具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实提出了一种VEGF单域抗体、核苷酸序列及试剂盒。下述内容将针对所述VEGF单域抗体及其筛选过程作详细介绍。
首先,本发明的VEGF单域抗体具有四个框架区域以及三个互补决定区。其中,三个互补决定区序列如下:
CDR1:Val Pro Asp Met His;
CDR2:ThrIle ThrArgGlyGlyAsnThr Met Tyr AlaAsp Ser Val Lys;
CDR3:AlaAspValTrpSerSerAlaLeuPheLysLeuValGlu。
当然,VEGF单域抗体的框架区序列可以有多种。下述内容中以如下四个框架区为具体实施例进行详细阐述。
FR1:Gly Val Lys LeuGlu Asp SerGlyGlyGlyLeu Val GlnAlaGlyGlySerLeuArgLeuSerCysAlaAlaSerGlySer Ile Ser Tyr;
FR2:Trp Tyr ArgGlnAlaPro GlyGlnGlnArgGlnLeu Val Ala;
FR3:GlyArgPheThr Ile SerArg Asp AsnAla Lys AsnThr Val Tyr LeuGln MetThrSerLeu Lys Pro Glu Asp ThrAla Val Tyr TyrCysAsn;
FR4:TyrTrpGlyGlnGlyThrGln Val Thr Val SerSer。
针对该VEGF单域抗体,本发明构建方式分为抗体库的构建、特异性噬菌体的筛选、特异性阳性单克隆的筛选、VEGF单域抗体在宿主大肠杆菌中表达、纯化。下述内容将针对每一步进行详细阐述。
一、抗体库的构建
VEGF抗原:厂家北京义翘,货号11066-HNAH。
使用1mg上述抗原与等体积福氏佐剂混合。选择成年健康的羊驼,注射该抗原,分6次免疫,第3次免疫后,采取羊驼血清,通过化学发光的方法,测定抗原免疫效价。
a0: 分离淋巴细胞。当免疫效价达到1万倍以上时,采全血150ml,使用QIAGEN试剂盒(QIAamp RNA Blood Mini Kit (50),货号,52304)将淋巴细胞分离。
b0:裂解。将分离后的淋巴细胞裂解,得到CDNA文库,使用QIAGEN试剂盒(QIAampRNA Blood Mini Kit (50),货号,52304),测定得到CDNA浓度。
c0:巢式PCR扩增。用cDNA合成试剂盒(MiniBESTAgarose Gel DNAExtraction KitVer.4.0,TAKARA公司),采用巢式PCR方法,进行两轮PCR扩增抗体重链可变区VHH基因片段;
第一轮PCR扩增,可得到大于800bp的普通抗体基因片段,800bp~500bp之间的为缺失轻链的重链抗体基因片段,以及500bp的重链抗体可变区片段VHH. 通过电泳,筛选出800bp~500bp的基因片段和500bp的基因片段。
d0:切胶回收,将步骤c0中800bp~500bp的基因片段切胶回收。具体请参阅图1,1号带为普通抗体DNA和重链抗体DNA,能够看到其中的两条亮带,有大于800bp的(普通抗体DNA),也有在500bp~750bp之间的(重链抗体DNA),将该图中位于750bp~500bp的条带切胶回收;2号和3号带为重链抗体可变区片段VHH,大小在500bp;将2号和3号带目的条带也进行回收。
e0:VHH目的基因扩增。以回收的完整重链抗体及其重链可变区的基因片段为模板,用VHH 特异性引物经第二轮PCR扩增,得到VHH目的基因(500bp)。请参阅图2,可以看到一条亮带,VHH目的基因大约为500bp,也就是该亮带中混杂有多种500bp左右的VHH目的基因。
上述第一轮PCR引物包括SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:3核苷酸序列。
其中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2配对使用,扩增得到图1中1道所示的两个条带;SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:3配对使用,扩增得到图1中2道所示的一条条带。
第二轮PCR引物包括SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:5核苷酸序列。SEQ ID NO:4和SEQID NO:5配对使用,得到图2所示的500bp目的基因。
