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Biochemistry

アルパカ (ラーマ pacos) 蛋白質の抗原と抗原特異的単一ドメイン抗体産生の予防接種

doi: 10.3791/58471 Published: January 26, 2019

Summary

アルパカから単一ドメイン抗体の生産のための法、予防接種、血のコレクション、B 細胞の分離、および選択を含む、説明します。

Abstract

本稿では、アルパカの予防接種との抗原特異的単一ドメイン抗体を生産する分子生物学方法の使用法は説明し、実証します。ラクダ、アルパカやリャマなどとなっている生物医学研究のための貴重なリソース単一ドメイン抗体を生成する使用ことができます重いチェーン専用の抗体の新しいタイプを出すため。免疫システムは非常に柔軟な単一ドメイン抗体は特異性の非常に高度で多くの異なる蛋白質の抗原と抗原の異なる立体配座を作ることが。他の人の間で、これらの機能は、生物医学研究のための貴重なツール単一ドメイン抗体を作る。アルパカから単一ドメイン抗体の製造方法が報告されます。予防接種、血液のコレクション、および B 細胞の隔離のためのプロトコルを説明します。B 細胞は、パンを介して特定の単一ドメイン抗体の選択で使用される免疫ライブラリの構築に使用されます。プルダウン ・ メニューでパンを介して得られる推定上特定の単一ドメイン抗体を確認、elisa 法やゲル ゲルシフト試金。直接または設計された試薬の一部として、結果の単一ドメイン抗体を使用しできます。単一ドメイン抗体・単一ドメイン抗体を用いた試薬の使用には、構造、生化学、細胞、生体、および治療のアプリケーションが含まれます。原核生物の発現系で組み換えタンパク精製、および直接使用または特定のマーカーや細胞の研究や、記者として使用することができます。 タグを含めるために設計することができます。、単一ドメイン抗体を大量に生産することができます。診断。

Introduction

、アルパカ、ラクダ科の家族の他のメンバー生物医学研究1,2,3のための抗体を生成するための人気の源となっています。ラクダ科動物は、重鎖高い特異性と親和性の高さを維持しながら、はるかに小さいの単一ドメイン抗体の生産を許可する唯一の抗体と同様、両方の従来の抗体を生成するのユニークな免疫システムを持ってください。したがって、ラクダ科動物抗体は、さまざまな目的に役立つ汎用性の高い試薬を提供します。アルパカを免疫し、単一ドメイン様々 な蛋白質の抗原に抗体を生成する方法は、ここで説明しました。これらの抗体は、のみターゲット蛋白質 (抗原) と血を描く4小さな注射で予防接種を必要とする比較的簡単なプロセスを介してラクダ科動物を作り出すことができます。その後、図書館の建設、M13 バクテリオファージ表示5と組換え抗原6対パンが分離し、所望の特性を持つ単一ドメイン抗体を生成する使用されます。プロセスでバクテリオファージの表示技術の力を活用しているので動物ごと 5 つ以上の抗原を同時に使用することができます、使用される動物の数を減らすとコストを関連付けられています。

典型的な哺乳類の抗体または免疫グロブリンがジスルフィド結合を一緒にリンクされている鎖 (2 重鎖および軽鎖の 2) の 2 種類から成る大規模な分子。これらの抗体が比較的大きく、140 ~ 190 の分子量を示す人間、マウス、ヤギ、ウサギからより豊かな IgG 種 kDa。それら複数のサブユニット構造、高分子量とジスルフィド結合のため免疫グロブリンは高い費用を作り、大量に生産するではなく挑戦することができます。1990 年代、典型的な哺乳類型免疫グロブリン、免疫グロブリンのみ重鎖7を有する構造で単純で、小説形式のほかに、ラクダ科動物は、ラクダ、ラマやアルパカが含まれています確認が発見されました。これらのユニークなラクダ科動物抗体高親和性異物をとりわけ結合する同じ能力を有するが、のみ 1 つの蛋白質鎖8から成っています。さらに、ラクダ科動物抗体は単一ドメイン抗体9とも呼ばれる、さらに小さい単位V Hフラグメントに実験的に切り捨てられます。サイズが小さいため単一ドメイン抗体生物医学研究用途の広い範囲のために役に立つ、様々 な学術および商業ソース1,10から利用できます。例外は、単一ドメイン抗体はより頻繁に通常使用される西部のしみの変性条件下で失われるコンフォメーション依存エピトープに対して指示されるので西部にしみが付くことに表示されます。

