单克隆抗体的制备

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1、制备原理

单克隆抗体（MAb）与抗血清（又称多克隆抗体，PAb）最主要的区别是MAb为单一种B细胞克隆所产生的一种均一的免疫球蛋白分子。所以MAb是B细胞克隆的标志，是一种独特型的抗体，它的特异性是针对一个抗原决定簇的。制备单克隆抗体不能用化学分离的方法从多克隆抗体中去分离纯化得到它，而是用分离产生抗体的B细胞克隆的方法得到它。为了使B细胞克隆能在体外人工培养下长期存活并产生完全均一的MAb，G．KÖhler合Milstein于1975年创立了杂交瘤方法。所以制备单克隆抗体的技术又称杂交瘤技术（hybredoma technique）。

杂交瘤技术的基本原理是用分泌抗体但不能长期培养的B细胞与能在体外长期培养并可低温保存的肿瘤细胞进行杂交。筛选得到的杂交瘤细胞应该是既能分泌抗体又有瘤细胞的特性，可长期传代培养，又可在液氮中保存的细胞。把这些细胞单克隆化，用单克隆化的杂交瘤细胞进行单克隆抗体的生产。

2．B细胞与瘤细胞的来源及杂交瘤选择原理

最常用的单克隆抗体是小鼠的单抗，此外也有大鼠的和人源的单抗。人源单抗制备比较复杂。小鼠单抗的制备通常是使用Balb/c小鼠的B细胞和它的骨髓瘤细胞。大鼠的单抗制备通常用Lou/c大鼠及其骨髓瘤和Y3/AO大鼠及其骨髓瘤细胞。B细胞是从免疫动物的脾脏中分离出来的。动物免疫方法与抗血清制备相同，只是在制备脾脏前3d必须进行一次静脉加强注射以保证得到的B细胞有旺盛的分泌抗体的活性。骨髓瘤细胞有许多细胞株是经过诱变和筛选得到的缺陷型。筛选的标准是①瘤细胞本身不产生抗体或者产生抗体的某种链，但不能分泌；②是次黄嘌呤鸟嘌呤核苷酸转移酶（HGPRT）和胸腺嘧啶激酶（TK）的缺陷型。因为这种缺陷型的瘤细胞正常的核酸合成途径被氨基喋吟（aminopterin）阻断后，由于缺失这些酶，即使补充它的底物次黄嘌呤（H）和胸腺嘧啶（T），核酸合成的旁路也不能起到救援的作用，结果导致瘤细胞死亡（图7—2）。而杂交瘤细胞因带有B细胞的全套基因，在HAT存在的条件下借助于HGPRT和TK的作用通过替代的核酸合成途径能正常合成DNA和RNA。所以杂交瘤能正常地生长繁殖而被选择出来。未被融合的游离的B细胞只能存活3d而后自行死亡。这就是用HAT培养基进行选择的原理。

3．细胞杂交与选择培养

（1）融合：细胞杂交之前，要分别准备好脾脏的B细胞悬液和小鼠骨髓瘤细胞（如SP2/0—Agl4细胞株）。免疫后的小鼠脾脏在无菌条件下破碎，将B细胞悬浮在没有血清的培养液中（通常使用RPMIl640商品配制），并洗涤3次去掉小鼠的血清。SP2/0细胞是用加有10%胎牛或小牛血清培养的，每天更换新鲜培养液使成为对数分裂期生长旺盛的细胞。细胞用RPMIl640洗涤2—3次，把两种细胞合并在同—试管中，用50%的聚乙二醇（相对分子质量为1000—1500）作为融合剂，在37℃条件下融合l—2min。然后用1640培养液缓慢稀释，然后除去PEG，将细胞分散至HAT选择培养板中。电融合方法也可用于单克隆抗体制备，虽融合率较高，但一次融合的细胞数少，且需专门设备，故限制了其广泛使用。融合时脾细胞和骨髓瘤细胞的比例在5：1—10：1均可获得满意结果，每次融合细胞数量在10—10较为合适。融合后的细胞在40或96孔板上的HAT培养液(RPMIl640含10%—20%胎牛或小牛血清和HAT）中37℃，5%CO2条件下培养。融合后的细胞悬液中只有脾细胞和骨髓瘤细胞形成的杂交瘤细胞能在HAT培养基中生长，其他形式的融合细胞均不能生长．未融合的细胞也不能在HAT培养液中生存。

在融合后的细胞培养过程中，饲养细胞（feeder cell）有助于杂交瘤细胞的生长。饲养细胞可用同种动物的腹腔细胞或胸腹细胞。腹腔细胞中的吞噬细胞能清除死亡细胞碎片。使背景更为清洁“干净”。同时饲养细胞分泌的细胞因子或活性物质有助于杂交瘤细胞的生长。现有商品“杂交瘤细胞生长因子”可用于替代饲养细胞。

