【生物密探第12期讲座回顾】重组抗体
2022/6/2 15:30:07 生物密探
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活动介绍
主办方
生物密探 iSpyBio
赞助商
英国剑桥 Biorbyt Ltd.
浙江玉安康瑞生物 YK Biotech
支持企业武汉柏乐辉生物，西安博金生物，南京伟沃生物
活动计划：此次活动是由【生物密探】公众号主办，英国剑桥biorbyt生物技术公司和浙江玉安康瑞生物科技有限公司联合赞助的国际科学公益讲座。我们将定期邀请国内外知名高校和研究机构不同领域的学者，进行科学探讨讲座。每次讲座将分为嘉宾主讲和会后提问讨论两个环节，欢迎大家积极参与。
讲座主旨：学习探讨科学前沿，挖掘探索生物奥秘。
讲座第12期
5月27日生物密探中外讲座最后一期第12期，我们有幸邀请到了Biorbyt 创始人兼CEO Tillmann Ziegert 博士，给我们进行了《重组抗体》的科研讲座分享。
Tillmann Ziegert 博士于 2002 年毕业于南安普顿大学，获得生物化学博士学位。随后在剑桥大学生物化学专业就读博士后。Tillmann 博士在生物化学领域有18 年以上的科研学术经验，然后在过去的10余年里进入生物制剂的研发和市场开发。他在先正达、珀金埃尔默和 Abcam 等多个生物技术企业担任过商业和科学职位，Tillmann 曾在 Abcam 任职， 从私有到上市，最终担任全球技术市场总监。2011 年Tillmann 博士创立了 Biorbyt，担任首席执行官和首席技术官，他对如何将生命科学行业中的科学、电子商务、物流和营销相结合有很多想法。Biorbyt 在Tillmann的带领下自成立以来就取得了长足的发展，现在拥有四个全球办事处, 以抗体、蛋白、小分子和ELISA试剂盒为主要产品销往全球。Tillmann 热衷于为行业带来灵活友好的客户服务方式。在业余时间，他通过在伯克贝克大学攻读 PPH 的兼职学位来追求他对哲学和历史的兴趣。
讲座简介
什么是重组抗体，它与传统抗体有何不同？它们是如何研发和生产的？重组抗体的优缺点是什么？如何鉴定和寻找合适自己项目的重组抗体？本次讲座Tillmann 博士将针对以上问题进行详细分析和解惑。
讲座回顾
什么是重组抗体？重组抗体与传统抗体有什么区别？
传统的抗体一般指我们常使用的多克隆抗体，一般是使用重组或者天然纯化的完整蛋白质，或者该蛋白的多肽片段作为抗原，注射免疫兔子(或其他动物)而产生的抗体。通过兔子采血获得抗血清，最后使用Protein A 亲和层析方法纯化分离获得兔多克隆抗体。多克隆抗体制备中，我们在抗血清中可以获得检测到不同抗原表位的抗体群。这一种特性和较低成本的抗体制造工艺，目前在客户中非常受欢迎。
第二种传统的抗体是单克隆抗体，以鼠单克隆抗体居多，也有一些抗体公司提供兔单克隆抗体。单克隆抗体的制备过程与多克隆抗体不同，给动物比如小鼠注射免疫抗原后，再分离取出鼠脾细胞，然后将鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合后进行细胞培养。筛选阳性克隆细胞株扩大培养，纯化后获得稳定的鼠单克隆抗体。单克隆抗体只针对检测一个抗原表位。
重组抗体则是以编码抗体的基因(序列)作为起始材料，利用重组DNA技术，在体外生产的抗体，超出了免疫系统的限制。
如何制备重组抗体？
简单而言就是通过获得抗体的基因序列(或者抗原表位序列)，构建质粒表达载体，并将其转入至表达宿主中(如酵母、哺乳动物细胞或细菌中)表达纯化获得特定种类的重组抗体。不仅可以生产全长抗体，也可以生产各类抗体片段，如scFv,Fab等。
所以重组抗体制备的前提是我们已经获得一个抗原表位序列，确切地知道抗体是如何结合特异性抗原的。
然而如何获得表位序列是一个关键，一种方式是通过已发表的文献。目前可能有大约 5000 个相关表位序列已经被发表，尤其是围绕治疗性抗体的很多序列都已经发表了。
对于未知或者未发表的序列如何进行重组抗体制备？这就涉及到单克隆抗体测序的技术。首先像制备单克隆抗体那样用抗原免疫动物(兔或者小鼠)，然后通过流式细胞技术对B细胞进行筛选，对阳性克隆株进行鉴定和抗体测序。可以通过质谱法和液相色谱法对序列表位序列进行测序。这是一个较复杂的过程，但目前已经有两三个公司可以提供了这个技术服务了。
我们需要识别具有所需特征的抗体的 B 细胞，识别单个克隆测序，对抗体重链和轻链进行PCR扩增，构建质粒载体并转入细胞中进行表达纯化而获得一种非常特异性的重组抗体。
如果你愿意，你甚至可以给鸡免疫，然后进行血清滴定，提取 RNA。现在抗体重链和轻链序列已知，所以我们需要做的是获取可变区和使用其cDNA 作为模板进行PCR扩增。然后我们得到一个单链片段，我们可以将该片段连接到载体中，将其转入例如Ecoli或各种其他表达系统表达我们的抗体。
该过程比仅仅注射兔子制备多抗要复杂得多，这就需要严谨的实验设计和一些靠谱的亲和试剂。
所以在重组抗体研发过程中，如果你已经知道抗体或者表位序列，那么这就相当于你拥有一个关于制造重组抗体的秘密武器。
以上是我们如何获得抗体或者表位序列和以及通过序列制备新型重组抗体的两种方法。
重组抗体有什么优势?
