納米抗體重組表達(dá)系統(tǒng)介紹

一．納米抗體重組表達(dá)系統(tǒng)

1. 原核表達(dá)系統(tǒng)：利用大腸桿菌表達(dá)納米抗體具有幾個優(yōu)勢：大腸桿菌遺傳背景清晰、基因操作簡單、易培養(yǎng)。另外，大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)具有成熟的操作方法以及大量常用的表達(dá)載體和宿主。在大腸桿菌中表達(dá)納米抗體有兩種表達(dá)策略：信號肽介導(dǎo)的周質(zhì)表達(dá)和細(xì)胞質(zhì)表達(dá)。納米抗體在周質(zhì)中的表達(dá)量通常較低，為提高納米抗體在周質(zhì)的表達(dá)水平，可將納米抗體與標(biāo)簽蛋白進(jìn)行融合表達(dá)。大腸桿菌中表達(dá)納米抗體常用的表達(dá)宿主如下表所示：

2.真核表達(dá)系統(tǒng)

2.1 酵母細(xì)胞：真核細(xì)胞具有高級折疊、翻譯后修飾等功能，這些特點(diǎn)能提高抗體（包括全長IgG）的分泌量。酵母是一種低等的單細(xì)胞真核生物，相對于其他真核細(xì)胞來說，其生長周期短，易培養(yǎng)，基因操作簡單。釀酒酵母遺傳背景清楚，長期應(yīng)用在食品和醫(yī)藥工業(yè)，安全可靠，不產(chǎn)生毒素，因此成為生產(chǎn)抗體的重要表達(dá)系統(tǒng)之一。納米抗體J區(qū)某些氨基酸能參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分子伴侶的募集，從而縮小釀酒酵母與哺乳動物細(xì)胞分子伴侶機(jī)制的差異，有利于納米抗體折疊動力學(xué)，進(jìn)而影響納米抗體在釀酒酵母中的產(chǎn)量。

2.2絲狀真菌：木霉和曲霉屬的部分絲狀真菌具有高效的蛋白分泌能力，能將大量的蛋白質(zhì)和代謝物分泌到培養(yǎng)基中。為提高抗體的表達(dá)量，抗體基因片段可被插入到表達(dá)載體中與葡糖淀粉酶啟動子及葡糖淀粉酶的N端進(jìn)行融合表達(dá)，同時引入KexB等酶切位點(diǎn)，以便獲得目的蛋白。

2.3昆蟲細(xì)胞：納米抗體在昆蟲表達(dá)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量表達(dá)，而IgG、scFv及Fab在昆蟲表達(dá)系統(tǒng)中產(chǎn)量較低，強(qiáng)啟動子控制下結(jié)構(gòu)復(fù)雜蛋白可能來不及形成正確折疊及翻譯后修飾，導(dǎo)致目的蛋白發(fā)生聚集，降低抗體產(chǎn)量。

2.4哺乳動物細(xì)胞：生產(chǎn)重組抗體及抗體片段目前最主要的細(xì)胞是CHO、NS0、Sp2/0和HEK293。大多數(shù)文獻(xiàn)中采用CHO生產(chǎn)抗體/抗體片段，迄今為止，50%工業(yè)上生產(chǎn)的治療性蛋白仍然由CHO生產(chǎn)。

二．提高納米抗體產(chǎn)量的策略

2.1分子水平：利用基因合成設(shè)計(jì)技術(shù)對基因編碼序列進(jìn)行密碼子優(yōu)化，使其翻譯效率最大化，可有效增加蛋白質(zhì)的表達(dá)量；表達(dá)速率控制是與重組抗體產(chǎn)量相關(guān)的一個重要因素，基于lac啟動子及其衍生啟動子能夠?qū)崿F(xiàn)抗體及抗體片段的更高產(chǎn)量；大腸桿菌中可通過提高蛋白折疊效率增加重組蛋白可溶性，分子伴侶（GroEL/GroES等）或折疊酶（Dsb家族蛋白）過表達(dá)細(xì)胞（SHuffle），均可提高重組抗體的產(chǎn)量。

2.2表達(dá)水平：原核表達(dá)系統(tǒng)適合表達(dá)不需要糖基化的小分子抗體，如scFv，VHH等；真核表達(dá)系統(tǒng)能夠?qū)χ亟M蛋白進(jìn)行糖基化等翻譯后修飾，適合表達(dá)治療性抗體；在納米抗體培養(yǎng)過程中使用營養(yǎng)成分豐富的培養(yǎng)基及維持pH穩(wěn)定有助于細(xì)胞生長，使細(xì)胞維持高密度，有利于抗體產(chǎn)量的提高。

提高納米抗體的生產(chǎn)水平將能夠顯著降低成本�？梢詮娜齻�方面提高納米抗體的產(chǎn)量：基因水平方面，對目的基因序列的修飾及載體表達(dá)元件的優(yōu)化等；表達(dá)水平方面，對表達(dá)系統(tǒng)、宿主、載體的選擇及培養(yǎng)條件的優(yōu)化等。