以来、彼らは単一のポリペプチドの鎖から成っている、特定の単一ドメイン抗体を選択し、簡単に細菌の遺伝子組換え蛋白質として大量に生産できます。単一のドメイン抗体には、特定のマーカーまたは11疾患を診断するため「記者グループ」として使用することができますタグを含む遺伝子組み換えできます。使用の柔軟性と相まって操作のしやすさは、大学や他の研究者の重要なリソース単一ドメイン抗体を作る。

健康の国民の協会の部分は、コアをサポート、従来アルパカ3,4から単一ドメイン抗体の生産に適応されています。アルパカは、大きいラクダ科の家族のメンバーだけでなく、アクセシビリティに対する処理の両方を容易に重要な利点を持っています。アルパカ繊維や肉の発生が広く、従ってローカル アルパカ農民は、自分のウェブサイトを通じて、または状態のブリーダー団体を通じて識別できますから地方得ることが。アルパカの 2 つの品種があります、スリ、Huacaya。Huacaya はより一般的であり、このプロトコルの使用されたが、プロトコルが一般的に適用されるいずれかの品種と他のラクダにもより広く適用されます。

Protocol

ケンタッキー大学機関動物ケアおよび使用委員会 (IACUC) によって承認プロトコル (2017-2627 と 2018-2925) に従って、アルパカとすべてのプロシージャを行った。

