteína a para o purificação de mAbs e derivados de anticorpos que não se ligam à proteína a, especialmente se as melhorias para o portador e Linker pode melhorar a estabilidade do DBC e ligante. Esta suposição foi apoiada pela diferença pequena na constante da dissociação de DFE-purified e de proteína A-purified o anticorpo5de 2f5, indicando que nosso ligante novo da afinidade permite a recuperação de mAbs de alta qualidade.
Benefícios e limitações atuais do método
Produzindo o ligante da afinidade como uma fusão genética com uma proteína do portador aumenta a solubilidade em amortecedores aquosos e assim a compatibilidade com condições típicas do acoplamento do ligante. Em contrapartida, peptídeos em branco derivados da síntese de peptídeos em fase sólida podem ter solubilidade limitada nestas condições devido à sua sequência50, que não pode ser alterada porque é ditada pela sequência de aminoácidos do epítopo reconhecida pelo MAB para ser purificada. Outros usaram conseqüentemente uma síntese da em-resina de ligantes do peptide51. A capacidade de ligação estática da resina resultante foi alta (~ 80 g · L-1), mas o processo de preparo da resina é demorado, não foi relatada uma capacidade de ligação dinâmica e a pureza e recuperação obtidas foram menores do que em nossa abordagem. Uma vantagem adicional de um ligante da proteína da fusão na escala do laboratório é que o ligante e as variações dele podem ràpida ser produzidos, purified e testado com esforço mínimo em um sistema Easy-to-use da expressão da elevado-através de52.
As duas limitações atuais do método apresentado aqui são a baixa capacidade de ligação dinâmica de 3 g · L-1 e sua redução de 90% ao longo do ciclo de 25 ciclos de ligação e elute5. Essas limitações podem ser abordadas no futuro, aplicando condições de carga menos rigorosas e substituindo a transportadora DsRed atual por uma variante projetada e mais estável, respectivamente. Por exemplo, dobrar o tempo de contato atual de 2 a 4 minutos tem o potencial de dobrar a capacidade de ligação dinâmica como foi mostrado para algumas resinas protein A26.
Solucionando problemas
A tabela a seguir destaca os possíveis problemas que podem ser encontrados durante este protocolo e fornece dicas sobre como resolvê-los (tabela 1).
| Tabela 1: problemas potenciais que podem ser encontrados e possíveis correções. |
| Etapa do protocolo | Problema | Couse | Corrigir |
| 1 | As plantas não crescem | Condições de crescimento comprometidas | Verifique o pH e a condutividade do fertilizante |
| | | Verifique as condições de temperatura e luz |
| 2 e 3 | Grandes quantidades de proteínas de células hospedeiras estão presentes após a extração | Precipitação incompleta | Verifique a temperatura durante a branqueamento |
| | | Verifique a agitação no banho de branqueamento |
| 2 e 3 | Nenhum produto encontrado no extrato da planta | Temperatura de blanching demasiado elevada | Verifique a temperatura e o pH durante o branqueamento |
| | pH no tampão de branqueamento muito baixo | |
| 3 | As grandes partes da haste ou da folha permanecem após a extração | Mistura incompleta no liquidificador | Certifique-se de que o material vegetal não é um plugue no liquidificador |
| 3 | Aumento rápido da pressão durante a filtração da profundidade | Seleção e/ou orientação incorreta do filtro | Verifique o tipo de filtro e a orientação |
| 4 | Pouca proteína de fusão durante a eluição/um monte de proteína de fusão em fluxo-através de | A resina IMAC não foi carregada com íons metálicos | Verifique se a resina IMAC foi corretamente carregada com íons |
| | A proteína de fusão perdeu a tag de afinidade | Evite a luz solar intensa e altas temperaturas durante o cultivo da planta |
| 4 | Proteína de fusão perdida durante a concentração | Proteína de fusão ligada à membrana | Verifique o tipo de membrana |
| | | Certifique-se que o factor de concentração não foi demasiado elevado |
| 5 | Baixo rendimento do acoplamento | Seqüência incorreta de adição de reagente de acoplamento | Verifique os rótulos dos reagentes e a sequência de adição |
| | Preparação incorreta das colunas antes do acoplamento | Verifique as condições da coluna preparaiton |
| 5 e 6 | Baixo rendimento de mAb | Baixa expressão de mAb na biomassa vegetal | Teste de expressão de mAb em biomassa |
| | Baixa densidade do ligante | Verifique a pureza da preparação da proteína de fusão |
| 7 | Concentrações de proteínas muito baixas/elevadas no ensaio de Bradford | Formação de bolhas durante a pipetagem | Verifique se há bolhas no 96-bem palte |
| 7 | Baixa concentração de mAb durante a medição da SPR | Microplaqueta comprometida da proteína A | Compare com os resultados do mAb padrão com concentração conhecida |
| | Diluição incorrecta da amostra | Verifique a taxa de diluição e o tampão |
Tabela 1: problemas de disparo.