CN115819601B - 一种抗Taq DNA聚合酶的抗体及其应用 - Google Patents
一种抗Taq DNA聚合酶的抗体及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本公开涉及一种包含Taq DNA聚合酶抗原结合结构域的分离的结合蛋白,并对该结合蛋白的制备、应用等方面进行研究。所述结合蛋白活性强,与Taq DNA聚合酶具有很高的亲和力,可广泛应用于PCR检测领域。
Description
技术领域
本公开涉及免疫技术领域,具体而言,涉及一种抗Taq DNA聚合酶的重组抗体及其应用。
背景技术
1988年,Randall K.Saiki等从水生栖热菌(Thermus aquatics)中分离纯化到了Taq DNA聚合酶,Taq DNA聚合酶(也称Taq酶)可以耐受90℃以上的高温而不失活,这在需要高温环境的PCR反应中有着重要意义。因此Taq DNA聚合酶取代了之前常用于PCR反应的大肠埃希菌中的DNA聚合酶。PCR反应中应用Taq DNA聚合酶,不需要每个循环加酶,使PCR技术变得非常简捷,大大降低了成本,PCR技术得以大量应用,并逐步应用于临床。然而Taq DNA聚合酶在使用过程中也存在一定的缺陷,即在常温下,其也具有一定的酶学性质,进而导致在PCR扩增过程中会出现非特异性和引物二聚体的扩增,以及长期稳定性存在问题。
所以,随着PCR技术应用的普及以及对PCR扩增质量要求的提高,不断出现新的方法和技术,其中热启动酶技术的出现得以使普通Taq DNA聚合酶的酶学性质得到质的提升。目前常用的方法有抗体修饰的热启动酶和化学修饰的热启动酶,其中抗体修饰的热启动酶使用较为普遍。
抗体修饰热启动酶是需要用到特异性Taq DNA聚合酶的单克隆抗体,特异性TaqDNA聚合酶的单克隆抗体与Taq DNA聚合酶结合后形成复合物,在室温下可以有效地封闭Taq DNA聚合酶的活性,使其在低温条件下不发挥聚合酶活性,在高温时,这种复合物会解离,释放出具有活性的Taq DNA聚合酶,再进行PCR扩增反应,这样可以有效地避免引物二聚体的形成,降低非特异产物的扩增,同时可以延长Taq DNA聚合酶的长期稳定性。
目前市场上Taq DNA聚合酶的单克隆抗体原料仍存在性能缺陷。
有鉴于此,特提出本公开。
发明内容
本公开涉及一种新颖的包含Taq DNA聚合酶抗原结合结构域的分离的结合蛋白,并对该结合蛋白的制备、应用等方面进行研究。
其中所述抗原结合结构域包括选自下述氨基酸序列的至少一个互补决定区:
互补决定区CDR-VH1,其包含SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VH2,其包含SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VH3,其包含SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL1,其包含SEQ ID NO:5所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL2,其包含SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL3,其包含SEQ ID NO:7所示的氨基酸序列或由其组成。
本公开的有益技术效果在于,所述结合蛋白活性强,与Taq DNA聚合酶具有很高的亲和力,在室温下可以有效地封闭Taq DNA聚合酶的活性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本公开的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开抗Taq DNA 聚合酶的单克隆抗体Anti-Taq 11D2的电泳图。从左到右的上样顺序为TAQ-11D2RMb1、TAQ-11D2RMb2、TAQ-11D2RMb3、TAQ-11D2RMb4。
具体实施方式
本公开可通过后续对于本公开一些实施方案描述以及其中所包括的实施例的详细内容而更容易被了解。
在进一步叙述本公开之前,应明了本公开不会被局限于所述特定实施方案中,因为这些实施方案必然是多样的。亦应明了本说明书中所使用的用语仅是为了阐述特定实施方案,而非作为限制,因为本公开的范围将会被仅仅界定在所附的权利要求中。
