Wat is antilichaamengineering?

Met behulp van antilichaamtechnologie is het mogelijk gebleken de moleculaire grootte, farmacokinetiek, immunogeniciteit, bindingsaffiniteit, specificiteit en effectorfunctie van antilichamen te modificeren. Na synthese van antilichamen maakt de specifieke binding van antilichamen ze zeer waardevol bij klinische diagnose en behandeling. Door middel van antilichaamtechnologie kunnen ze voldoen aan de behoeften van vroege geneesmiddelen- en diagnostische ontwikkeling.

Het doel van antilichaamtechnologie is het ontwerpen en produceren van zeer specifieke, stabiele functies die natuurlijke antilichamen niet kunnen bereiken, en daarmee de basis leggen voor de productie van therapeutische antilichamen.

Alpha Lifetech, met zijn uitgebreide projectervaring in antilichaamtechnologie, kan op maat gemaakte monoklonale en polyklonale antilichaamdiensten leveren voor meerdere soorten, evenals de constructie en screening van antilichaambibliotheken voor fagedisplays. Alpha Lifetech kan klanten hoogwaardige biosimilars en recombinante eiwitproducten leveren, evenals bijbehorende diensten, voor de productie van efficiënte, zeer specifieke en stabiele antilichamen. Door gebruik te maken van uitgebreide antilichaam-, eiwitplatforms en fagedisplaysystemen, bieden we diensten aan die de upstream en downstream van antilichaamproductie bestrijken, inclusief technische diensten zoals humanisering van antilichamen, zuivering van antilichamen, sequencing van antilichamen en validatie van antilichamen.

De pioniersfase van antilichaamtechnologie is gerelateerd aan twee technologieën:

--Recombinant DNA-technologie

--Hybridoma-technologie

De snelle ontwikkeling van antilichaamtechnologie hangt samen met drie belangrijke technologieën:

--Genkloneringstechnologie en polymerasekettingreactie

--Eiwitexpressie: Recombinante eiwitten worden geproduceerd door expressiesystemen zoals gist, staafvormige virussen en planten

--Computerondersteund structureel ontwerp

De eerste generatie antilichamen werd gehumaniseerd voor de productie van chimere antilichamen, waarbij het variabele gebied van muizenmonoklonale antilichamen gekoppeld werd aan het constante gebied van humane IgG-moleculen. Het antigeenbindende gebied (CDR) van het muizenmonoklonale antilichaam van de tweede generatie werd getransplanteerd naar humaan IgG. Met uitzondering van het CDR-gebied zijn alle andere antilichamen vrijwel humane antilichamen, en er werden pogingen gedaan om te voorkomen dat humane anti-muisantilichaamreacties (HAMA) geïnduceerd werden bij het gebruik van muizenkloonantilichamen voor humane behandeling.

 

Om een ​​faagdisplaybibliotheek te construeren, is de eerste stap het verkrijgen van de genen die coderen voor antilichamen. Deze kunnen worden geïsoleerd uit B-cellen van geïmmuniseerde dieren (constructie van een immuunbibliotheek), direct worden geëxtraheerd uit niet-geïmmuniseerde dieren (constructie van een natuurlijke bibliotheek), of zelfs in vitro worden geassembleerd met fragmenten van antilichaamgenen (constructie van een synthetische bibliotheek). Vervolgens worden de genen geamplificeerd met PCR, in plasmiden ingevoegd en tot expressie gebracht in geschikte gastheersystemen (gistexpressie (meestal Pichia pastoris), prokaryotische expressie (meestal E. coli), expressie in zoogdiercellen, plantencellen en insectencellen geïnfecteerd met staafvormige virussen). Het meest voorkomende expressiesysteem is het E. coli-expressiesysteem, dat een specifieke coderende antilichaamsequentie op de faag integreert en codeert voor een van de faagmanteleiwitten (pIII of pVIII). De genfusie van en wordt weergegeven op het oppervlak van bacteriofagen. De kern van deze technologie is het construeren van een faagdisplaybibliotheek, die als voordeel heeft ten opzichte van natuurlijke bibliotheken dat deze een specifieke binding kan hebben. Vervolgens worden antilichamen met antigeenspecificiteit gescreend via een biologisch selectieproces, worden doelantigenen gefixeerd, worden ongebonden fagen herhaaldelijk weggespoeld en worden gebonden fagen weggespoeld voor verdere verrijking. Na drie of meer herhalingsrondes worden antilichamen met hoge specificiteit en hoge affiniteit geïsoleerd.

Figuur 3: Constructie en screening van antilichaambibliotheken

Recombinant-DNA-technologie kan worden gebruikt om antilichaamfragmenten te genereren. Fab-antilichamen kunnen in eerste instantie alleen worden gehydrolyseerd door maagprotease om (Fab')2-fragmenten te produceren, die vervolgens door papaïne worden verteerd om individuele Fab-fragmenten te genereren. Het Fv-fragment bestaat uit VH en VL, die een slechte stabiliteit hebben door de afwezigheid van disulfidebindingen. Daarom zijn VH en VL aan elkaar gekoppeld via een kort peptide van 15-20 aminozuren om een ​​single-chain variable fragment (scFv)-antilichaam te vormen met een molecuulgewicht van ongeveer 25 kDa.

Onderzoek naar de antilichaamstructuur bij Camelidae (Camel, Liama ​​en Alpaca) heeft aangetoond dat antilichamen alleen zware ketens hebben en geen lichte ketens; daarom worden ze zware-ketenantilichamen (hcAb) genoemd. Het variabele domein van zware-ketenantilichamen wordt enkelvoudige-domeinantilichamen of nanobodies of VHH genoemd, met een grootte van 12-15 kDa. Als monomeren hebben ze geen disulfidebindingen en zijn ze zeer stabiel, met een zeer hoge affiniteit voor antigenen.

Figuur 5: Zware ketenantilichaam en VHH/Nanobody

Celvrije expressie maakt gebruik van de expressie van natuurlijk of synthetisch DNA om in vitro eiwitsynthese te bereiken, meestal met behulp van het E. coli-expressiesysteem. Het produceert eiwitten snel en vermijdt de metabole en cytotoxische belasting van cellen bij de productie van grote hoeveelheden recombinante eiwitten in vivo. Het kan ook eiwitten produceren die moeilijk te synthetiseren zijn, zoals eiwitten die moeilijk te modificeren zijn na translatie of synthese van membraaneiwitten.