1. アルパカ抗原特異的抗体の生成

  1. アルパカ処理と一般的な考慮事項
    1. 適切な制度や規制の承認を得る。
    2. 大人のアルパカを取得 10 歳未満、体の状態、少なくとも 3.0 (スケール 1-5)12のスコア。彼らは群れの動物なので一緒に 2 つ、できれば 3 つの動物の最小を家します。
      注:男性は一般よりも気質を持っているし、働き易いので、推奨されます。
    3. 食事、住宅、予防接種、寄生虫制御プログラム13のレビューを含む獣医の検査を通して動物の健康状態を確認します。動物専門獣医の推薦に基づいて地理的な地域に適切なワクチン接種を最新にことを確認します。起源および特定のローカル条件13の群れの歴史のレビューに基づく獣医と相談の外、棲制御プログラムを開発します。
    4. 少なくとも 1 週間に慣らす、トレーニングや拘束への露出にホルターを含みます。
    5. 事前予防接種コントロールとして使用のための血清を取得する 4 mL の血液サンプルを収集 (手順 1.4 参照)。血清を凍結し、0.5 ml に-20 ° C で保存します。
      注:この時、動物の初期状態を監視する完全な血球 (CBC) 分析のため追加の血液を取得できます。
  2. 抗原の準備
    1. リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) または HEPES 緩衝生理食塩水 (HBS) の浄化された蛋白質の抗原の準備し、≥ 1 mg/mL に集中。予防接種、パン、およびクローンの確認を含む、完全なプロトコルのタンパク質の約 3 mg が必要です。
      注:ラクダ科動物抗体は特異性抗原タンパク質選択性を表示が、非構造化タンパク質またはペプチド認識する抗原は一般に構造のよく適している一般的に。
    2. 純度の抗原純度を確立 > 必要な 90%。SDS ページなどの分析方法を利用します。
      注意:他の蛋白質の重要な汚染は、単一ドメイン抗体が標的蛋白質よりもむしろ汚染物質を分離することができます選択時に問題につながることができます。
    3. 抗原の 100 μ g の合計を含む抗原の冷凍の因数を準備します。2 mg/mL 製剤の 50 μ L です。1 mg/mL の 100 μ L は、予防接種のために適した最も希薄蛋白質溶液です。また、抗原がフリーズ/フリーズ解除を受けることができない、ソリューションの長期的に安定する知られている格納できます 4 ° C で
      注:抗原は凍結/解凍サイクルを受けることができるようにテスト抗原の 20 μ L 因数はシンに分配する必要があります壁 PCR チューブとスナップを液体窒素で凍結します。チューブを解凍、実行高速遠心分離、紫外・可視吸収凍結の前後を比較することによってまたは SDS ページのゲルを実行することによって定量回復を確認してください。可能であれば、抗原も生物学的活性の保持のためテストする必要があります。凍結融解サイクルが成功、残りの抗原がスナップ 100 μ 因数で凍結し、-80 ° C で保存20% までの添加とプロトコルを繰り返すことができます凍結/融解サイクルに問題がある場合グリセリン。
  3. 予防接種
    1. 最大 5 つの抗原、それぞれ 200 μ g をミックス 300 に 1,000 μ L の間の最終的な容積のアジュバント。アジュバントは、希釈剤として水を使用して最終巻の: 50% を構成する必要があります。
      注:バッファーが必要な場合は、グリシンやモップ、HEPES を使用します。5 と 6 の間の pH は、中立なより好ましいするよく証明しています。血液凝固を引き起こすことができるので、リン酸塩やクエン酸塩など多価イオンを避けてください。
    2. 弓リンパ節に隣接する地域を公開する肩に肩から首の基本に沿って三日月パターンでの電気バリカンでアルパカの毛をトリミングします。
    3. アルパカの首を持ち、ゆっくりと 22 G 針を使用してボー リンパ節に近い首の付け根に沿って皮下抗原を注入します。5 注射 〜 200 μ L の (または少ない) 実行 〜 5 cm。
      注:動物は、注射時に 2 番目のスタッフ メンバーによって抑制する必要があります。注入して蹴り、後ろからだけないが、横になりやすいので注意をアルパカ呼び出しを出血します。手続き中にグループでは、お互いに近い動物を持っていることが最適です。彼らは群れの動物が、彼らはグループの穏やかなより少なく強制的な拘束が手続き中に必要があります。
    4. アナフィラキシーの兆候を 〜 20 分ポスト注入のための動物を監視 (1.6 ステップを参照してください)。毎週、注射部位でローカライズされた炎症のモニターであり、推奨されるアジュバントを使用するときではありません。注射部位から血液の漏れが過剰ではないことを確認します。
    5. 毎週各抗原の 100 μ g を使用して混合物の 5 以降高める注射を実行します。注射部位の毛をクリッピング季節に応じて毎週必要があります。秋と冬は、動物の毛が急速に成長することができます。
  4. 採血
    1. クリップ、アルコール綿棒でコレクション サイトを消毒してください。
    2. 直立させて首とストレートでゆっくり動物を抑制します。
      注:動物は、ビデオに示すように手動で拘束されたことができます。可能な場合、出血中にアルパカを抑制するアルパカ シュートの使用し、注射処理を緩和することができます。アルパカ シュートを使用するには、haltered アルパカはシュートにつながった、首バーとクイック リリースのストラップに拘束されました。アルパカ シュートのバージョンは、商用ベンダーから入手可能です。
    3. 椎骨の横突起の腹側の投影を使用すると、ランドマークとして、腹側のプロセスにちょうど内側の圧力を適用することによって静脈を閉塞します。