除非本文另有定义,连同本公开使用的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。术语的含义和范围应当清晰,然而,在任何潜在不明确性的情况下,本文提供的定义优先于任何字典或外来定义。在本申请中,除非另有说明,“或”的使用意味着“和/或”。此外,术语“包括”及其他形式的使用是非限制性的。
一般地,连同本文描述的细胞和组织培养、分子生物学、免疫学、微生物学、遗传学以及蛋白和核酸化学和杂交使用的命名法和其技术是本领域众所周知和通常使用的那些。除非另有说明,本公开的方法和技术一般根据本领域众所周知,且如各种一般和更具体的参考文献中所述的常规方法来进行,所述参考文献在本说明书自始至终引用和讨论。酶促反应和纯化技术根据制造商的说明书、如本领域通常实现的或如本文所述来进行。连同本文描述的分析化学、合成有机化学以及医学和药物化学使用的命名法、以及其实验室程序和技术是本领域众所周知和通常使用的那些。
为了本公开可以更容易地理解,选择的术语在下文定义。
如本文所述,术语Taq DNA聚合酶也称Taq酶,两者可以互换使用。
术语“氨基酸”表示天然存在或非天然存在的α-氨基酸。术语“氨基酸”用在本申请中可以包括天然存在的氨基酸和非天然存在的氨基酸。天然存在的氨基酸包括丙氨酸(三字母密码:A1a,单字母密码:A),精氨酸(Arg,R),天冬酰胺(Asn,N),天冬氨酸(Asp,D),半胱氨酸(Cys,c),谷氨酰胺(G1n,Q),谷氨酸(G1u,E),甘氨酸(G1y,G),组氨酸(His,H),异亮氨酸(I1e,I),亮氨酸(Leu,L),赖氨酸(Lys,K),甲硫氨酸(Met,M),苯丙氨酸(Phe,F),脯氨酸(Pro,P),丝氨酸(Ser,S),苏氨酸(Thr,T),色氨酸(Trp,W),酪氨酸(Tyr,Y),和缬氨酸(Va1,V)。非天然存在的氨基酸包括但不限于α-氨基己二酸,氨基丁酸,瓜氨酸,高瓜氨酸,高亮氨酸,高精氨酸,羟基脯氨酸,正亮氨酸,吡啶基丙氨酸,肌氨酸等等。
术语“分离的结合蛋白”是这样的蛋白,其由于衍生起源或来源不与天然结合的组分结合,所述天然结合的组分在其天然状态下与其伴随;基本上不含来自相同物种的其他蛋白;由来自不同物种的细胞表达;或在自然界中不存在。因此,化学合成或在不同于其天然起源的细胞的细胞系统中合成的蛋白将是与其天然结合的组分“分离的”。还可以通过分离,使用本领域众所周知的蛋白纯化技术,使得蛋白基本上不含天然结合的组分。
术语“包括抗原结合结构域的分离的结合蛋白”泛指包含CDR区的一切蛋白/蛋白片段。“抗体”此用语包括多克隆抗体及单克隆抗体以及这些抗体的抗原化合物结合片段,包括Fab、F(ab’)2、Fd、Fv、scFv、双特异抗体和抗体最小识别单位,以及这些抗体和片段的单链衍生物。抗体的类型可以选择IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA、IgM、IgE、IgD。此外,“抗体”此用语包括天然发生的抗体以及非天然发生的抗体,包括例如嵌合型(chimeric)、双功能型(bifunctional)和人源化(humanized)抗体,以及相关的合成异构形式(isoforms)。“抗体”此用语可和“免疫球蛋白”互换使用。
如本文中所使用的,术语Fab片段,通常是指一种由VL、VH、CL和CH1结构域构成的单价片段。术语F(ab’)2片段通常指一种包含由铰链区处的二硫键连接的两个Fab片段的二价片段。术语Fd片段通常指由VH和CH1结构域构成的片段。
抗体的“可变区”或“可变结构域”是指抗体的重链或轻链的氨基端结构域。重链的可变结构域可以被称为“VH”。轻链的可变结构域可以被称为“VL”。这些结构域通常是抗体的最可变的部分,并含有抗原结合位点。轻链或重链可变区(VL或VH)由被三个称为“互补决定区”或“CDR”的高变区打断的构架区构成。构架区和CDR的范围已被精确定义,例如在Kabat(参见《免疫重要的蛋白质的序列》(Sequences of Proteins of ImmunologicalInterest),E.Kabat等,美国卫生与人类服务部(U.S.Department of Health and HumanServices),(1983))和Chothia中。抗体的构架区,即构成要件轻链和重链的组合的构架区,起到定位和对齐CDR的作用,所述CDR主要负责与抗原的结合。