f0:转入TG1感受态细胞。将上述得到的VHH片段连接到pHEN6噬菌体展示载体质粒(通过BamHI,XhoI双酶切),之后将VHH 片段及pHEN6 载体(ZL20111028003.1)经连接酶连接,电转化至TG1感受态细胞中,然后将感受态细胞涂布平板,经菌落PCR验证VHH基因插入率。
当验证VHH基因插入成功后,对重组基因进行克隆效率检测:取电转化菌液涂布LB/ Amp 平板上,32℃,过夜培养,次日用菌落PCR 的方法验证抗体的连接效率。
其中,菌落PCR 的方法如下:1、用高压灭菌的牙签或枪头挑取单个菌落,先在抗性平板上点单克隆保存(标记),然后置于20ul Triton-x100(或去离子水)中搅和。2、将装有20ul Tritonx-100的EP管在100°C下煮2分钟。3、取1ul上清为模板,加入PCR体系进行PCR反应,PCR体系可以为20ul。4、琼脂糖凝胶电泳观察结果。
当噬菌体抗体库的连接效率低于90%时,说明在操作失误,需要重复上述实验过程;当噬菌体抗体库的效率达到90%时,进行下一步操作。
g0:扩大培养,保藏。将电转化菌液涂布LB / Amp 平板上,32℃,过夜培养物用2YT培养基洗下,以1:1000比例在2YT培养基下进行扩大培养,加入辅助噬菌体M13K07(Invitrogen)进行感染,过夜培养,离心,收集上清后加入20%PEG-2.5M NaCl混匀(噬菌体在上清中),离心收集沉淀,加入PBS和甘油进行重悬,并保藏于-80℃备用。
二、特异性噬菌体的筛选
由于经过巢式PCR扩增出来的VHH片段有多种,而这些片段中,并非所有这些基因片段都是目标片段,将这些片段VHH片段转入噬菌体后,需要对目标噬菌体进行纯化,下述内容为纯化目标噬菌体的步骤:
a1: CPBS溶液的配备。将少量无脂牛奶加入到PBS溶液中,其中,无脂牛奶的占比在1%-5%;将溶解在CPBS溶液中的VEGF蛋白稀释至150μg/ml;
b1:将VEGF蛋白稀释液后,150μl/孔进行包被;
c1:静置,并弃包被液,加入封闭液(1% CPBS)300μl/孔,37℃封闭2h;
d1:将筛选出来的噬菌体加入到微孔中,并加入封闭液混匀至每孔体积150μl;
e1:室温孵育2h(噬菌体的外壳上分泌抗体,抗体与VEGF蛋白结合);
f1:筛孔分别用PBST(含0.05%Tween20)、PBS各洗涤10次,每次2min,将没有结合的噬菌体洗掉;
g1:加入TEA到筛孔中洗脱噬菌体,吹吸混悬均匀,室温静置10min;
h1:再次吹吸混悬均匀后加入到预冷的1M Tris-HCl中混匀,进行滴度的测定;
i1:扩增并纯化扩增后的噬菌体。
上述步骤a1至步骤i1,重复三轮,并以步骤i1的噬菌体作为下一轮步骤d1中的加入微孔的噬菌体(第一轮的噬菌体来源于上述-80℃保藏备用的,第二轮筛选包被浓度为10μg/ml,第三轮筛选包被浓度为1μg/ml,二、三轮各150μl/孔进行包被)。
筛选结果详见下表
上述步骤a1至步骤i1以包被VEGF抗原作为靶标,采用固相筛选法从总噬菌体抗体库进行4轮筛选(第二、三、四轮筛选包被浓度为100μg/ml,150μl/孔进行包被),检测每轮洗脱下来的噬菌体滴度,由上表可以看出,随着筛选轮数的增加,包被浓度逐级减少,但洗脱下来的噬菌体滴度增加,也就是说VEGF特异性噬菌体得到了高效富集。
三、特异性阳性单克隆的筛选
虽然上述噬菌体已经得到了高效富集,但是任然残留有少量非特异性的噬菌体,在在下述内容中,将进一步纯化特异性VEGF单域抗体基因。具体步骤如下:
a2:通过SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:5核苷酸序列,对上述已经富集的VEGF特异性噬菌体进行PCR扩增,获得的特异性VEGF单域抗体基因(带有限制性内切酶BbsI和BamHI位点的PCR产物);
b2:用限制性内切酶BbsI和BamHI分别处理 PCR 产物和pSJF2载体(ZL201110280031),经 T4 连接酶连接重组,而获得能在大肠杆菌中高效表达的质粒sdAb-pSJF2;
c2:从生长菌落的琼脂平板上随机挑取多个单菌落,然后接种在含有Amp的2YT液体培养基的96孔深孔培养板中;
d2:培养4小时后,将单克隆一一对应接种在带编号的以小格分隔的含Amp的LB固体平板上;
e2:向深孔培养板加入IPTG至终浓度0.5mM诱导;
f2:培养过夜后,收获表达蛋白的菌上清液;
