制备单克隆抗体是复杂而费时的工作,整个技术流程如图:
单克隆抗体制备(免疫2-3月,总周期4-6月)
准备抗原
动物免疫 选择免疫动物 Elisa测抗血清
分离脾细胞 骨髓瘤细胞
细胞融合(融合剂:PEJ)
HAT培养基筛选杂交瘤细胞
筛选阳性细胞
(三天内做完流式)
阳性克隆并扩大培养 细胞冻存
扩大培养收集上清 动物接种收集腹水
单克隆抗体纯化保存
(一) 抗原提纯与动物免疫
对抗原的要求是纯度越高越好,尤其是初次免疫所用的抗原。如为细胞抗原,可取1×107个细胞作腹腔免疫。可溶性抗原需加完全福氏佐剂并经充分乳化,如为聚丙烯酰胺电泳纯化的抗原,可将抗原所在的电泳条带切下,研磨后直接用以动物免疫。 选择与所用骨髓瘤细胞同源的BALB/c健康小鼠,鼠龄在8~12周,雌雄不限。为避免小鼠反应而不佳或免疫过程中死亡,可同时免疫3~4只小鼠。 免疫过程和方法与多克隆抗血清制备基本相同,因动物、抗原形式、免疫途径不同而异,以获得高效价抗体为最终目的。免疫间隔一般2~3周。一般被免疫动物的血清抗体效价越高,融合后细胞产生高效价特异抗体的可能性越大,而且单克隆抗体的质量(如抗体的浓度和亲和力)也与免疫过程中小鼠血清抗体的效价和亲和力密切相关。末次免疫后3~4天,分离脾细胞融合。 (二) 骨髓瘤细胞及饲养细胞的制备
选择瘤细胞株的最重要的一点是与待融合的B细胞同源。如待融合的是脾
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细胞,各种骨髓瘤细胞株均可应用,但应用最多的是Sp2/0细胞株。该细胞株生长及融合效率均佳,此外,该细胞株本身不分泌任何免疫球蛋白重链或轻链。细胞的最高生长刻度为9×105/ml,倍增时间通常为10~15h。融合细胞应选择处于对数生长期、细胞形态和活性佳的细胞(活性应大于95%)。骨髓瘤细胞株在融合前应先用含8-氮鸟嘌呤的培养基作适应培养,在细胞融合的前一天用新鲜培养基调细胞浓度为2105/ml,次日一般即为对数生长期细胞。在体外培养条件下,细胞的生长依赖适当的细胞密度,因而,在培养融合细胞或细胞克隆化培养时,还需加入其他饲养细胞(feedercell)。常用的饲养细胞为小鼠的腹腔细胞,制备方法为用冷冻果糖液注入小鼠腹腔,轻揉腹部数次,吸出后的液体中即含小鼠腹腔细胞,其中在巨噬细胞和其他细胞。亦有用小鼠的脾细胞、大鼠或豚鼠的腹腔细胞作为饲养细胞的。 在制备饲养细胞时,切忌针头刺破动物的消化器官,否则所获细胞会有严重污染。饲养细胞调至1×105/ml,提前一天或当天置板孔中培养。 (三) 细胞融合
细胞融合是杂交瘤技术的中心环节,基本步骤是将两种细胞混合后加入PEG(融合剂)使细胞彼此融合。其后把培养液稀释PEG,消除PEG的作用。将融合后的细胞适当稀释,分置培养板孔中培养。融合过程中有几个问题应特别注意。①细胞比例:骨髓瘤细胞与脾细胞的比值可从1:2到1:10不等,常用1:4的比例。应保证两种细胞在融合前都具有较高活性。②反应时间:在两种细胞的混合细胞悬液中,第1min滴加4.5ml培养液;间隔2 min滴加5 ml培养液,尔后加培养液50ml。③培养液的成分:对融合细胞,良好的培养液尤其重要,其中的小牛血清、各种离子和营养成分均需严格配制。如融合效率降低,应随时核查培养基情况。 (四) 有限稀释法
筛选阳性株一般选用的骨髓瘤细胞为HAT敏感细胞株,所以只有融合的细胞才能待续存活一周以上。融合细胞呈克隆生长,经有限稀释后(一般稀释至0.8个细胞/孔),按Poisson法计算,应有36%的孔为1个细胞/孔。细胞培养至覆盖0%~20%孔底时,吸取培养上清用ELISA检测抗体含量。
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首先依抗体的分泌情况筛选出高抗体分泌孔,将孔中细胞再行克隆化,尔后进行抗原特异的ELISA测定,选高分泌特异性细胞株扩大培养或冻存。 (五) 单克隆抗体的制备和冻存
筛选出的阳性细胞株应及早进行抗体制备,因为融合细胞随培养时间延长,发生污染、染包体丢失和细胞死亡的机率增加。抗体制备有两种方法。一是增量培养法,即将杂交瘤细胞在体外培养,在培养液中分离单克隆抗体。该法需用特殊的仪器设备,一般应用无血清培养基,以利于单克隆抗体的浓缩和纯化。最普遍采用的是小鼠腹腔接种法。选用BALB/c小鼠或其亲代小鼠,先用降植烷或液体石蜡进行小鼠腹腔注射,一周后将杂交瘤细胞接种到小鼠腹腔中去。通常在接种一周后即有明显的腹水产生,每只小鼠可收集5~10ml的腹水,有时甚至超过40ml。该法制备的腹水抗体含量高,每毫升可达数毫克甚至数十毫克水平。此外,腹水中的杂蛋白也较少,便于抗体的纯化。接种细胞的数量应适当,一般为5×105/鼠,可根据腹水生长情况适当增减。 选出的阳性细胞株应及早冻存。冻存的温度越低越好,冻存于液氮的细胞株活性仅有轻微的降低,而冻存在-70℃冰箱则活性改变较快。细胞不同于菌种,冻存过程中需格外小心。二甲亚砜(DMSO)是普遍应用的冻存保护剂。冻存细胞复苏后的活性多在50%~95%之间。如果低于50%,则说明冻存复苏过程有问题。 (六) 单克隆抗体的纯化