尽管Fv片段的2个结构域(VL和VH)由单独的基因编码,使用重组方法,通过合成的连接物可以连接它们,所述连接物使它们能够制成单个蛋白链,其中VL和VH区配对形成单价分子(称作单链Fv(scFv),“单链Fv”或“sFv”抗体片段包含抗体的VH和VL结构域,在有些实施方案中,所述Fv多肽另外包含在VH和VL结构域之间的多肽连接物,其使sFv能够形成抗原结合所希望的结构。抗体的“可变区”或“可变结构域”是指抗体的重链或轻链的氨基端结构域。重链的可变结构域可以被称为“VH”。轻链的可变结构域可以被称为“VL”。这些结构域通常是抗体的最可变的部分,并含有抗原结合位点。轻链或重链可变区由被三个称为“互补决定区”或“CDR”的高变区打断的构架区构成。抗体的构架区,即构成要件轻链和重链的组合的构架区,起到定位和对齐CDR的作用,所述CDR主要负责与抗原的结合。
当在本文中使用时,“骨架”、“构架”或“FR”区意味着抗体可变结构域的排除被定义为CDR的那些区域之外的区域。每个抗体可变结构域构架可以被进一步细分成被CDR分隔开的毗邻区域(FR1、FR2、FR3和FR4)。
通常情况下,重链和轻链的可变区VL/VH可由以下编号的CDR与FR按如下组合排列连接获得:FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4。
本领域常用的CDR标示方法包括:Kabat编号方案、IMGT、Chothia和Lesk编号方案以及1997年Lefranc等人为免疫球蛋白超家族的所有蛋白质序列引入的新的标准化编号系统。Kabat等人是第一个为免疫球蛋白可变区提出标准化编号方案的人。在过去的几十年中,序列的积累导致了KABATMAN数据库的创建,Kabat编号方案通常被认为是编号抗体残基广泛采用的标准。本公开采用Kabat注释标准标示CDR区,但其他方法标示的CDR区也属于本公开的保护范围。
当在本文中使用时,与多肽或核酸相关联的术语“纯化的”或“分离的”是指多肽或核酸不是处于其天然介质中或天然形式下。因此,术语“分离的”包括从其原始环境,例如如果它是天然存在的,从天然环境取出的多肽或核酸。例如,分离的多肽通常不含通常与其结合或通常与其混合或在溶液中的至少某些蛋白质或其他细胞组分。分离的多肽包括细胞裂解物中包含的天然生产的所述多肽,纯化或部分纯化形式的所述多肽,重组多肽,被细胞表达或分泌的所述多肽,以及在异源宿主细胞或培养物中的所述多肽。与核酸相关联,术语分离的或纯化的指示例如所述核酸不在其天然的基因组背景中(例如在载体中,作为表达盒,连接到启动子,或人工引入到异源宿主细胞中)。
本公开中使用的术语“亲和力”表示2种试剂的可逆结合的平衡常数,并表示为KD。结合蛋白对配体的亲和力(诸如抗体对表位的亲和力)可以是,例如,约100纳摩尔(nM)至约0.1nM、约100nM至约1皮摩尔(pM)或约100nM至约1飞摩尔(fM)。本文使用的术语“亲合力”表示,2种或更多种试剂的复合物在稀释以后对解离的抵抗力。通过诸如酶联免疫吸附测定(ELISA)或本领域技术人员熟悉的任意其它技术等方法,可以测定表观亲和力。
如本文所用,术语“约”通常指的是指示数值的正或负10%或正或负5%之内。例如,“约10%”可以指示9%到11%的范围,并且“约1”可以表示从0.9到1.1。“约”的其他含义可以从上下文显而易见,比如四舍五入,因此,例如“约1”还可以表示从0.5到1.4。
本公开中使用的术语“同源性”或“同一性”或“相似性”是指两个肽之间或两个核酸分子之间的序列相似性。同源性和同一性中的每一个可以通过比较每个序列中的位置来确定,所述序列为了比较目的而进行比对。当所比较的序列中的等同位置被相同的碱基或氨基酸占据时,则所述分子在此位置是相同的;当等同位置被相同或相似氨基酸残基(例如在空间和/或电子性质方面相似的)占据时,则所述分子可称作在此位置是同源的(相似的)。同源性/相似性或同一性的百分比表示是指,在所比较的序列共有的位置处的相同或相似的氨基酸的数目的函数。在比较两个序列中,残基(氨基酸或核酸)的缺失或额外残基的存在,也会降低同一性和同源性/相似性。本公开涉及一种包含抗原结合结构域的分离的结合蛋白,其中所述抗原结合结构域包括选自下述氨基酸序列的至少一个互补决定区:
互补决定区CDR-VH1,其包含SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VH2,其包含SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VH3,其包含SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL1,其包含SEQ ID NO:5所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL2,其包含SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列或由其组成;
