효모 표면 디스플레이 라이브러리 스크리닝 서비스
알파 라이프텍은 효모 디스플레이 라이브러리 구축 및 항체 라이브러리 스크리닝을 전문으로 하며, 전 세계 고객을 위해 다양한 형태의 효모 라이브러리를 제작하고 고친화성 및 특이성 항체를 스크리닝할 수 있는 역량을 제공합니다. 숙련된 연구진, 첨단 기술 및 장비를 바탕으로 광범위한 질병 관련 단백질을 표적으로 하는 효모 라이브러리를 구축할 수 있습니다. 단백질 효모 디스플레이, 소분자 효모 디스플레이, 항체 효모 디스플레이 등 파지 디스플레이 및 효모 디스플레이 기술을 제공합니다.
당사의 효모 디스플레이 라이브러리는 대용량 및 높은 다양성을 자랑하며, 특정 항체 서열을 효과적으로 선별하기 위한 견고한 기반을 제공합니다. 고객의 요구에 따라 IgG, scFv, VHH, Fab 항체 라이브러리를 비롯한 다양한 형태의 항체 효모 디스플레이 라이브러리, 단백질 라이브러리, 펩타이드 라이브러리, cDNA 라이브러리 등을 구축할 수 있습니다. 또한, 면역 항체 라이브러리, 천연 항체 라이브러리, 합성 항체 라이브러리, 반합성 항체 라이브러리, 질병 항체 라이브러리 등 다양한 특성을 가진 항체 라이브러리 개발도 가능합니다.
효모 디스플레이 시스템 소개
효모 표면 발현 기술은 유전자 융합을 통해 재조합 단백질을 효모 표면에 발현시키는 방법입니다. 가장 일반적인 효모 발현 시스템은 표적 단백질을 알파 렉틴 접합 단백질의 Aga2p 서브유닛의 C-말단에 융합시키는 방식이며, 주로 표적 단백질의 양쪽에 에피토프 태그(N-말단 9개 아미노산의 헤마글루티닌(HA) 태그와 C-말단 10개 아미노산의 c-myc 태그)를 부착합니다. 69개 아미노산의 Aga2p 서브유닛은 725개 아미노산의 알파 렉틴 Aga1p 서브유닛과 두 개의 이황화 결합으로 결합하고, Aga1p는 β 1,6-글루칸 공유 결합을 통해 세포벽에 고정됩니다. 따라서 표적 단백질은 효모 세포 표면에 발현되고, 이후 해당 리간드에 의해 인식됩니다. 유세포 분석을 통해 라이브러리에서 기능성 단백질을 선별할 수 있습니다.

그림 1: 효모 표면 발현 원리. (그림 출처: 효모 표면 발현을 이용한 단백질 공학의 응용.)
효모 표면 디스플레이 라이브러리 소개
효모 표면 발현 선별법은 효모 표면 발현을 기반으로 하며, 주로 세포 표면 단백질을 표적으로 하는 항체 라이브러리 선별에 사용됩니다. 효모 세포와 다른 세포 표면 간의 비특이적 결합이 낮기 때문에, 효모 생물학적 선별법은 대규모 결합 라이브러리를 선별하여 희귀 클론을 찾아낼 수 있습니다.
효모 표면 디스플레이 라이브러리 스크리닝 서비스
플라스미드를 준비하고 효모 세포를 배양한 후, 표적 단백질을 코딩하는 DNA를 합성하여 유도성 프로모터, 신호 펩타이드, 그리고 표면 발현 단백질(예: Aga2p)에 융합된 표적 유전자를 포함하는 효모 발현 벡터에 클로닝합니다. 표적 단백질을 코딩하는 유전자는 효모 세포벽 단백질(일반적으로 Aga2p)을 코딩하는 유전자와 융합될 수 있으며, 융합된 유전자는 전기천공법을 통해 효모 세포에 형질전환될 수 있습니다. 형질전환 후, 표면에 항체 유전자를 발현하는 효모 세포는 항원 특이적 스크리닝 테스트를 거칠 수 있습니다. 효모 라이브러리를 표적 항원과 함께 배양하고, 항원에 특이적으로 결합하는 효모 세포를 선별합니다. 원하는 특성을 가진 단백질을 발현하는 효모 세포를 분리하기 위해 유세포 분석(FACS)을 사용하면, 최대 약 10⁸~10⁹개의 효모 세포로 구성된 라이브러리를 이용하여 효모 발현 라이브러리 스크리닝을 수행할 수 있습니다. 양성 클론은 추가 분석 또는 후속 응용을 위해 분리할 수 있습니다. 항체 라이브러리에서 특정 항체 클론이 확인되면, 단백질 A/G 친화성 크로마토그래피와 같은 기술을 사용하여 특성을 분석하고 대량 생산 및 정제함으로써 효모 디스플레이 스크리닝 및 항체 생산의 전체 과정을 완료할 수 있습니다.
효모 디스플레이 라이브러리 스크리닝 프로세스