g2:以VEGF抗原进行ELISA测定,选出Anti-VEGF阳性克隆ELISA测定结果;
h2:挑选出的VEGF阳性克隆,经DNA测序以鉴定抗VEGF单域抗体克隆的基因序列SEQ ID NO:6。
SEQ ID NO:6序列如下:
GGGGTGAAGCTGGAGGATTCTGGGGGAGGCTTGGTGCAGGCTGGGGGGTCTCTGAGACTCTCCTGTGCAGCCTCTGGAAGCATCTCATATGTCCCTGACATGCACTGGTACCGCCAGGCTCCAGGGCAACAGCGCCAATTGGTCGCAACTATTACTCGTGGAGGCAACACAATGTATGCAGACTCCGTGAAGGGCCGATTCACCATCTCCAGAGACAACGCCAAGAACACGGTATATCTGCAAATGACCTCCCTGAAACCTGAGGACACGGCCGTGTACTACTGTAATGCAGACGTTTGGTCGAGTGCTTTATTCAAACTTGTGGAGTACTGGGGCCAGGGGACCCAGGTCACCGTCTCCTCA。
四、VEGF单域抗体在宿主大肠杆菌中表达、纯化
得到上述阳性单克隆后,需要将其表达方可得到VEGF单域抗体,后续主要是通过大肠杆菌表达,然后纯化,即可得到所需的VEGF单域抗体。具体操作过程如下:
a3:将上述含有质粒VEGF的菌种接种在含氨基苄青霉素的LB 培养板上,37℃过夜。在此,由于pSJF2载体自身对氨基苄青霉素具备抗性,从而,在含氨基苄青霉素的LB 培养板上,只有含有pSJF2载体的大肠杆菌能生长,避免了其它杂菌的干扰;
b3:挑选单个菌落接种于5ml 的含氨基苄青霉素的 LB 培养液中,37℃,摇床培养过夜;
c3:转种2ml过夜培养物于200mL含氨基苄青霉素的LB培养液中;
d3:37℃摇床培养,240 转/分,培养到OD值达0.4~0.6时,加入 0.5~1.0mM IPTG,继续培养过夜,然后离心,收菌。
e3:高渗法裂解细菌,离心,收上清中可溶性单域抗体蛋白;
f3:经Ni+离子亲和层析获得纯度达95%以上的蛋白。
具体请参照图3,在图3中,M为蛋白分子标准,条带1为破菌后总蛋白粗提样品。
条带2为总蛋白粗提过镍柱后的样品,说明只有少量的样本被洗脱下来,Ni+柱中还剩余有大量的样本蛋白。
条带3为用含有40毫摩咪唑的洗脱过脱镍柱后剩余的样品,说明经过进一步洗脱后,大部分蛋白都被洗脱下来。
条带4为用含有100毫摩咪唑的洗脱液过脱镍柱后剩余的样品,说明Ni+柱中,没有被洗脱下来的蛋白极少。
条带5为用含有400毫摩咪唑的洗脱液过镍柱后剩余的样品,通过此条带可以看出,Ni+柱的蛋白几乎全部被洗脱下来,洗脱下来的目标蛋白较纯。
五、单域抗体与VEGF抗原结合活性测定
上述过程已经将目标抗体筛选并纯化出来,为了验证目标抗体的活性,实验步骤如下:
a4:以0.05M Na2CO3·NaHCO3(pH 9.5)稀释VEGF抗原至2µg/ml,100µl/孔,抗原包被96孔板,4℃孵育过夜;
b4:用PBS洗板三次,300µl 2%BSA(或1%CPBS)封闭96孔板,37℃,孵育2小时;
c4:加入不同稀释浓度的纯化的VEGF单域抗体,按100µl/孔加入,37℃,孵育1小时;
d4:用0.05%PBST洗板三次;
e4:加5000倍稀释的antiMyctag antibody(HRP),按100µl/孔加入,37℃,孵育1小时;
f4:用0.05%PBST洗板三次,加 TMB100µl/孔,避光室温静置10分钟。g4:加入2MH2SO450μl/孔终止反应;
g4:用酶标仪测定450 nm波长下的样品OD值。
从图4可以看出,即便VEGF单域抗体与VEGF抗原结合后的浓度在0.4µg/ml时,依然可以检测到较高的活性。
另外,使用分光光度计对纯化后得到的蛋白进行浓度测定,测得经表达、提取、纯化后蛋白总量为4.76mg。因实施例中所用表达体系为200ml,因此,本实施例中构建的VEGF单域抗体原核表达系统单位表达量为 2.38 mg/100ml
通过分析计算最终获得的表达量,可以证明实施例中所用的表达体系对蛋白的表达效率,即单位表达体积可获得的蛋白质量。通常情况下,表达量达到0.2mg/100ml,即认为体现出了较高的表达水平,本次VEGF单域抗体的表达量达到了2.38 mg/100ml,远超行业水准。
最后,由于本发明中,VEGF单域抗体是一种纳米抗体,分子量小,制造成本低,利于后续对其进行改造。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
