利用痘病毒展示技术筛选针对复杂膜抗原的特异性抗体

Use of poxvirus display to select antibodies specific for complex membrane antigens.

作者信息Ernest S Smith, Leslie A Balch, Maria Scrivens, Shuying Shi, Wei Wang, Caroline D Harvey, Angelica A Cornelison, Malgorzata Gil-Moore, Renee A Kirk, Loretta L Mueller, Richard L Hall, Alan P Howell, Christine A Reilly, Jessica M Mayer, Francis G Murante, Kari A Viggiani, Elaine M Gersz, Holm Bussler, Madeleine R Keefe, Elizabeth E Evans, Mark J Paris, Maurice Zauderer
PMID37635331
期刊MAbs
发布时间2023-01
DOI10.1080/19420862.2023.2249947

实验完整度

包含体外细胞系感染、蛋白表达与折叠验证、pull-down、ELISA、流式、酶活检测、噬菌体淘选及抗体功能实验,并有多轮独立选择的证据。

主要模型

QT35细胞(MVA感染及表达验证) BHK-21细胞(MVA大规模生产) Jurkat细胞(Sema4D、CXCR4表达及功能实验) SKBR3细胞(Her2表达)

重点核对

MVA病毒构建方法:采用三重重组及辅助病毒 抗原融合策略:分为A56R融合(用于胞外域)和F13L融合(用于跨膜蛋白) 病毒颗粒纯化:离心和pull-down验证 噬菌体淘选条件:病毒包被于磁珠或ELISA板,多轮淘选及去除非特异性 抗体筛选与验证:流式、ELISA、亲和力测量及功能阻断实验

摘要

针对复杂抗原的抗体发现受到可重复、纯净且浓缩的、正确折叠抗原来源的限制。我们开发了一种技术,能够将膜蛋白(如GPCR)直接整合到痘病毒的膜中。目标蛋白在细胞来源的病毒膜中正确折叠和表达,在后续使用前不需要任何去污剂或重折叠。痘病毒在选择哪些蛋白掺入病毒膜时具有选择性,这使得抗原痘病毒成为体外淘选时抗原更纯净的靶标。表达抗原的病毒可以轻松地进行大规模纯化,并可用于任何体外展示平台的抗体筛选。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何开发一种通用且高效的技术,用于制备正确折叠的膜蛋白抗原,并用于体外抗体发现?
核心机制
利用痘病毒(MVA)的EEV膜表面展示抗原,通过A56R或F13L融合将抗原锚定在病毒膜上,保持其天然构象并实现高效展示。
主要证据
通过pull-down、Western blot、流式细胞术和功能实验证实了多种膜蛋白(GPCR、CD20等)的正确折叠和展示;通过噬菌体淘选成功获得针对Sema4D、HER2、SARS-CoV-2 S、CXCR4、FZD4/7的特异性抗体,并展示其功能活性。
研究意义
提供了一种无需去污剂或重折叠步骤的膜蛋白抗原制备方法,加速针对复杂膜蛋白(如GPCR)的治疗性抗体发现。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

抗原融合蛋白表达载体构建

构建能够将目标抗原展示在痘病毒外膜上的融合蛋白表达载体

将目标抗原(如GPCR ECD、全长GPCR、CD20等)与痘病毒膜蛋白A56R或F13L融合,构建重组转移质粒,并通过三重重组生成重组MVA病毒。

2

抗原展示验证

验证融合蛋白在病毒膜上的表达和正确折叠

通过pull-down实验(抗原特异性抗体捕获病毒)、流式细胞术(检测细胞表面表达)以及Western blot(检测病毒膜蛋白)评估抗原展示。

3

病毒纯化与规模化

获得大量纯化的抗原展示病毒用于抗体淘选

在BHK-21细胞中大规模培养MVA,收获含EEV的上清,离心澄清后超速离心浓缩病毒,并验证抗原展示。

4

噬菌体文库淘选

从噬菌体抗体库中筛选特异性结合目标抗原的抗体

将抗原展示病毒包被于磁珠或ELISA板,与噬菌体Fab文库孵育,经过多轮淘选(包括去除非特异性病毒结合噬菌体),富集特异性结合子。

5

抗体筛选与鉴定

从淘选文库中鉴定特异性抗体并评估其结合和功能

将富集的V基因转入哺乳动物表达载体,在CHO细胞中表达重组抗体,通过ELISA和流式细胞术筛选结合阳性克隆,并测序分析,纯化抗体后测定亲和力及功能活性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
QT35细胞系ATCC--
BHK-21细胞系ATCC--
AccutaseSigma-Aldrich--
Dynabeads Protein G磁珠ThermoFisher--
MyOne Tosylactivated Dynabeads磁珠Invitrogen6550
Nunc Maxisorp板ThermoFisher44-2404-21
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
PEI Max转染试剂Polysciences, Inc.24765
MabCapture蛋白A树脂Thermo4374730
Amicon Ultra-15 30K超滤管MilliporeUFC903024
Mustang E滤器PallMSTG25E3
0.2 μm滤器Pall4602
SARS-CoV2-S RBD重组蛋白AcrobiosystemsSPD-C5255
生物素化人ACE2蛋白AcrobiosystemsAC2-H82F9
链霉亲和素-辣根过氧化物酶BiosourceSNN4004
人SDF-1αSino Biological13511-HNCE
Alamar Blue试剂----
孔雀绿试剂ENZO Life SciencesBML-AK 111-0250
ATPThermo ScientificR044

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
MVA构建
三重重组方法、BHK细胞、辅助病毒fowlpox
阅读提示:Materials and methods - MVA construct generation
抗原展示验证
融合蛋白类型(A56R/F13L)、抗原ECD或全长、pull-down抗体(抗Sema4D、抗Her2等)
阅读提示:Results - 图1、图5;Materials and methods - Pull-down
噬菌体淘选
病毒包被方式(磁珠或ELISA板)、病毒量、文库克隆数、淘选轮数、去除非特异性方法
阅读提示:Results - Sema4D selection;Materials and methods - Phage panning
抗体筛选
筛选细胞系(Sema4D阳性Jurkat、Her2阳性SKBR3等)、负选细胞系、抗体浓度、流式/ELISA方法
阅读提示:Materials and methods - Mini-library screening
功能实验
阻断实验的具体条件(受体、细胞、抗体浓度等)
阅读提示:Materials and methods - Sema4D flow blocking assay; CXCR4 migration assay; Blocking of SARS-CoV-2