      注:大人のアルパカで異なる頸溝はありません。頸静脈は、横の椎骨プロセスの腹側突起によって保護されます。この厚い皮 (例えば、「プレートの戦い」男性の首の中間の 1/3 以上厚さ 1 cm) を視覚化または頸静脈自体を触診するが困難な頚部の筋と。その後、椎骨のランドマークの使用は、内頸静脈の場所の最も有用な指標です。
    4. 若干内側 45 ° の角度で針を挿入 (~ 指幅) 首の中心に向かって投影します。血流まで針を操作します。
      注:内頚静脈と総頚動脈は、お互いの近くにあります。静脈血はかなり色の赤が動脈血よりもまだ暗いです。次のコレクション、圧力は 0.5-1 のサイトに適用されるべき分 (または頸動脈にアクセスする場合より長い) 止血が保証されるまで。
    5. 分析目的のため 4-10 ミリリットルの血液を描画します。適切なサイズのシリンジや採血管と 1.5 インチ、通常組み合わせて 20 G 針を利用します。ラベンダー トップ K2EDTA 管リンパを浄化するときに全血を収集するために利用します。血清の生産のために血液を収集するときは、ゴールド トップ血清分離チューブ (BD) を利用します。
    6. 生産目的のため血液の 50-100 mL を描画します。セットに「蝶」19 20 G 翼輸液セット追加 12 インチ注入拡張子を使用。
      注:拡張設定では、採取針の安定化に焦点を当てる venipuncturist を許可する複数の血液採血管を埋めるためアシスタントをことができます。輸液セットの追加動物 (手順 3-5 分) の潜在的な動きに対応、オペレーターの快適な作動距離を与えます。
  5. 免疫モニタリング
    1. 3rdと 5th注射後 3 〜 4 日は、テストの血清を得るそれぞれの動物から小さなテスト ブリードを実行します。凍結し、0.5 ml の血清を保存します。前述の通り、動物の健康を監視するため同時に追加の血液サンプルを取得します。
    2. 前免疫、3 週、5 週の時点でテスト出血から得られた血清を用いた elisa 法による抗原特異的抗体の存在を確認します。抗体価はまだ増加している最終的なブリードを取ることをお勧めします。
    3. 表面処理の 96 ウェル プレートを用いた抗原親和性板を生成します。100 mM 炭酸ナトリウム緩衝、pH 9.0 における抗原の 0.1 μ g を希釈します。各ウェルに 100 μ L のソリューションを追加し、4 ° C で一晩インキュベート各抗原の 10 希釈液は、複製でテストされます。空白のコントロールはよく炭酸バッファーのみでコーティングされて準備です。
    4. 一晩インキュベートした後反転井戸の内容を削除し、0.1 mL の PBS、0.1% で 3 回洗ってプレート トゥイーン 20 (PBS-T)。
    5. PBS T で BSA (5 mg/mL) の 0.1 mL を追加し、室温で 1 時間プレートを培養して井戸をブロックします。
    6. 井戸の中に洗浄液をピペッティングし、プレートのインバージョンによる洗浄ソリューションを削除 PBS T を 3 回、洗浄します。
    7. 100 分の 1 のと最大開始希釈を使用して PBS T バッファー前免疫と免疫血清の各 0.3 mL の 2 倍のシリアル希薄を準備 1/102, 400。
    8. 井戸に各希釈の 100 μ L を追加し、室温で 2 時間インキュベートすることができます。
    9. 各ウェルから血清を外し、3 回 0.2 ml の PBS T の洗浄します。
    10. それぞれをインキュベート 1 h の 1:20,000 の希釈で HRP 標識ヤギ抗ラマ IgG 抗体の 0.1 mL でも。
      注:測定免疫応答には、重鎖だけ抗体、循環3,14でほぼ同じ比率で存在しているだけでなく、従来の両方が含まれます。
    11. 抗体溶液を外し、それぞれ洗浄も 0.2 ml の PBS T の 3 回。
    12. 発色性ペルオキシダーゼ基質の 100 μ L を追加、2 つの最高の集中点の強度が飽和状態になる、これは通常 5-10 分まで室温で孵化させなさい。
    13. 反応を停止する各ウェルに 0.1 M 硫酸の 100 μ L を追加します。
    14. 450 各ウェルの吸光度を測定プレート リーダーを使用して nm。
    15. 関数の濃度と吸光度をプロットします。
  6. アルパカの監視および潜在的な合併症
    1. 適切なアルパカ プロシージャ全体の監視を確認します。
      注:手順は、重要な副作用を引き起こすことは期待されていません。動物の幸福と健康監視してください毎日の飼育や研究者給餌・給水します。Unalleviated の実験、または自発的な自然罹患率と任意の動物によって付託されなければならない評価のため獣医サービス人道的な安楽死まで、適宜示されています対人で必要な場合。
      瀉血療法に関連付けられている潜在的な悪影響は、出血、あざや血腫です。20 分ポスト血液出血の兆候を探すため動物を監視する必要があります。サイトに追加の圧力を使用する必要があります。出血が停止しない場合は、獣医師に連絡しています。
      注射や出血に関連付けられている他の潜在的な悪影響には、肉芽腫形成と炎症が含まれます。肉芽腫形成は想定されていませんし、ケンタッキー州の大学ではみられていません。インジェクション サイト炎症 (発赤や腫れ) が発生して獣医師の注意に持って来られるべきであります。生産出血は血の潜在的重要なボリュームを表し、動物は採血後安定した、アクティブであることを保証するために監視する必要があります。
      アナフィラキシーと発熱性の応答は 2 つの可能性が最も高い深刻な不利な結果ですが、あまり見られなきます。それが発生したアナフィラキシーは抗原注射の直後に発生して、直腸温、弱さ、嘔吐、呼吸困難、または下痢の増加によって明示されます。体温の増加を検出する各投与、直腸温を監視できます。これらが認識される場合は、相談のためにすぐに獣医を通知します。さらに、緊急「クラッシュ キット」(例えば、エピネフリン、副腎皮質ステロイド、抗ヒスタミン薬) 獣医師との相談で準備は副作用を持っていることの疑われる動物の治療に利用可能なはずです。