序列表
<110> 深圳普瑞金生物药业股份有限公司
<120> VEGF单域抗体、核苷酸序列及试剂盒
<141> 2019-04-12
<160> 7
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 21
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 1
cgccatcaag gtaccagttg a 21
<210> 2
<211> 36
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 2
cgggatccca ggtacagctg gtggagtctg ggggag 36
<210> 3
<211> 36
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 3
ccgctcgagt acttcattcg ttcctgagga gacggt 36
<210> 4
<211> 28
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 4
ccgctcgagt gaggagacgg tgacctgg 28
<210> 5
<211> 36
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 5
cgggatccga ggtacagctg gtggagtctg ggggag 36
<210> 6
<211> 363
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 6
ggggtgaagc tggaggattc tgggggaggc ttggtgcagg ctggggggtc tctgagactc 60
tcctgtgcag cctctggaag catctcatat gtccctgaca tgcactggta ccgccaggct 120
ccagggcaac agcgccaatt ggtcgcaact attactcgtg gaggcaacac aatgtatgca 180
gactccgtga agggccgatt caccatctcc agagacaacg ccaagaacac ggtatatctg 240
caaatgacct ccctgaaacc tgaggacacg gccgtgtact actgtaatgc agacgtttgg 300
tcgagtgctt tattcaaact tgtggagtac tggggccagg ggacccaggt caccgtctcc 360
tca 363
<210> 7
<211> 121
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<400> 7
Gly Val Lys Leu Glu Asp Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Ala Gly Gly
1 5 10 15
Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly Ser Ile Ser Tyr Val Pro
20 25 30
Asp Met His Trp Tyr Arg Gln Ala Pro Gly Gln Gln Arg Gln Leu Val
35 40 45
Ala Thr Ile Thr Arg Gly Gly Asn Thr Met Tyr Ala Asp Ser Val Lys
50 55 60
Gly Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ala Lys Asn Thr Val Tyr Leu
65 70 75 80
Gln Met Thr Ser Leu Lys Pro Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Asn
85 90 95
Ala Asp Val Trp Ser Ser Ala Leu Phe Lys Leu Val Glu Tyr Trp Gly
100 105 110
Gln Gly Thr Gln Val Thr Val Ser Ser
115 120