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新技术可高效生产“高亲和”纳米抗体

新技术可高效生产“高亲和”纳米抗体

抗体是一种由免疫系统释放的防御性蛋白质,用来识别和抵御入侵者,此外,它们也是生物学和医学中最有用的工具,比如用于分子标记研究或破坏病变细胞等。

纳米抗体也能完成相同的任务,其瘦小身躯更易到达大分子禁区,因而显出更诱人的前景,但科学家们缺少有效方法去识别它们。这一难题被美国洛克菲勒大学的研究人员发明的新技术成功解决,用他们的方法能确保纳米抗体显著地满足几乎所有研究领域的需求,相关成果发表在今天的《自然·方法学》(Natural Methods)杂志上。

“我们希望更容易获得高亲和力纳米抗体并开发出更多新用途。”论文作者、细胞和结构生物学实验室主任Michael Rout说,“关键是找到相对快捷的方式来测定与目标物最亲和的纳米抗体的基因序列。一旦获得了那些序列,很容易利用细菌大量生产这种纳米抗体。”

研究人员首先为美洲驼接种GFP和mCherry,帮助免疫系统产生对抗这两种外来蛋白质的抗体;其次,从美洲驼骨髓抗体生成细胞里提取RNA,用以制作抗体序列数据库;然后,从同一个美洲驼的血液样本中,提取与GFP和mCherry高匹配的抗体,并用化学的方式将它们切成小块,只留下抗元黏合部分来制造纳米抗体;接下来,他们使用“质谱测定法”测定组成纳米抗体蛋白质氨基酸的部分序列;最后,用一种叫做“美洲驼魔法”的计算机程序,将具有最高亲和性的纳米抗体成分与原始RNA序列配对。

利用这个新序列,他们生产出了25种精确瞄准GFP的纳米抗体、6种瞄准mCherry的纳米抗体,效率比常规技术高很多。

这一“丰富度”带来了新启发——科学家可以选择亲和性最好的纳米抗体,放弃偶尔与其他分子交叉作用的“次品”,或者在同一目标分子的不同位置连接两个纳米抗体,生产出超级高亲和性二聚物,它能在生产转运治疗用或诊断用的分子时,降低所需剂量进而减少副作用。

“考虑到我们的技术已能稳定地识别高亲和性纳米抗体,作为研究、诊断和治疗工具,纳米抗体的前景将一片光明。”Michael Rout说。

原文检索:

Peter C Fridy, Yinyin Li, Sarah Keegan, Mary K Thompson, Ilona Nudelman, Johannes F Scheid, Marlene Oeffinger, Michel C Nussenzweig, David Fenyö, Brian T Chait and Michael P Rout. A robust pipeline for rapid production of versatile nanobody repertoires. Nature Methods, Nov. 2, 2014; doi:10.1038/nmeth.3170

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