一、單克隆抗體的概念和原理
免疫反應是人類對疾病具有抵抗力的重要因素。當動物體受抗原刺激后可產生抗體。抗體的特異性取決于抗原分子的決定簇,各種抗原分子具有很多抗原決定簇,因此,免疫動物所產生的抗體實為多種抗體的混合物。用這種傳統方法制備抗體效率低、產量有限,且動物抗體注入人體可產生嚴重的過敏反應。此外,要把這些不同的抗體分開也極困難。近年,單克隆抗體技術的出現,是免疫學領域的重大突破。
(1)單克隆抗體的基本概念 抗體主要由b淋巴細胞合成。每個B淋巴細胞有合成一種抗體的遺傳基因。動物脾臟有上百萬種不同的B淋巴細胞系,含遺傳基因不同的B淋巴細胞合成不同的抗體。當機體受抗原刺激時,抗原分子上的許多決定簇分別激活各個具有不同基因的B細胞。被激活的B細胞分裂增殖形成該細胞的子孫,即克隆由許多個被激活B細胞的分裂增殖形成多克隆,并合成多種抗體。如果能選出一個制造一種專一抗體的細胞進行培養,就可得到由單細胞經分裂增殖而形成細胞群,即單克隆。單克隆細胞將合成一種決定簇的抗體,稱為單克隆抗體。
(2)單克隆抗體技術的基本原理 要制備單克隆抗體需先獲得能合成專一性抗體的單克隆B淋巴細胞,但這種B淋巴細胞不能在體外生長。而實驗發現骨髓瘤細胞可在體外生長繁殖,應用細胞雜交技術使骨髓瘤細胞與免疫的淋巴細胞二者合二為一,得到雜種的骨髓瘤細胞。這種雜種細胞繼承兩種親代細胞的特性,它既具有B淋巴細胞合成專一抗體的特性,也有骨髓瘤細胞能在體外培養增殖永存的特性,用這種來源于單個融合細胞培養增殖的細胞群,可制備抗一種抗原決定簇的特異單克隆抗體。其制備原理示意如下:
單克隆抗體制備示意圖
二、基本方法
抗原提純與動物免疫
對抗原的要求是純度越高越好,尤其是初次免疫所用的抗原。如為細胞抗原,可取1×107個細胞作腹腔免疫。可溶性抗原需加*福氏佐劑并經充分乳化,如為聚丙烯酰胺電泳純化的抗原,可將抗原所在的電泳條帶切下,研磨后直接用以動物免疫。
選擇與所用骨髓瘤細胞同源的BALB/c健康小鼠,鼠齡在8~12周,雌雄不限。為避免小鼠反應而不佳或免疫過程中死亡,可同時免疫3~4只小鼠。
免疫過程和方法與多克隆抗血清制備基本相同,因動物、抗原形式、免疫途徑不同而異,以獲得價抗體為zui終目的。免疫間隔一般2~3周。一般被免疫動物的血清抗體效價越高,融合后細胞產生價特異抗體的可能性越大,而且單克隆抗體的質量(如抗體的濃度和親和力)也與免疫過程中小鼠血清抗體的效價和親和力密切相關。末次免疫后3~4天,分離脾細胞融合。
骨髓瘤細胞及飼養細胞的制備
選擇瘤細胞株的zui重要的一點是與待融合的B細胞同源。如待融合的是脾細胞,各種骨髓瘤細胞株均可應用,但應用zui多的是Sp2/0細胞株。該細胞株生長及融合效率均佳,此外,該細胞株本身不分泌任何免疫球蛋白重鏈或輕鏈。細胞的zui高生長刻度為9×105/ml,倍增時間通常為10~15h。融合細胞應選擇處于對數生長期、細胞形態和活性佳的細胞(活性應大于95%)。骨髓瘤細胞株在融合前應先用含8-氮*的培養基作適應培養,在細胞融合的前一天用新鮮培養基調細胞濃度為2105/ml,次日一般即為對數生長期細胞。
在體外培養條件下,細胞的生長依賴適當的細胞密度,因而,在培養融合細胞或細胞克隆化培養時,還需加入其他飼養細胞(feedercell)。常用的飼養細胞為小鼠的腹腔細胞,制備方法為用冷凍果糖液注入小鼠腹腔,輕揉腹部數次,吸出后的液體中即含小鼠腹腔細胞,其中在巨噬細胞和其他細胞。亦有用小鼠的脾細胞、大鼠或豚鼠的腹腔細胞作為飼養細胞的。
在制備飼養細胞時,切忌針頭刺破動物的消化器官,否則所獲細胞會有嚴重污染。飼養細胞調至1×105/ml,提前一天或當天置板孔中培養。
細胞融合
細胞融合是雜交瘤技術的中心環節,基本步驟是將兩種細胞混合后加入PEG使細胞彼此融合。其后吧培養液稀釋PEG,消除PEG的作用。將融合后的細胞適當稀釋,分置培養板孔中培養。融合過程中有幾個問題應特別注意。①細胞比例:骨髓瘤細胞與脾細胞的比值可從1:2到1:10不等,常用1:4的比例。應保證兩種細胞在融合前都具有較高活性。②反應時間:在兩種細胞的混合細胞懸液中,第1min滴加4.5ml培養液;間隔2min滴加5ml培養液,爾后加培養液50ml。③培養液的成分:對融合細胞,良好的培養液尤其重要,其中的小牛血清、各種離子和營養成分均需嚴格配制。如融合效率降低,應隨時核查培養基情況。
有限稀釋法
篩選陽性株一般選用的骨髓瘤細胞為HAT敏感細胞株,所以只有融合的細胞才能待續存活一周以上。融合細胞呈克隆生長,經有限稀釋后(一般稀釋至0.8個細胞/孔),按Poisson法計算,應有36%的孔為1個細胞/孔。細胞培養至覆蓋0%~20%孔底時,吸取培養上清用ELISA檢測抗體含量。首先依抗體的分泌情況篩選出高抗體分泌孔,將孔中細胞再行克隆化,爾后進行抗原特異的ELISA測定,選高分泌特異性細胞株擴大培養或凍存。
單克隆抗體的制備和凍存
篩選出的陽性細胞株應及早進行抗體制備,因為融合細胞隨培養時間延長,發生污染、染包體丟失和細胞死亡的機率增加。抗體制備有兩種方法。一是增量培養法,即將雜交瘤細胞在體外培養,在培養液中分離單克隆抗體。該法需用特殊的儀器設備,一般應用無血清培養基,以利于單克隆抗體的濃縮和純化。zui普遍采用的是小鼠腹腔接種法。選用BALB/c小鼠或其親代小鼠,先用降植烷或液體石蠟行小鼠腹腔注射,一周后將雜交瘤細胞接種到小鼠腹腔中去。通常在接種一周后即有明顯的腹水產生,每只小鼠可收集5~10ml的腹水,有時甚至超過40ml。該法制備的腹水抗體含量高,每毫升可達數毫克甚至數十毫克水平。此外,腹水中的雜蛋白也較少,便于抗體的純化。接種細胞的數量應適當,一般為5×105/鼠,可根據腹水生長情況適當增減。
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