携带截短轻链转基因的鸡表达单域重链抗体

Chickens with a Truncated Light Chain Transgene Express Single-Domain H Chain-Only Antibodies.

作者信息Philip A Leighton, Kathryn Ching, Kevin Reynolds, Christine N Vuong, Baisen Zeng, Yulei Zhang, Abheepsa Gupta, Jacqueline Morales, Gerry Sann Rivera, Devendra B Srivastava, Robyn Cotter, Darlene Pedersen, Ellen Collarini, Shelley Izquierdo, Marie-Cecile van de Lavoir, William Harriman
PMID38629917
期刊J Immunol
发布时间2024-06-01
DOI10.4049/jimmunol.2300617

实验完整度

包含转基因构建、细胞培养、流式、ELISA、Western blot、RT-PCR、免疫、NGS、SPR、中和实验等多层级验证。

主要模型

转基因鸡(Gallus gallus) 鸡原始生殖细胞系229-92 Expi293细胞表达系统 SARS-CoV-2假病毒中和模型

重点核对

转基因鸡基因型:tLC/IgL KO或tLCi/IgL KO 免疫原及剂量:100 μg PGRN或SARS-CoV-2刺突蛋白,初始免疫用弗氏完全佐剂,加强用弗氏不完全佐剂 免疫程序:初次免疫后2周开始每两周肌注100 μg蛋白加佐剂,处死前4天静脉注射100 μg蛋白 单B细胞筛选:GEM法,使用5 μm醛乳胶珠包被链霉亲和素和生物素化抗原 中和实验:8点剂量反应稀释系列,范围0.003-50 μg/ml

摘要

重链抗体(H chain–only Igs)天然存在于骆驼科动物和鲨鱼中。由于这些抗体缺乏轻链,其抗原结合结构域大小仅为传统抗体的一半,使得这类Ig能够以新颖方式结合靶标。因此,重链抗体单域抗体(sdAb)结构有可能增加活跃体液免疫系统的库容和功能范围。大多数脊椎动物使用标准的异二聚体(重链和轻链都有)结构,不产生sdAb形式的免疫球蛋白。为了探究其他动物是否能够支持sdAb的发育和功能,设计了转基因鸡(Gallus gallus),通过省略轻链V区而仅保留LC区作为细胞分泌抗体的分子伴侣,来产生重链抗体。这些鸡在外周血单个核细胞(PBMC)中产生30-50%的正常B细胞群,并易于表达鸡序列的sdAb。有趣的是,重链含有自发的CH1缺失。尽管没有发生向IgY或IgA的同种型转换,但IgM库是多样的,用多种蛋白质免疫原免疫可迅速产生高且特异的血清滴度。通过单B细胞筛选可有效回收高亲和力的单克隆抗体。在体外功能试验中,针对SARS-CoV-2免疫的鸡产生的sdAb也能强烈中和并阻止病毒复制。这些数据表明,截短的轻链设计成功支持了鸡体内sdAb的发育和表达。

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
其他动物能否支持sdAb的发育和功能?
核心机制
截短轻链(CL)作为分子伴侣,促进B细胞发育,导致CH1缺失,从而产生分泌型IgM单域抗体。
主要证据
转基因鸡表达sdAb,B细胞群正常,血清IgM水平正常,免疫后产生高滴度抗体,单B细胞筛选获得高亲和力mAb,中和实验显示抗SARS-CoV-2活性。
研究意义
提供鸡sdAb平台,可用于研发或治疗性sdAb,并可能进行人源化。

