Wat is antilichaamengineering?

Met behulp van antilichaamtechnologie is het mogelijk gebleken de moleculaire grootte, farmacokinetiek, immunogeniteit, bindingsaffiniteit, specificiteit en effectorfunctie van antilichamen te modificeren. Na synthese maken de specifieke bindingseigenschappen van antilichamen ze zeer waardevol voor klinische diagnostiek en behandeling. Door middel van antilichaamtechnologie kunnen ze voldoen aan de behoeften van de vroege ontwikkeling van geneesmiddelen en diagnostische methoden.

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

Alpha Lifetech, met zijn uitgebreide projectervaring in antilichaamtechnologie, kan op maat gemaakte monoklonale en polyklonale antilichaamdiensten leveren voor diverse diersoorten, evenals diensten voor de constructie en screening van antilichaambibliotheken met behulp van faagdisplay. Alpha Lifetech kan klanten voorzien van hoogwaardige biosimilaire antilichamen en recombinante eiwitproducten, en bijbehorende diensten, voor de productie van efficiënte, zeer specifieke en stabiele antilichamen. Door gebruik te maken van uitgebreide antilichaam- en eiwitplatformen en faagdisplaysystemen, bieden we diensten aan die het gehele proces van antilichaamproductie bestrijken, inclusief technische diensten zoals antilichaamhumanisatie, antilichaamzuivering, antilichaamsequencing en antilichaamvalidatie.

De pioniersfase van antilichaamtechnologie is gerelateerd aan twee technologieën:

--Recombinant-DNA-technologie

--Hybridoma-technologie

De snelle ontwikkeling van antilichaamtechnologie is te danken aan drie belangrijke technologieën:

--Genkloneringstechnologie en polymerasekettingreactie

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

--Computerondersteund constructief ontwerp

De eerste generatie antilichamen werd gehumaniseerd voor de productie van chimere antilichamen, waarbij het variabele gebied van muizenmonoklonale antilichamen werd gekoppeld aan het constante gebied van menselijke IgG-moleculen. Het antigeenbindende gebied (CDR) van het muizenmonoklonale antilichaam van de tweede generatie werd getransplanteerd naar menselijk IgG. Met uitzondering van het CDR-gebied zijn alle andere antilichamen vrijwel volledig menselijke antilichamen, en er is alles aan gedaan om het opwekken van menselijke anti-muizenantilichaamreacties (HAMA) te voorkomen bij het gebruik van muizenklonen voor de behandeling van mensen.

 

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

Figuur 3: Constructie en screening van een antilichaambibliotheek

Recombinant-DNA-technologie kan worden gebruikt om antilichaamfragmenten te genereren. Fab-antilichamen kunnen in eerste instantie alleen door maagprotease worden gehydrolyseerd tot (Fab')2-fragmenten, die vervolgens door papaïne worden verteerd om individuele Fab-fragmenten te genereren. Het Fv-fragment bestaat uit VH en VL, die een lage stabiliteit hebben vanwege de afwezigheid van disulfidebindingen. Daarom worden 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 moleculair gewicht van ongeveer 25 kDa.

Uit onderzoek naar de structuur van antilichamen bij kameelachtigen (kameel, lama en alpaca) is gebleken dat antilichamen alleen zware ketens bevatten en geen lichte ketens; daarom worden ze zware ketenantilichamen (hcAb) genoemd. Het variabele domein van zware ketenantilichamen wordt enkelvoudig domeinantilichaam, nanobodie 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 keten antilichaam en VHH/ nanobody

Celvrije expressie maakt gebruik van de expressie van natuurlijk of synthetisch DNA om in vitro eiwitsynthese te bewerkstelligen, meestal met behulp van het E. coli-expressiesysteem. Het produceert snel eiwitten en vermijdt de metabolische en cytotoxische belasting voor cellen die optreedt 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 membraaneiwitten.