（2）阳性杂交瘤细胞的筛选与单克降化：杂交细胞经约10—14d培养后，形成可用的细胞集落（克隆）。经过几次更换培养液（HT培养液）后进行抗体活性检测。常用的筛选枪测方法是ELISA和凝集试验，前者常用于可溶性抗原，后者适用于细胞、细菌等表面抗原。此外，Dot－ELISA、免疫印迹及免疫荧光试验均可用于杂交瘤细胞的筛选。

使许多细胞克隆混合生长的细胞分离为单个的细胞克隆的过程称克隆化（colonization）最常用的单克隆化方法是有限稀释法（limited dilution），即将混合细胞经稀释后分装于培养板上，使培养板的大部分孔中只出现一个细胞。为了确保抗体分泌细胞来源于单个细胞，克隆化过程可重复进行，称为亚克隆化（subclonization）。除有限稀释法外，荧光激活细胞分拣法（FACS）也用于杂交瘤细胞的克隆化过程。

4．单克隆抗体的扩大生产

产生特异性抗体的单克隆杂交瘤细胞株应立即扩大培养，以获得足够的细胞用于保存和生产可供应用的抗体。生产大量单克隆抗体的方法目前常用的有3种：小鼠腹水制备，大瓶培养和中空纤维反应器，前者多用于实验室制备，后二者适应于工厂化生产。

腹水制备：杂交骨髓瘤细胞在腹腔中定植，并产生大量腹水。选用与单克隆抗体制备所用相同的动物品系或者含有相同基因的Fl代杂交品系。杂交F1代品系更适合于腹水制备，如果用异源动物制备腹水时可选用无MHC限制性的裸鼠。用小鼠制备腹水时，先用矿物油或Pristane致敏，以抑制其免疫功能，利于腹水的形成。腹腔注射10—10个杂交瘤细胞，经过7—10 d后形成腹水。每只小鼠可获得3—5mL腹水，每mL含IgG抗体可达5—10mg。腹水中含有较多的杂蛋白和非特异性IgG，并且含有许多蛋白酶，易使抗体失活，因此腹水收集后应尽快纯化，以防止降解。

大瓶培养：采用1000mL或更大的摇瓶培养。大瓶培养上清体积大，但抗体浓度低，给抗体纯化带来很大困难，消耗人力和培养液，增加生产成本。

中空纤维反应器：是比较经济的单克隆抗体生产方法。该装置由具有半透膜性质的成束的微孔纤维组成，杂交瘤细胞位于纤维外部的小量培养液中，培养液在纤维的微孔中循环，供给营养和带走废物，抗体大分子和小分子化合物被隔开。高密度的杂交瘤细胞能在此系统中维持数月，每天可产生数百毫克的抗体，抗体浓度高，体积小易于纯化。

胎（小）牛血清一直是细胞培养所必须的，在单克隆抗体生产过程中培养液中的血清蛋白使抗体的纯化增加了困难，近年开发的无血清培养技术已逐渐用于单克隆抗体的生产中。

5．人单克隆抗体的制备

小鼠的单克隆抗体蛋白应用于人体后，作为抗原能引起人的免疫应答，大大降低其生物活性，并可能导致变态反应。因此人源单克隆抗体在临床治疗上有广泛应用前景，引起人们的普遍兴趣。但是人单克隆抗体制备存在许多技术上和伦理上的障碍，如人杂交瘤细胞系不稳定，有些抗原不能对人进行人工免疫，人B细胞只能从外周血中分离而无法从脾脏取得等。尽管如此，一些人源单克隆抗体已经获得，技术上也在逐步完善起来。

人的瘤细胞株U—266常用来与人外周血B细胞融合以获得人源单克隆抗体。另一些淋巴母细胞抹（LCL）则来源于EB病毒转化的淋巴细胞，如GMl500，W1—L2和ARH77等也用于杂交瘤细胞的制备。这些细胞系表现ED病毒核抗原（EBNA）阳性，且形成的杂交瘤细胞抗体的分泌水平不高。

获得人单克隆抗体的另一方法是用EBV直接转化某些抗体分泌细胞，使之成为“不死”的细胞在体外培养。EBV感染人B细胞后，病毒基因插入人B细胞基因组中，有1%的细胞转化为“不死”的细胞。B细胞转化可通过“病毒驱动”和“细胞驱动”两种方法获得。前者是将B细胞与分泌EBV的B95—8细胞系一同培养，后者则是与EBNA阳性的LCL细胞一同培养。“细胞驱动”转化的B细胞比较稳定，抗体分泌能力也较强。

人淋巴母细胞系和人杂交瘤细胞较难获得，人单克隆抗体也可以通过异源杂文的办法制备，即将EBV转化的B细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，将获得的异源杂交瘤细胞再与免疫后的B细胞融合，得到人单克隆抗体分泌细胞，不产生自身免疫球蛋白，EBVA也是阴性。