2. 単一ドメイン抗体ライブラリーの構築のリンパ球を浄化

  1. (を参照してくださいステップ 1.4) の最後の注射後 3 〜 5 日 50 ミリリットルの血液を収集します。
    注:血を高速処理し、RNA の隔離得る適切なライブラリ サイズ153、パンの成功にとって非常に重要であることが重要です。
  2. 5 mL の PBS と集められた血の 15 mL を希釈します。
  3. メーカーの提案によると密度勾配遠心による末梢血リンパ球 (Pbl) を分離するためのリンパ球分離管を利用します。
    注意:製造元の指示を示す最大 25 ミリリットルの血液を使用できます、しかし、このシステムを飽和させるし、きれいなリンパ球の準備を得ることを防ぐため。
  4. 5 mL の PBS PBL に 4 ° C に prechilled を追加します。
  5. 4 ° C で 800 x gで 20 分間スピンします。
  6. 5 mL の PBS の 4 ° C で 800 x gで 20 分間遠心分離によって続いて PBL に 4 ° C に prechilled を追加することによって 2 回を洗う
  7. 製造元の指示に従ってスピン列に基づいてシステムを使用して総 RNA を分離します。適切なバッファーおよび生体高分子破砕システムへの適用で vertexing で細胞をホモジナイズしてください。ミニかマキシ列入力セルに基づいての適切な数を使用します。
  8. オリゴ (dT) の 0.1 μ g のミックスと 12-18 プライマー RNA の 10 μ g を組み合わせることで逆転写酵素を使用して cDNA を合成します。
  9. 確立された方法4を使用してバクテリオファージ ライブラリを生成します。これは、挿入の糸状のバクテリオファージ バクテリオファージ ソリューションの生産のための III の遺伝子融合の式に続いてバクテリオファージ表示ベクトル pMES4 への制限の酵素とクローニングを伴います。