互补决定区CDR-VL3,其包含SEQ ID NO:7所示的氨基酸序列或由其组成。
在一些实施方式中,所述结合蛋白中包含至少3个CDRs(例如3个轻链CDR或3个重链CDR)。
在一些实施方式中,所述结合蛋白包含至少6个CDRs。
在一些实施方式中,所述抗原结合结构域具有以下6个CDRs:
VH的CDR1,其包含SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列或由其组成;
VH的CDR2,其包含SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列或由其组成;
VH的CDR3,其包含SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列或由其组成;
VL的CDR1,其包含SEQ ID NO:5所示的氨基酸序列或由其组成;
VL的CDR2,其包含SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列或由其组成;
VL的CDR3,其包含SEQ ID NO:7所示的氨基酸序列或由其组成。
在一些实施方式中,所述结合蛋白为包含可变区和恒定区的完整抗体。
在一些实施方式中,所述结合蛋白为抗体、F(ab’)2、Fab’、Fab、Fv、scFv、双特异抗体和抗体最小识别单位中的一种。
在一些实施方式中,所述结合蛋白包括序列依次如SEQ ID NO:12-15所示或与其具有至少90%同源性的轻链骨架区FR-L1、FR-L2、FR-L3及FR-L4,和/或,序列依次如SEQ IDNO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10或25及SEQ ID NO:11所示或与其具有至少90%同源性的重链骨架区FR-H1、FR-H2、FR-H3及FR-H4。也就是说,FR-H3的序列可选的为SEQ ID NO:10或25,或与其至少具有90%的同源性。
在可选的实施方式中,所述结合蛋白包括序列依次如SEQ ID NO:12-15所示或与其具有90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、或99%的序列同一性的轻链骨架区FR-L1、FR-L2、FR-L3及FR-L4,和/或,序列依次如SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ IDNO:10或25及SEQ ID NO:11所示或与其具有90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、或99%的序列同一性的重链骨架区FR-H1、FR-H2、FR-H3及FR-H4。
在一些实施方式中,所述结合蛋白还包含抗体恒定区序列。
在一些实施方式中,所述恒定区序列选自IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA、IgM、IgE、IgD任何其中之一恒定区的序列。
在一些实施方式中,所述恒定区的种属来源为牛、马、乳牛、猪、绵羊、山羊、大鼠、小鼠、狗、猫、兔、驴、鹿、貂、鸡、鸭、鹅或人。
在一些实施方式中,所述恒定区来源于小鼠;
轻链恒定区序列如SEQ ID NO:17所示;
重链恒定区序列如SEQ ID NO:16所示。
在一些实施方式中,所述结合蛋白包括如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区。
在一些实施方式中,所述结合蛋白包括:
如SEQ ID NO:18所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区,
如SEQ ID NO:19所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区序列,
如SEQ ID NO:23所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区序列,或
如SEQ ID NO:24所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区。
另一方面,本公开还提供了一种分离的核酸分子,所述核酸分子为DNA或RNA,其编码如上所述的结合蛋白。