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

转基因鸡的构建与验证

验证截短轻链转基因能否整合并表达。

将tLC或tLCi构建体通过phiC31整合酶插入L链敲除等位基因,通过PCR和RT-PCR验证插入和转录。

2

B细胞发育和Ig表达分析

评估tLC转基因对B细胞发育和抗体表达的影响。

通过流式细胞术分析PBMC中B细胞比例,ELISA检测血清IgM和IgY水平,Western blot和RT-PCR分析Ig重链结构。

3

免疫与抗体滴度评估

验证转基因鸡能否产生特异性免疫应答。

用PGRN或SARS-CoV-2刺突蛋白免疫,ELISA检测血清滴度。

4

sdAb的发现与序列分析

筛选并分析抗原特异性sdAb序列。

使用GEM法筛选单B细胞,RT-PCR扩增VH,克隆到表达载体,测序并分析突变。

5

sdAb-hFc的表达与生物物理表征

评估重组sdAb的生物物理性质。

在Expi293细胞中表达sdAb-hFc,SEC分析单体性,DSF分析热稳定性。

6

抗原结合动力学和表位分箱

测定sdAb的亲和力和表位多样性。

使用SPR平台(Carterra LSA)测定动力学和进行表位分箱。

7

SARS-CoV-2中和活性验证

评估sdAb对SARS-CoV-2变体的中和能力。

用假病毒中和实验检测,计算IC50。

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
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
KO-DMEM培养基Thermo Fisher10829018
胎牛血清HycloneSH30088.03
鸡血清Thermo Fisher16110082
GlutaMAX添加剂Thermo Fisher35050-061
非必需氨基酸Thermo Fisher11140-050
重组小鼠干细胞因子R&D Systems455-MC
重组人碱性成纤维细胞生长因子R&D Systems234-FSE
Nucleofector V缓冲液LonzaVCA-1003
BTX ECM830方波电穿孔仪BTX--
G418TeknovaG5005
Histopaque-1077Sigma-Aldrich--
抗鸡Bu1抗体SouthernBiotech8395-01
抗IgM CH1单克隆抗体SouthernBiotech8310-01
抗IgL单克隆抗体SouthernBiotech8340-01
抗TCR1 (TCRδγ)抗体SouthernBiotech8230-01
抗TCR2 (TCRαβ/Vβ1)抗体SouthernBiotech8240-01
抗TCR3 (TCRαβ/Vβ2)抗体SouthernBiotech8250-01
多克隆山羊抗IgM抗体Bethyl LaboratoriesA30-102A
Alexa Fluor 647标记驴抗小鼠抗体Thermo FisherA31571
Alexa Fluor 647标记驴抗山羊抗体AbcamAB150131
NuPage SDS-PAGE凝胶Thermo FisherNP0321
iBlot2干转系统Thermo Fisher--
辣根过氧化物酶标记抗IgY抗体Sigma-AldrichA90406
辣根过氧化物酶标记抗IgM抗体Bethyl LaboratoriesA30-102P
West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher34580
Bio-Rad ChemiDoc XRS+凝胶成像仪Bio-Rad--
高结合力ELISA板Greiner Bio-One655061
辣根过氧化物酶标记山羊抗鸡IgM抗体BethylA30-120P
TMB底物Thermo Fisher002023
BioTek Synergy H1酶标仪BioTek--
Qiagen RNeasy Plus试剂盒Qiagen74034
Qiagen一步法RT-PCR试剂盒Qiagen210212
弗氏完全佐剂Thermo Fisher77140
弗氏不完全佐剂Thermo Fisher77145
重组人PGRN蛋白Sino Biological10826-H08H
重组SARS-CoV-2 S1蛋白Acro BiosystemsS1N-C5256
重组SARS-CoV-2刺突三聚体(Alpha)Acro BiosystemsSPN-C52H6
重组SARS-CoV-2刺突三聚体(Beta)Acro BiosystemsSPN-C52Hk
重组SARS-CoV-2刺突三聚体(Delta)Acro BiosystemsSPN-C52He
生物素化Delta三聚体Acro BiosystemsSPN-C82Ec
生物素化RBDAcro BiosystemsSPD-C82E4
醛乳胶珠Thermo FisherA37306
Alexa Fluor 594标记抗鸡IgY抗体Thermo FisherA11042
FITC标记抗IgM抗体Bethyl LaboratoriesA30-102F
InFusion克隆试剂盒Takeda Bio638911
Expi293表达系统Thermo FisherA14525
Superdex 200 Increase 10/300 GL----
Unchained Labs Uncle仪器Unchained Labs--
Carterra LSA平台Carterra--
HC-200M传感器芯片Carterra--
HC30M芯片Carterra--
兔抗人IgG Fc多克隆抗体Rockland--
ACE2-Fc蛋白----

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
转基因鸡构建
原始生殖细胞系229-92,电穿孔参数(350 V, 100 μs, 8脉冲),G418筛选浓度300 μg/ml
阅读提示:Materials and Methods, Transgenic design and development
B细胞分析
11周龄,PBMC分离方法,流式抗体浓度,10,000细胞/样本
阅读提示:Materials and Methods, Flow cytometry
免疫
免疫原和剂量(100 μg PGRN或刺突蛋白),佐剂类型,免疫间隔(2周),加强次数,静脉注射剂量100 μg
阅读提示:Materials and Methods, Immunization program
sdAb发现
GEM法:5 μm醛乳胶珠,包被链霉亲和素和生物素化抗原,孵育3小时
阅读提示:Materials and Methods, mAb recovery
亲和力测定
SPR捕获法,3倍稀释系列,浓度范围76.2 pM-500 nM,注射5分钟,解离10分钟
阅读提示:Materials and Methods, SPR epitope binning and kinetics