3. ドメインの単一抗体パン

  1. 表面処理の 96 ウェル プレートを用いた抗原親和性板を生成します。100 mM 炭酸ナトリウム緩衝、pH 9.0 における抗原の 0.25 μ g を希釈します。各ウェルに 100 μ L のこのソリューションを追加し、4 ° C で一晩インキュベート抗原ごと 2 つの井戸をコートします。炭酸バッファーのみでコーティングされ、空白のコントロールをよく準備します。
    注:プレートを生産し、選択の複数のラウンドを行う場合 4 ° C で最大一週間保存できます。また、このメソッドは、ビオチン化または他のタイプ分類の戦略の他のメソッドを使用して、ラベルを必要としない直接吸収を利用しています。
  2. プレートを一晩インキュベートします。井戸の内容を削除し、PBS T の 0.1 mL で 3 回洗って反転します。
  3. PBS で BSA (20 mg/mL) の 0.1 mL を追加し、室温で 2 時間プレートを培養して井戸をブロックします。
  4. PBS T PBS で 3 回続くと 3 回、洗浄します。抗原も共有ラベルして使用できるなど、たとえば、ストレプトアビジン/ビオチン システム キャプチャ システムで。
  5. あらかじめ室温 30 分間振動プラットフォームで PBS の BSA の 40 mg を mL の 100 μ L とファージ液 (100 μ L) を扱います。
  6. 抗原にバクテリオファージ ソリューション井戸をコーティング、室温で 2 時間のために穏やかな攪拌と孵化を追加します。各抗原のための 10 の11バクテリオファージの合計を確保するために複数の井戸を使用します。
  7. 逆解析による非連結のバクテリオファージを破棄し、5 回で 200 μ L の PBS T PBS で 5 回続いて井戸を洗浄します。
  8. PBS と 700 rpm で振動プラットフォームで室温で 30 分間インキュベート 0.25 mg/mL のトリプシンの 0.1 mL を追加することでバインドされたバクテリオファージを溶出します。
  9. トリプシン活性をクエンチする 4 mg/mL 4 ベンゼンスルホニル フッ化 hydrochloride(AEBSF) ソリューションの 5 μ L を含むバイアルにソリューションを転送します。
  10. 外径 φ600まで揺れで 37 ° C で TG1 バクテリオファージ表示有能なセルの成長 = 0.5。
  11. TG1 細胞の 3 mL に溶出したファージの 50 μ L を追加します。
  12. 37 ° C で 30 分間振盪せず孵化させなさい。
  13. 7 mL の LB 培地 100 μ g/mL アンピシリン、2% グルコースを追加します。
  14. 37 ° C で一晩を振る
    注:最も多様な単一ドメイン抗体を得るためには、クローンは、シーケンスができます、目的のプロパティのためにテストし、パンの 1 つのラウンド後に利用します。単一のドメイン抗体の高い親和性を得る、パンの 2 つのラウンドを活用すべき。
  15. LB 寒天培地プレート上一晩成長が 100 μ g/mL アンピシリン、2% グルコースを添加した後、細菌をプレートします。いくつかのシリアル希薄がテストする必要があります 2 つの希釈で開始、1/10,000 と 1 の 100 μ L をめっき/100,000 希薄。
  16. 37 ° C で一晩プレートを孵化させなさい
  17. コロニーをピックアップし、100 μ g/mL アンピシリン、2% グルコース、ウェルあたり 10 %v/v グリセロール 2XYT の 100 μ L を含む滅菌 96 ウェル プレートの井戸を接種します。
  18. 振動なしの 37 ° C で一晩インキュベートします。
  19. 次の日は 37 ° C, 60 分で 170 回転で振る。
  20. PCR チューブに 2 μ L のメディアを削除します。プレートの左し 1 〜 2 日のための 4 ° C で保存またはと冷凍保存用-80 ° C で保存することができます残りの溶液。
  21. ベクトルの利用のために適切なプライマーを用いた PCR の反作用を実行します。肯定的なクローンを使用してプライマー多重クローニング サイトに逃げの PCR のスクリーニングは pMES4、CCTATTGCCTACGGCAGCCGCTGGATTGTTATTAC、GGTGGTGTGAGGAGACGGTGACCTG。ポリメラーゼの使用、57 ° C と 30 サイクルのアニール温度サイクリング条件適切な利用します。
  22. 1% (w/v) agarose のゲルを実行することによって PCR 反応を分析します。肯定的なコロニーがある単一ドメイン抗体遺伝子挿入 〜 500 の跪く肯定的なクローンのサンプルの 20-50% を確保。
    注:このメソッドは、選択とほとんどの研究室で実行することができます分析、クローンの手段を提供します。また、次世代シーケンサーが適用でき、統計と比較解析16を許可する大規模なデータセットを提供します。
  23. 100 μ g/mL アンピシリンとポンドの 7 mL を含む新鮮な管にプレートから肯定的なクローンを接種します。
  24. 37 ° C で一晩の揺れと成長します。
  25. プラスミド DNA を取得する文化で、miniprep を実行します。
  26. 配列のプライマー pEX Rev (CAGGCTTTACACTTTATGCTTCCGGC) 標準を使用して肯定的なクローンをシーケンスします。
  27. 結果のシーケンスを 1 つのドメイン抗体の解析を実行します。フレーム シフトまたは終止コドンがないことを確認します。
  28. 類似性と多様性の結果のシーケンスを分類します。繰り返し識別されるシーケンスは、最も特に選択の 2 つのラウンドの後、親和性が高いバインド シーケンスをする可能性があります。
  29. エクスプレスの BL21 派生式ひずみを用いた単一ドメイン抗体大腸菌。22 ° C で一晩成長 IPTG の添加で発現を誘導します。
  30. 固定化金属アフィニ ティー ・ クロマトグラフィー (IMAC) を使用して単一ドメイン抗体を浄化します。
  31. プルダウン、ネイティブのゲルの電気泳動や elisa 法などの直接的な相互作用アッセイを用いた単一ドメイン抗体/抗原結合を検証します。
  32. 特定の実験に応じて、アプリケーション固有の単一ドメイン抗体のパフォーマンスを確認します。