在本文中,核酸包含其保守置换的变体(例如简并密码子的置换)和互补序列。术语“核酸”和“多核苷酸”是同义的,包含基因、cDNA分子、mRNA分子以及它们的片段例如寡核苷酸。
根据本公开的一方面,本公开还提供了一种载体,所述载体包含上述的核酸分子。
其中的核酸序列与至少一种调节序列可操作连接。“可操作连接”指的是编码序列以允许编码序列的表达的方式与调节序列连接。调节序列选择用来在合适的宿主细胞中指导目的蛋白质的表达,包含启动子、增强子和其它的表达调控元件。
在本文中,载体可以指包含本公开的核酸或其片段的、能够携带遗传信息并且可以将遗传信息递送到细胞中的分子或试剂。典型的载体包括质粒、病毒、噬菌体、黏粒和微型染色体。载体可以是克隆载体(即用于将遗传信息转移到细胞中的载体,可以繁殖所述细胞并且可以选择存在或不存在所述遗传信息的所述细胞)或表达载体(即包含必要的遗传元件从而允许所述载体的遗传信息在细胞中表达的载体)。因此,克隆载体可以包含选择标记,以及与所述克隆载体所指定的细胞类型相匹配的复制起点,而表达载体则包含对于影响指定靶细胞中的表达必要的调节元件。
本公开的核酸或其片段可以插入到合适的载体中以形成携带本公开核酸片段的克隆载体或表达载体。这种新载体也是本公开的一部分。所述载体可以包括质粒、噬菌体、黏粒、微型染色体或病毒,也包括只在特定细胞中瞬时表达的裸DNA。本公开克隆载体和表达载体能够自发的复制,因此能够为用于随后克隆的高水平表达或高水平复制目的提供高拷贝数。表达载体可以包括用于驱动本公开的核酸片段表达的启动子,可选的编码使所述肽表达产物分泌或整合到膜上的信号肽的核酸序列,本公开的核酸片段,以及可选的编码终止子的核酸序列。当在生产菌株或细胞系中操作表达载体时,载体引入到宿主细胞中时可以整合到宿主细胞的基因组中,也可以不被整合到宿主细胞基因组中。载体通常携带复制位点,以及能够在转化细胞中提供表型选择的标记序列。
另一方面,本公开还提供了一种宿主细胞,其被如上所述的载体转化。
本公开的表达载体用于转化宿主细胞。这种转化细胞也是本公开的一部分,可以是用于增殖本公开的核酸片段和载体、或用于重组制备本公开的多肽的培养细胞或细胞系。本公开的转化细胞包括微生物如细菌(如大肠杆菌、芽抱杆菌等)。宿主细胞也包括来自多细胞生物如真菌、昆虫细胞、植物细胞或哺乳动物细胞,优选来自哺乳动物的细胞,例如CHO细胞。所述转化细胞能够复制本公开的核酸片段。当重组制备本公开的肽组合时,所述表达产物可以输出到培养基中或携带在所述转化细胞的表面。
根据本公开的一方面,本公开还提供了一种生产上述结合蛋白的方法,包括如下步骤:
在合适的培养条件中培养上述的宿主细胞,从培养基中或从所培养的宿主细胞中回收产生的结合蛋白。
所述方法可以是例如,用编码至少一部分结合蛋白的核酸载体转染宿主细胞,在合适的条件下培养该宿主细胞使其表达该结合蛋白。宿主细胞也可以用一个或多个表达载体转染,该表达载体可以单独或结合地包含编码至少一部分结合蛋白的DNA。利用常规的纯化蛋白质和肽的技术可从培养基或细胞裂解物中分离结合蛋白,所述技术包括硫酸铵沉淀,层析(如离子交换,凝胶过滤,亲合层析等)和/或电泳。
构建合适的含有目的编码和调控序列的载体可以使用本领域公知的标准连接和限制技术进行。将分离的质粒、DNA序列或合成的寡核苷酸按需要的形式切割、加尾和再连接。可以用任何方法向编码序列中引入突变以产生本公开的变体,这些突变可以包含缺失或插入或置换等。
根据本公开的一方面,本公开还提供了如上所述的结合蛋白在PCR中的应用。
在一些实施方式中,在所述PCR中使用Taq DNA聚合酶,并且所述Taq DNA聚合酶被所述结合蛋白修饰。
根据本公开的一方面,本公开还涉及一种抗体修饰的Taq酶,其包括如上所述的结合蛋白。
根据本公开的一方面,本公开还涉及一种结合蛋白修饰的Taq DNA聚合酶,其包括如上所述的结合蛋白。
在一些实施方式中,所述结合蛋白为抗体。
在一些实施方式中,所述抗体或结合蛋白修饰的Taq酶还包括Taq酶,所述Taq酶被所述结合蛋白修饰。
根据本公开的一方面,本公开还涉及一种用于DNA测序反应的组合物,其包含有如上所述的Taq酶。
根据本公开的一方面,本公开还涉及一种用于PCR反应的组合物,其包含有如上所述的抗体或结合蛋白修饰的Taq酶。
根据本发明公开的一方面,本发明公开还涉及一种试剂或试剂盒,其包含有如上所述的结合蛋白、如上所述的修饰的Taq酶、或如上所述的组合物。
下面将结合实施例对本公开的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本公开,而不应视为限制本公开的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。