그림 2. 효모 디스플레이 라이브러리 스크리닝 과정
효모 디스플레이 라이브러리 스크리닝 서비스 워크플로
| 단계 | 서비스 콘텐츠 | 타임라인 |
|---|---|---|
| 항원 준비 | 항원 유형: 고객이 항원을 제공할 수 있는 경우, 해당 유형에 따라 관련 샘플을 제공해야 합니다. 재조합 단백질은 3~3.5mg의 샘플이 필요하며 순도는 85% 이상이어야 합니다. 소분자 접합체는 90% 이상의 순도를 요구하며, 펩타이드 합성물 또한 90% 이상의 순도를 요구합니다. 바이러스와 같은 샘플 유형은 불활성화 처리가 필요하며, RNA는 변질 방지를 위해 검사가 필요합니다. 또한, 상기 항원 유형은 맞춤형 합성도 가능합니다. | 2~3주 |
| 동물 면역 | 동물 면역 접종 횟수는 5회이며, 혈청 항체 역가 검사 결과를 바탕으로 접종 횟수 증량 여부를 결정해야 합니다. 항원 면역 기준: 단백질/바이러스 항원 역가 > 10⁵; 펩타이드/소분자 항원 역가 > 10⁴ | 5-6주 |
| 주형 cDNA 준비 | 혈장 말초혈액 단핵세포(PBMC)를 분리하고, 총 RNA를 추출(RNA 추출 키트 사용)한 후 역으로 cDNA를 합성합니다. | 1일 |
| 도서관 건설 | 라이브러리 cDNA를 주형으로 사용하여 2단계 PCR을 통해 VHH 유전자를 증폭하고, VHH 유전자 스플라이싱 효모 디스플레이 벡터를 구축했습니다. 이 벡터를 전기천공법으로 효모 세포에 형질전환하여 항체 라이브러리를 구축했습니다. 무작위로 48개의 클론을 선택하고 PCR 방법을 사용하여 양성률(>90%)을 확인했습니다. 라이브러리 용량(10^7-10^8)을 계산하고, NGS 시퀀싱을 통해 라이브러리 삽입률(>90%)과 라이브러리 다양성을 확인했습니다. | 2주 |
| 도서관 상영회 | 기본적으로 3단계 스크리닝을 수행했습니다. 첫 번째 단계에서는 형광 표지 단백질 FACS 분석을, 두 번째 단계에서는 NGS 시퀀싱을 진행했습니다. 양성 클론을 선별하여 단일 그램 유도 발현 및 ELISA 검출을 실시했습니다. 모든 양성 클론에 대해 유전자 시퀀싱을 수행하고, 서로 다른 CDR 영역 서열을 선별했습니다. | 2~3주 |
| 항체 검증 | 항체 서열에 적합한 발현 벡터를 구축하면 항체 발현, 항체 정제, 항체 항원 결합에 대한 ELISA 및 BLI 검증을 통해 항체 친화도를 확인하고, 유세포 분석을 통한 세포 기능 검증을 위한 차단 과정을 용이하게 할 수 있습니다. | 1주일 |
효모 표면 디스플레이 라이브러리 스크리닝 사례
구조적 선택성을 갖는 나노항체의 신속한 발굴을 위한 효모 표면 발현 플랫폼에 관한 문헌에서, 저자들은 효모 표면 발현 기반의 완전한 시험관 내 나노항체 발굴 플랫폼을 구축했습니다. 먼저, 낙타 유전자를 출발 물질로 하여 합성 나노항체 라이브러리를 설계했습니다. 그림 D는 나노항체의 카르복실 말단에 HA 태그가 부착되어 있음을 보여주고, 나노항체는 효모 세포벽에 공유 결합으로 고정됩니다. 그림 E는 나노항체 스크리닝 과정을 보여줍니다. 항원 친화성 나노항체를 가진 효모를 분리, 증폭하고 FACS를 이용하여 항체를 반복적으로 선별했습니다. 저자들은 이 플랫폼을 통해 서로 다른 두 가지 인간 GPCR을 표적으로 하는 구조적 선택성 나노항체를 발견했습니다.

그림 3: 합성 나노항체 라이브러리의 설계 및 구축. (그림 출처: 형태 선택적 나노항체의 신속한 발견을 위한 효모 표면 발현 플랫폼.)
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2018년 7월 16일 