1. 不含动物成分
这也许并不完全正确，因为开始我们也需要使用动物进行免疫。但是一旦确定了抗体序列，将可以永远在细胞培养中无限生产。因此重组抗体完全不含动物成分，尤其是在全球范围内对动物成分比如血清在物流供应链受到严格监管的情况下，这是一个巨大的优势。客户也更倾向能够在不含动物成分的试剂中获得的重组抗体。因此，重组抗体不含动物成分是一个巨大的优势。
2. 批次间的一致稳定性
对于兔多克隆抗体，来自一只兔子的1mg到5mg的抗体是该只兔子特有的。所以当我们用同样的抗原免疫另外一只兔子，获得的抗体是不同的，需要重新检测。这就是我们为什么会给每只兔子设定不同的批次号。虽然通常它们也可能具有相似的特征，但成功率仅在 25% 到 30% 之间，因此兔多克隆要保持批次间的一致性要困难得多。
小鼠或兔单克隆抗体的批次间一致性要容易得多，而且它们也可以按比例扩大生产。但是因为我们仍需要进行细胞培养，所以也有一些我们称之为遗传漂变(genetic drift)的发生。所以即使是小鼠单克隆也会发生序列改变，所以获得的抗体序列仍然有轻微的差异。
而具有固定序列的重组抗体，您只需将其转入质粒并在细胞中表达，便可以获得稳定的抗体。所以这是一个巨大的优势，特别是如果你有一个长达十年的项目，你一直需要相同的抗体，那么重组抗体将是明智的选择。
3. 直接批量放大生产
因为重组抗体生产使用的是例如大肠杆菌或哺乳动物细胞，所以我们使用的是细胞培养物，可以直接扩大规模获得克或千克级别的抗体，而不是仅仅获得数毫克。因此扩大重组抗体的生产非常简单，对于某些需要克级别的实验应用，兔多克隆是不可能做到的，所以这也是一个巨大的优势。
4. 同型转换
关于重组抗体的另一件非常酷的事情是同种型转换(Isotype switching)。
当我们具有抗体的的可变重链和可变轻链，我们可以做如下转换。
1)转换物种：这是任何传统抗体都无法做到的。因此，一个重组抗体不仅特定限于人源，也可以转换成大小鼠源和兔源。
2)转换同型：抗体可以从 IgG 转换到 IgE，IgM 或 IgA，这对于很多应用来说非常有趣。
3) 转换亚型：可以将 IgG1 转换为 IgG2，IgG3 或 IgG4。
4)序列格式化：可以重新格式化序列，获得各种抗体片段如ScFv, Fab，工程化的Fc片段或者双特异性抗体。
例如，如果你需要测试体内抗体或制造用于治疗的抗体，由于使用传统抗体太大，就可以使用重组抗体，制作更小的片段，例如Fab片段更容易进入细胞并具有生物活性。或者你可以打造一个工程化的 Fc 或者让它甚至是双特异性的。所以重组抗体有很多不同的应用，非常有趣。
5. 多种格式可用(偶联)
重组抗体可以有多种格式，例如，我们公司会将它们与其他标记物偶联起来，这样可以直接应用于下游实验。
6. 可用表位的详细研究
当你发表抗体相关研究文章时，有时期刊会询问抗体的特性，所以就需要对识别的表位进行详细研究。如果是重组抗体，就可以直接提交其数据。如果你使用兔多克隆抗体是无法提供相关数据的。
7.体内优化
在 Biorbyt，我们经常被问到，是否可以在体内实验使用这种抗体，虽然我们很多抗体在小型动物体内进行了测试，但是对于非常大的实体来说，将它们用于体内并进行质检过程是非常困难的。所以重组抗体在体内实验方面具有更大的优势。
除以上提到的优势之外，重组抗体还有更多的优点。例如，你在抗体设计方面遇到构象问题时，还可以选择具有构象选择性的抗体，而传统抗体很难做到这一点。
除此之外，一些在工业重组抗体研究的工作，重组抗体的优势可以很容易地实现自动化，并且通过一些优化来克服优先取向也是可行的。但使用兔多克隆抗体并使其自动化是非常困难的。
总而言之，重组抗体提供了相当多的广泛优势选择，您可以发挥和优化它。所以如果你有一个项目将在抗体范围内持续很长时间，重组抗体是一个很好的选择。
那么问题来了，如果重组抗体有那么多优势，我们实验为什么不直接使用它们？我们接下来就谈谈重组抗体的缺点。