实施例1
本实施例提供了一种抗Taq DNA聚合酶的重组抗体的示例性制备方法。
1.表达质粒构建
本实施例中限制性内切酶、Prime Star DNA聚合酶购自Takara公司。MagExtractor-RNA提取试剂盒购自TOYOBO公司。BD SMARTTM RACE cDNA AmplificationKit试剂盒购自Takara公司。pMD-18T载体购自Takara公司。质粒提取试剂盒购自天根公司。引物合成和基因测序由Invitrogen公司完成。
1.1、Anti-Taq 11D2抗体基因制备
从由发明人所在实验室制备的Anti-Taq 11D2单克隆抗体的杂交瘤细胞株中提取mRNA,通过RT-PCR方法获得DNA产物,该产物用rTaq DNA聚合酶进行加A反应后插入到pMD-18T载体中,转化到DH5α感受态细胞中,长出菌落后分别取Heavy Chain及Light Chain基因克隆各4个克隆送基因测序公司进行测序。
1.2、Anti-Taq 11D2抗体可变区基因的序列分析
将上述测序得到的基因序列放在Kabat抗体数据库中进行分析,并利用VNTI11.5软件进行分析确定重链和轻链引物对扩增出的基因都是正确的,其中Light Chain扩增出的基因片段中,VL基因序列为321bp,属于VkII基因家族,其前方有57bp的前导肽序列;Heavy Chain引物对扩增出的基因片段中,VH基因序列为357bp,属于VH1基因家族,其前方有57bp的前导肽序列。
1.3、重组抗体表达质粒的构建
pcDNATM 3.4vector为构建的重组抗体真核表达载体,该表达载体已经引入HindIII、BamHI、EcoRI等多克隆酶切位点,并命名为pcDNA3.4A表达载体,后续简称3.4A表达载体;根据上述pMD-18T中抗体可变区基因测序结果,设计Anti-Taq 11D2抗体的VL和VH基因特异性引物,两端分别带有HindIII、EcoRI酶切位点和保护碱基,通过PCR扩增方法扩出0.73KB的Light Chain基因片段和1.45kb的Heavy Chain基因片段。
Heavy Chain和Light Chain基因片段分别采用HindIII/EcoRI双酶切,3.4A载体采用HindIII/EcoRI双酶切,将片段和载体纯化回收后Heavy Chain基因和Light Chain基因分别连接3.4A表达载体中,分别得到Heavy Chain和Light Chain的重组表达质粒。
2.稳定细胞株筛选
2.1重组抗体表达质粒瞬时转染CHO细胞,确定表达质粒活性
质粒用超纯水稀释至40ug/100ul,调节CHO细胞1.43×107cells/ml于离心管中,100ul质粒与700ul细胞混合,转入电转杯,电转,第3、5、7天取样计数,第7天收样检测。
包被液(主要成分NaHCO3)稀释Taq酶至1ug/ml,每孔100uL,4℃过夜;次日,洗涤液(主要成份Na2HPO4+NaCl)清洗2次,拍干;加入封闭液(20%BSA+80%PBS),每孔120uL,37℃,1h,拍干;加入稀释后的细胞上清,100uL/孔,37℃,30min(部分上清1h);洗涤液清洗5次,拍干;加入羊抗鼠IgG-HRP,每孔100uL,37℃,30min;洗涤液清洗5次,拍干;加入显色液A液(50uL/孔),加入显色液B液(50uL/孔),10min;加入终止液,50uL/孔;酶标仪上450nm(参考630nm)处读OD值。结果显示细胞上清稀释1000倍后反应OD仍大于1.0,未加细胞上清孔反应OD小于0.1,表明质粒瞬转后产生的抗体对Taq酶有活性。
备注:A液主要成份柠檬酸+醋酸钠+乙酰苯胺+过氧化脲;B液主要成份柠檬酸+EDTA·2Na+TMB+浓HCl;终止液主要成分为EDTA·2Na+浓H2SO4。
2.2重组抗体表达质粒线性化
准备下述试剂:Buffer 50ul、DNA 100ug/管、PvuI酶10ul、无菌水补至500ul,37℃水浴酶切过夜;先用等体积酚/氯仿/异戊醇(下层)25:24:1,再用氯仿(水相)依次进行抽提;0.1倍体积(水相)3M醋酸钠和2倍体积乙醇冰上沉淀,70%乙醇漂洗沉淀,去除有机溶剂,待乙醇挥发完全用适量的灭菌水进行复融,最后进行浓度的测定。
2.3重组抗体表达质粒稳定转染,加压筛选稳定细胞株
质粒用超纯水稀释至40ug/100ul,调节CHO细胞1.43×107cells/ml于离心管中,100ul质粒与700ul细胞混合,转入电转杯,电转,次日计数;25umol/L MSX 96孔加压培养约25天。
