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该综述聚焦癌症免疫治疗,探讨利用重组 DNA 技术生产工程抗体的方式。介绍单链可变片段(scFv),全面分析哺乳动物、酵母、细菌等表达系统的优缺点与挑战,涵盖杂交瘤、无细胞蛋白合成(CFPS)等方法,可供抗体工程研究者参考。
背景与研究目标
癌症作为全球性重大健康问题,传统治疗手段(手术、放疗、化疗)常伴随不良并发症,免疫治疗成为重要替代方案。该综述聚焦通过重组 DNA 技术生产工程抗体以增强免疫系统的研究,旨在为抗体工程领域提供多表达系统的综合分析参考。
关键技术与单链可变片段(scFv)
研究首先引入单链可变片段(scFv),其作为抗体工程中的关键结构,通过基因工程将抗体的重链和轻链可变区连接,具备分子量小、免疫原性低等特点,在肿瘤靶向治疗中展现出潜力。文中围绕 scFv 的结构优势及其在不同表达系统中的生产适配性展开讨论。
不同表达系统的特性分析
- 哺乳动物细胞:优势在于具备复杂的翻译后修饰能力,可产生与天然抗体结构相似的蛋白,适用于需要正确折叠和糖基化的工程抗体生产。但存在培养成本高、生长周期长、易受污染等挑战。
- 酵母细胞:兼具一定的真核生物修饰能力,如糖基化,且繁殖速度快、培养成本较低。然而,其糖基化模式与哺乳动物存在差异,可能影响抗体的免疫原性和功能。
- 细菌细胞:具有生长迅速、操作简单、生产成本低等显著优势,是原核表达系统的代表。但缺乏真核生物的翻译后修饰机制,难以表达需要复杂折叠的抗体片段,可能导致包涵体形成,需后续复性处理。
- 植物细胞:作为一种新兴的表达系统,具有大规模生产的潜力,且可能降低生产成本。植物细胞可进行部分真核修饰,但抗体的加工和纯化过程相对复杂,且存在潜在的植物源性杂质风险。
- 噬菌体展示系统:通过将抗体片段展示在噬菌体表面,可高效筛选具有特定抗原结合能力的抗体变体。该系统结合了体外筛选的高效性和噬菌体繁殖的便捷性,在抗体库构建和特异性抗体筛选中应用广泛,但需要与宿主细菌系统结合进行抗体生产。
传统与现代方法的整合
- 杂交瘤技术:作为传统的单克隆抗体生产方法,通过融合 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞获得杂交瘤细胞,可稳定分泌单一特异性抗体。但该技术流程繁琐,筛选周期长,且难以实现大规模生产和基因工程改造。
- 无细胞蛋白合成(CFPS)系统:无需活细胞参与,在体外通过细胞提取物提供翻译所需的酶和因子,可快速合成抗体片段。该系统具有反应条件可控、生产周期短等优点,适合高通量筛选和快速制备小批量抗体,但存在生产成本较高、产物分子量受限等问题。
- 简单菌落测定:作为一种辅助筛选方法,可用于快速评估工程菌的生长状态和抗体表达情况,为表达系统的优化提供简便的检测手段。
结论与展望
该综述全面梳理了不同抗体表达系统的特点,包括哺乳动物、酵母、细菌、植物等细胞系统,以及噬菌体展示、杂交瘤、无细胞合成等技术。每种系统在抗体生产的效率、成本、修饰能力等方面各有优劣,研究者需根据具体需求(如抗体类型、生产规模、修饰要求等)选择合适的表达策略。未来,随着合成生物学和基因编辑技术(如 CRISPR/Cas-9 系统)的发展,抗体工程有望在表达效率、特异性和功能优化等方面取得新突破,为癌症免疫治疗提供更有效的工具。