技術(shù)分享|抗體穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株篩選全流程及案例解析
在生物制藥研發(fā)過程中,穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株被稱為“藥物研發(fā)的基石”,尤其對單克隆抗體、雙特異性抗體、抗體偶聯(lián)藥物(ADC)以及重組蛋白疫苗的開發(fā)具有核心支撐作用。一株高效且穩(wěn)定的細胞株,不僅直接影響目標蛋白的產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)成本,還能夠顯著加快藥物上市進程,甚至將開發(fā)周期縮短數(shù)年,因而成為企業(yè)提升競爭力的戰(zhàn)略性資源。憑借其高度穩(wěn)定的遺傳特性和一致的蛋白表達能力,該類細胞株已被廣泛應用于重組蛋白的大規(guī)模生產(chǎn)、抗體藥物的工業(yè)化制備、結(jié)構(gòu)解析研究以及藥物篩選與功能評價等多個關(guān)鍵領(lǐng)域。
01. 穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞系的應用場景
- 抗體藥物生產(chǎn):為臨床前和臨床階段提供穩(wěn)定、高表達的細胞株;
- 功能研究與篩選:用于抗體活性、親和力、特異性等體外評價;
- 一致性保證:穩(wěn)轉(zhuǎn)株提供批次間一致性,符合GMP生產(chǎn)要求;
- 基因功能研究:也可用于其他重組蛋白的穩(wěn)定表達研究。
單克隆抗體(mAb)是目前生物藥市場中占比最大的類別,廣泛應用于腫瘤、自身免疫病、感染性疾病等領(lǐng)域。穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株作為mAb生產(chǎn)的起點,其質(zhì)量直接影響到后續(xù)工藝開發(fā)、規(guī)?;D(zhuǎn)移和最終藥品的質(zhì)量屬性。近年來,隨著基因編輯技術(shù)(如CRISPR/Cas9)和啟動子/載體系統(tǒng)的優(yōu)化,穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建效率顯著提升。
02. 技術(shù)流程與挑戰(zhàn)
穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株篩選流程
質(zhì)粒線性化與回收
使用限制性內(nèi)切酶(如PvuI)對表達質(zhì)粒進行線性化,并通過磁珠純化回收線性片段,確保后續(xù)整合效率。
細胞準備與電轉(zhuǎn)
常用宿主細胞CHO-K1,經(jīng)Optimem I洗滌后,與線性化質(zhì)粒混合,通過電轉(zhuǎn)儀(如Bio-Rad Gene Pulser Xcell)進行電轉(zhuǎn),參數(shù)需優(yōu)化。
陽性篩選與擴增
使用含有篩選標記(如L-MSX)的培養(yǎng)基對轉(zhuǎn)染后的細胞進行壓力篩選,獲得陽性細胞池(cell pool)。
ELISA鑒定表達量
通過抗原包被、一抗/二抗孵育和TMB顯色,檢測細胞上清中抗體表達量,篩選高表達池。
單克隆篩選與擴增
采用有限稀釋法(limiting dilution)獲得單克隆,進一步擴大培養(yǎng)至搖瓶規(guī)模,進行Fed-batch培養(yǎng)驗證表達穩(wěn)定性。
表達量與活性驗證
通過SDS-PAGE、ELISA等方法驗證抗體表達量、完整性和生物活性。
》技術(shù)難點