Representative Results

ここで提示されたプロトコルは、単一ドメイン抗体蛋白質の抗原の範囲を生成するために利用されました。アルパカあたり 5 つの抗原が活かされています。免疫監視には、抗原の大半が 3 週間 (図 1) で頑健な応答の初めを示したことが示されます。生産の裁ち落とし位置および図書館の建設後約 6 週間、動物の最適なバランスを与える複数の抗原注入があります。パンの 2 つのラウンドを行った各抗原のためと分離したコロニー上映 (図 2)。肯定的なコロニーのシーケンスには、異なった抗原の多様な単一ドメイン抗体シーケンスが識別されます。例については、3 つのユニークなクローンを参照抗原マルトース結合タンパク質 (MBP) (図 3 a) を分離した.多く認められ, 単一ドメイン抗体を含む重要な配列の多様性と非常に可変 CDR3 長さ (図 3)。これらの機能は、単一のドメイン抗体/抗原相互作用参照単一ドメイン抗体/CX3CL1 複雑な17 (図 3 b) に見られるように特に重要です。

フルレングスの単一ドメイン抗体シーケンスの大半を表現し、1-10 mg/L の文化 (図 4 a) で精製できます。CDR3 長さの多様性のため異なる単一ドメイン抗体は分子量のわずかな変化を示します。直接バインド、アプリケーション固有のパフォーマンスの確認が重要です。たとえば、抗原 B に対して選択の 2 つのラウンドの後抗体が単一ドメインのパネルには (図 2) が識別されます。複数の同じシーケンスが識別された、単一ドメイン抗体は生産し精製します。それはし抗原親和性の樹脂を直接プル経由でテストされた、堅牢な用量依存的結合 (図 4 b) を示しました。重要なは、単一のドメイン抗体は、樹脂を制御するバインドを示さなかった。これらのデータは、直接結合相互作用と 1 つのプルダウンと elisa 法ベースの両方の形式で親和性をキャプチャに適していますを示しています。

Figure 1
図 1: 同じ動物の異なる抗原に対する重要な特定の免疫反応を示す 2 つの異なる抗原の代表的な免疫監視します。多くの抗原は 3 週間 6 週間後最大応答を示す多数の予防接種を開始後に早くも頑健な応答を表示します。6 週間も親和性成熟でき生産出血と B 細胞の分離の推奨時間です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: 肯定的なクローンの PCR に基づく確認します。プライマー pMES4 ベクトルの MCS にまたがるし、肯定的な生物学: ナノボディでクローン生成 ~ 500 の私アンプリコン bp (付いている *)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: 抗原特異的シーケンス アルパカ単一ドメイン抗体の多様性を強調表示します。(A) フレームワークと相補性決定領域 (Kabat) 下記参照単一ドメイン抗体 4XT1 と、MBP に分離された [単一ドメイン抗体配列のアライメント。CX3CL1 に結合したアルパカ単一ドメイン抗体 4XT1 の (B) 構造 (PDB 4XT1) が特定の抗原の結合のループ変数 CDR の重要な役割を強調しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 4
図 4: 精製および単一ドメイン抗体検証します。(A) の SDS-PAGE IMAC 精製した単一ドメイン抗体多様な単一ドメイン抗体を比較します。異なる分子量は CDR3 ループのさまざまな長さのために主にあります。またこの式の異なるレベルが浄化された蛋白質の低収率を示す単一ドメイン抗体の少数で観察します。(B) 抗原親和性プルダウンを使用して直接バインディングを検証します。抗原結合樹脂とレジンではなく、堅牢な用量依存単一ドメイン抗体の結合が観察されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Discussion