1) 对于未知表位，测序费用高昂
重组抗体制备大多数时候表位序列信息是未知的，就需要通过先前讨论 Nova 测序的第二个过程，这个费用是非常昂贵的。像这样的项目的最低投资通常是 15000 美元甚至更贵。除此之外，您还必须为后续抗体生产付费，这与多克隆抗体完全不同，一支多抗的价格通常为 200 美元或人民币2000~3000元。成本和定价高昂，是重组抗体无法普及使用的原因之一。
这里给大家推荐两家公司，英国Absolute Antibody公司是一家可以提供表位抗体的公司，质量非常好，如果你们有需要可以联系他们。还有英国Rapid Novor公司，是我之前合作过的公司，可以提供抗体测序服务，如果你们有这方面的需求可以联系他们，或者可以给我发邮件帮忙联系。
2)重组抗体一般只特异性针对一种应用或者物种，与其他应用很少具有交叉反应。比如某个重组抗体在WB中具有出色的效果，但是很少也同时可以非常好地应用在IHC和IF上，重组抗体在制备过程中确认识别的表位是固有的，克隆的方式非常特异，具有非常高的亲和力。这就是我们终端客户纠结的地方，因为他们确实需要同时做 WB 和 IHC，但他们并不想为此购买两种抗体，他们当然也不想花费 30000~50000 美元得到两个抗体，所以他们更倾向于选择多克隆抗体。
多克隆抗体的多位点通常适用于多种应用，并且如果我们使用多肽片段作为免疫原，我们还可以预测或测试多个物种的交叉反应。这是很多人喜欢多抗的原因之一，可以同时应用于多物种。
3)虽然我们说重组抗体是无动物成分的，但它制备开始仍然使用动物模型。
4)重组抗体种类偏少，目前市面上可能有大约只有 5万种可用，相比传统方式制备的500万种科研抗体，覆盖面较小。
5)对于传统免疫实验应用，比如WB，IHC，IF和ChIP，很少有针对这种检测的重组抗体存在。
如何选择合适的重组抗体？
例如，如果您访问 biorbyt 之类的抗体试剂供应商网站，可以通过目标筛选寻找你的目标抗体。当然也可以直接向我们团队发送消息咨询，如果我们没有你们感兴趣的抗体，也可以给你提供一些建议。
以下是我们团队各部门对接客户咨询的联系方式，欢迎给我们发邮件，我们很乐意提供帮助。
Q&A环节中，Tillmann Ziegert 博士就以下听众问题进行了解答和探讨：
1. 讲座主要讲了重组抗体，是否可以总体上谈一下为什么需要在比如生物研究中使用到抗体？
2. 抗体在基因编辑领域发挥哪些作用呢？
3. 重组抗体在抗体药物研发方面的优势，是否会取代传统抗体？
4. 您对目前的双抗药物，甚至三抗、四抗药物的研发怎么看？
5. 基于基因检测的成本下降得足够快，您如何看待完成抗体检测在成本上的发展趋势？
6. 您对目前Nanobody在药物研发中的应用前景有什么看法?
更多细节请查看以下讲座全视频回顾：
感谢一直以来对我们【生物密探中外讲座系列】的关注，该活动已经成功完成12场大咖专业科普/科研讲座。欢迎继续关注我们生物密探的其他活动和资讯报道!
赞助商简介
本次会议由生物密探(iSpyBio)公众号主办，由剑桥校友成立的英国biorbyt和浙江玉安康瑞生物两家公司联合赞助。
英国biorbyt于2011年成立，专注于生命科学和生物技术领域研究，总部位于英国剑桥，并在中国武汉设立办事处。可向全球提供包括抗体、小分子、ELISA试剂盒、蛋白等几十万种的科研产品和相关专业的技术服务。Biorbyt已通过国际标准化(ISO 9001)认证，并且于2021年荣获“英国女王企业奖”。
浙江玉安康瑞生物科技有限公司于2018年成立，在长三角核心区域组建了先进的医药研发和分子生化检测技术平台，设立了“剑桥大学医院共建实验室”、由国际和国内权威专家组成的“国际远程会诊平台”和以“空间记忆沙龙”为特色的脑健康中心。
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