高產(chǎn)穩(wěn)轉(zhuǎn)株的構(gòu)建不僅要求高表達量,還需保證抗體分子的正確折疊、糖基化修飾和穩(wěn)定性。CHO-K1細胞是一個源自中國倉鼠卵巢的細胞系亞克隆,它因其卓越的重組蛋白生產(chǎn)能力、準確的人類-like翻譯后修飾能力和良好的安全性,成為了生產(chǎn)治療性蛋白(尤其是單克隆抗體)的首選平臺。具有以下優(yōu)勢:
- 卓越的生產(chǎn)能力:
經(jīng)過多年的工程化改造和篩選,CHO-K1細胞能夠?qū)崿F(xiàn)極高水平的重組蛋白表達。
- 準確的翻譯后修飾:
這是其最核心的優(yōu)勢。作為哺乳動物細胞,CHO-K1能夠完成復雜且與人類高度相似的翻譯后修飾,特別是糖基化(Glycosylation)。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)(如抗體)具有正確的折疊結(jié)構(gòu)、功能和藥代動力學特性,保證了藥物的安全性和有效性。
- 良好的安全性:
CHO-K1細胞對人類病毒的易感性較低,且自身不產(chǎn)生已知的人類致病病毒,極大地降低了生物制藥產(chǎn)品中的病毒污染風險。
- 成熟的工藝平臺:
數(shù)十年的研究使得CHO-K1細胞的培養(yǎng)、轉(zhuǎn)染、篩選和放大工藝非常成熟。
03. 案例分享:抗體穩(wěn)轉(zhuǎn)株篩選實戰(zhàn)
在本案例中,我們通過PvuI線性化質(zhì)粒、電轉(zhuǎn)CHO細胞、L-MSX篩選和高通量ELISA鑒定,成功獲得一株表達量達0.8 g/L、活性優(yōu)良(EC50=0.004)的穩(wěn)轉(zhuǎn)克隆2B1。該細胞株經(jīng)Fed-batch培養(yǎng)驗證,表現(xiàn)出良好的生長穩(wěn)定性和表達一致性。
質(zhì)粒線性化:使用PvuI酶切,經(jīng)磁珠純化后獲得高純度線性化片段;
電轉(zhuǎn)與篩選:電轉(zhuǎn)后使用含L-MSX的CD CHO培養(yǎng)基篩選陽性池;
ELISA陽性克隆篩選:鑒定出80%以上為陽性克隆,其中2B1克隆表達量最高;
ELISA 檢測穩(wěn)轉(zhuǎn)株抗體活性圖
Fed-batch培養(yǎng):通過優(yōu)化補料策略,最終表達量達到0.8 g/L;
2B1 補料后表達不同天數(shù)的 SDS-PAGE 電泳圖
活性驗證:穩(wěn)轉(zhuǎn)株抗體活性(EC50=0.004)與瞬轉(zhuǎn)株(EC50=0.003)相當,表明穩(wěn)轉(zhuǎn)株具有良好的功能活性。
ELISA 檢測穩(wěn)轉(zhuǎn)和瞬轉(zhuǎn)表達 Flag 抗體的活性
結(jié)果表明,該穩(wěn)轉(zhuǎn)株不僅表達量高,且抗體結(jié)構(gòu)完整、活性良好,適用于后續(xù)放大生產(chǎn)。
泓迅生物穩(wěn)轉(zhuǎn)細胞株篩選服務
泓迅生物提供一系列細胞穩(wěn)轉(zhuǎn)株的構(gòu)建和篩選服務,用于全長抗體及抗體片段、Fc融合蛋白、多種細胞表面受體、胞質(zhì)和分泌蛋白等重組蛋白/抗體的穩(wěn)定及規(guī)模化生產(chǎn)。
- CHO1.0穩(wěn)轉(zhuǎn)載體,配合嘌呤霉素+MTX篩選系統(tǒng)。
- 從基因合成到篩選,提供全流程服務。
- 高效穩(wěn)定轉(zhuǎn)染及Pool篩選。
- 可對重組蛋白/抗體全長或片段進行個性化表達。
為什么選擇泓迅
泓迅科技作為合成生物學賦能技術(shù)的領(lǐng)導者之一,建立了全面的抗體工程一站式服務平臺,提供基于抗體“讀”(測序&設(shè)計)-“寫”(合成&表達)一“編”(親和力成熟&人源化&耦連)的全方位技術(shù)服務,為科研院所和生物制藥公司提供高效、高品質(zhì)、高性價比的工程抗體及技術(shù)支持。
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