(1) 单克隆抗体的纯化方法同多克隆抗体的纯化,腹水特异性抗体的浓
度较抗血清中的多克隆抗体高,纯化效果好。按所要求的纯度不同采用相应的纯化方法。一般采用盐析、凝胶过滤和离子交换层析等步骤达到纯化目的,也有采用较简单的酸沉淀方法。目前最有效的单克隆抗体纯化方法为亲和纯化法,多用葡萄球菌A蛋白或抗小鼠球蛋白抗体与载体(最常用Sepharose)交联,制备亲和层析柱将抗体结合后洗脱,回收率可达90%以上。蛋白可与IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3结合,同时还结合少量的IgM。洗脱液中的抗体浓度可用紫外光吸收法粗测,小鼠IgG单克隆抗体溶液在A280nm时,1.44(吸光单位)相当于1mg/ml。经低pH洗脱后在收集管内预置
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中和液或速加中和液对保持纯化抗体的活性至关重要。
(2) 硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和部分纯化蛋白质。用此
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方法可以将主要的免疫球从样品中分离,是免疫球蛋白分离的常用方法。高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水分子,从而破坏蛋白质表面的水化膜,降低其溶解度,使之从溶液中沉淀出来。各种蛋白质的溶解度不同,因而可利用不同浓度的盐溶液来沉淀不同的蛋白质。这种方法称之为盐析。盐浓度通常用饱和度来表示。硫酸铵因其溶解度大,温度系数小和不易使蛋白质变性而应用最广。 二、 试剂及仪器
1 . 组织培养上清液、血清样品或腹水等 2. 硫酸铵(NH4)SO4 3. 饱和硫酸铵溶液(SAS) 4. 蒸馏水
5. PBS(含0.2g/L 叠氮钠 ) 6. 透析袋 7. 超速离心机 8. pH 计 9. 磁力搅拌器 三、操作步骤
以腹水或组织培养上清液为例来介绍抗体的硫酸铵沉淀。各种不同的免疫球蛋白盐析所需硫酸铵的饱和度也不完全相同。通常用来分离抗体的硫酸铵饱和度为33%-50% 。
(一)配制饱和硫酸铵溶液(SAS)
1.将 767g(NH4)2SO4边搅拌边慢慢加到1L蒸馏水中。用氨水或硫酸调到硫酸pH7.0 。此即饱和度为 100% 的硫酸铵溶液(4.1 mol/L, 25°C )。
2.其它不同饱和度铵溶液的配制 (二)沉淀
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1.样品(如腹水)20000 ′g 离心 30 min ,除去细胞碎片; 2.保留上清液并测量体积;
3.边搅拌边慢慢加入等体积的SAS到上清液中,终浓度为1:1 4.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌 6 小时或搅拌过夜(4 °C),使蛋白质充分沉淀。
(三)透析
1.蛋白质溶液 10000 ′g 离心 30 min (4 °C)。弃上清保留沉淀;
2.将沉淀溶于少量(10-20ml)PBS -0.2g /L 叠氮钠中。沉淀溶解后放入透析袋对PBS-0.2g /L 叠氮钠透析 24-48 小时(4 ° C),每隔 3-6 小时换透析缓冲液一次,以彻底除去硫酸氨;
3.透析液离心,测定上清液中蛋白质含量。 四,应用提示
(一) 先用较低浓度的硫酸氨预沉淀,除去样品中的杂蛋白。
1.边搅拌边慢慢加 SAS 到样品溶液中,使浓度为 0.5:1 (v/v) ;
2.将溶液放在磁力搅拌器上搅拌 6 小时 或过夜(4°C); 3.3000 'g 离心 30 min (4°C),保留上清液;上清液再加 SAS 到 0.5:1(v/v) ,再次离心得到沉淀。将沉淀溶于 PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
4.上清液再加 SAS 到 0.5:1 (v/v) ,再次离心得到沉淀。将沉淀溶于 PBS ,同前透析,除去硫酸氨;
5.杂蛋白与欲纯化蛋白在硫酸氨溶液中溶解度差别很大时,用预沉淀除杂蛋白是非常有效
(二)为避免体积过大,可用固体硫酸氨进行盐析;硫酸氨沉淀法与层析技术结合使用,可得到更进一步纯化的抗体。 补充:
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