前述のように、安易な表現と安定性、単一ドメイン抗体の特異性と親和性の高い行いアプリケーションの理想的な試薬生物医学研究における重要な生化学試薬、診断ツール、または治療薬18。商用アプリケーションのための問題を知的に関連するプロパティに考慮しなければならないがあります。さらに、特定のマーカーまたはレポーター細胞アッセイまたは診断として使用することができますタグを格納する単一ドメイン抗体を設計することができます。これらの使用にキーは、特定の単一ドメイン興味の抗原に対する抗体を生成する能力です。メソッドは、ここで説明アルパカを使用して単一ドメイン抗体を生成するさまざまな蛋白質の抗原に対する強力な免疫応答を生成します。動物取扱および規制へのコンプライアンスに関する考慮事項を説明します。これらは、プロセスのこの部分で成功するための鍵です。

その他、予防接種を必要としないが、代わりに選択と親和性19,20 の反復最適化のさまざまなシステムと半合成ライブラリを使用する単一ドメイン抗体を生産戦略があります。.ただし、免疫動物から派生したライブラリを使用する利点は、高濃縮の多様かつ高親和性の単一ドメイン抗体を確実に分離する機能です。さらに、重要な変異が観察される、だけでなく分離された特定の単一ドメイン抗体の大部分は、ユニークな挿入および削除、特に CDR3。

さらに、単一のドメインのみこのプロセスの後、抗原の小さな注射を必要とする簡単なプロセスを介して抗体を作り出すことができる動物が群れに返されます。注記のうち、動物繊維の生産のため自由に使用することができますが、単一ドメイン抗体の生産の抗原テストと非 FDA 承認された補助の使用のため (人間の食物連鎖) の肉として使用から除外する必要があります。プロシージャが完了したら、動物獣医の試験を与えられた 1 週間、監視する必要があることがでくに自分のホームの農場に戻りましたか単一ドメイン抗体生産の別のラウンドの前に 6 ヶ月間の休養します。

Disclosures

ドクター ホワイトとハーシュ ケンタッキー大学であり、料金のサービスとしてアルパカで単一ドメイン抗体分子薬のための中心部のコアの動作します。

Acknowledgments

この作品は、健康の国民の協会 (P30GM103486) によって支えられました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GERBU FAMA adjuvant Biotechnik, Heidelberg, Germany  3003,6001
Serum collection tube Becton Dickinson 367983
Blood collection tube Becton Dickinson 366643
Vacutainer blood collection set Becton Dickinson 368652
Maxisorp Immuno plates Nunc 439454
BSA Sigma-Aldrich A7906
HRP-conjugated goat anti-llama IgG antibody  Bethyl Labs A160-100P
TMB reagent chromogenic peroxidase substrate  KPL 50-76-03
Plate Reader Spectramax M5 Any UV/VIS capable reader is acceptable
Uni-SepMAXI+ lyphocyte separation tube Novamed U-17
RNeasy Mini Kit Qiagen 74104
QIAshredder column Qiagen 79654
Superscript IV reverse transcriptase   Invitrogen 18064014
AEBSF solution Biosynth A-5440
TG1 phage display competent cells Lucigen 60502

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References

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アルパカ (<em>ラーマ pacos</em>) 蛋白質の抗原と抗原特異的単一ドメイン抗体産生の予防接種
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Chow, K. M., Whiteheart, S. W., Smiley, J. R., Sharma, S., Boaz, K., Coleman, M. J., Maynard, A., Hersh, L. B., Vander Kooi, C. W. Immunization of Alpacas (Lama pacos) with Protein Antigens and Production of Antigen-specific Single Domain Antibodies. J. Vis. Exp. (143), e58471, doi:10.3791/58471 (2019).More

Chow, K. M., Whiteheart, S. W., Smiley, J. R., Sharma, S., Boaz, K., Coleman, M. J., Maynard, A., Hersh, L. B., Vander Kooi, C. W. Immunization of Alpacas (Lama pacos) with Protein Antigens and Production of Antigen-specific Single Domain Antibodies. J. Vis. Exp. (143), e58471, doi:10.3791/58471 (2019).

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