显微镜下观察标记长有细胞的克隆孔,并记录汇合度;取培养上清,送样检测;挑选抗体浓度、相对浓度高的细胞株转24孔,3天左右转6孔;3天后保种批培,调整细胞密度0.5×106cells/ml,2.2ml进行批培养,细胞密度0.3×106cells/ml,2ml进行保种;7天6孔批培上清送样检测,挑选抗体浓度及细胞直径较小的细胞株转TPP保种传代。
3.重组抗体生产
3.1细胞扩培
细胞复苏之后先在125ml规格的摇瓶中培养,接种体积为30ml,培养基为100%Dynamis培养基,放置于转速120r/min,温度为37℃,二氧化碳为8%的摇床中。培养72h,以50万cells/ml接种密度接种扩培,扩培体积根据生产需求进行计算,培养基为100%Dynamis培养基。之后每72h扩培一次。当细胞量满足生产需求时,严格控制接种密度为50万cells/ml左右进行生产。
3.2摇瓶生产及纯化
摇瓶参数:转速120r/min,温度为37℃,二氧化碳为8%。流加补料:在摇瓶中培养至72h时开始每天补料,HyCloneTM Cell BoostTM Feed 7a每天流加初始培养体积的3%,Feed7b每天流加量为初始培养体积的千分之一,一直补到第12天(第12天补料)。葡萄糖在第六天补加3g/L。第13天收样。用proteinA亲和层析柱进行亲和纯化。取4μg纯化的抗体进行还原性SDS-PAGE,4μg外来对照抗体作为对照,制备得到的抗体Anti-Taq 11D2 RMb1,电泳图如图1所示。在还原性SDS-PAGE后显示两条带,1条Mr为50KD(重链),序列如SEQ ID NO:20所示;另一条Mr为28KD(轻链),序列如SEQ ID NO:22所示。
实施例2
抗体亲和力分析及活性鉴定
得到的实施例1中的抗体Anti-Taq 11D2 RMb1(具有序列如SEQ ID NO:18所示的重链可变区以及序列如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区)。
经分析,重链的互补决定区:
CDR-VH1,为SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列;
CDR-VH2,为SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列。
CDR-VH3,为SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列;
轻链的互补决定区:
CDR-VL1,为SEQ ID NO:5所示的氨基酸序列;
CDR-VL2,为SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列;
CDR-VL3,为SEQ ID NO:7所示的氨基酸序列。
轻链骨架区FR-L1、FR-L2、FR-L3及FR-L4,序列依次如SEQ ID NO:12-15所示;
重链骨架区FR-H1、FR-H2、FR-H3及FR-H4,序列依次如SEQ ID NO:8-11所示。
进一步分析,发现CDR-VH2还可以是SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列,FR-H3还可以是SEQ ID NO:25所示的氨基酸序列。
用基因重组工程的方式(重复实施例1中的步骤1.3-3.2)制备得到抗体Anti-TaqRMb2,其重链可变区序列如SEQ ID NO:19所示,轻链可变区序列如SEQ ID NO:21所示。同理得到抗体Anti-Taq RMb3,其重链可变区序列如SEQ ID NO:23所示,轻链可变区序列如SEQID NO:21所示。以及Anti-Taq RMb4,其重链可变区序列如SEQ ID NO:24所示,轻链可变区序列如SEQ ID NO:21所示。
1.亲和力分析
利用AMC传感器,纯化出来的抗体用PBST稀释到10ug/ml,Taq酶用PBST进行梯度稀释。
运行流程:缓冲液1(PBST)中平衡60s,抗体溶液中固化抗体300s,缓冲液2(PBST)中孵育180s,抗原溶液中结合420s,缓冲液2中解离1200s,用10mM pH 1.69GLY溶液及缓冲液3进行传感器再生,输出数据。(KD表示平衡解离常数即亲和力;kon表示结合速率;kdis表示解离速率。PBST主要成分Na2HPO4+NaCl+TW-20),表1即为所得亲和力检测数据。
表1亲和力检测数据
样品名称 | KD(M) | kon(1/Ms) | kdis(1/s) |
对照 | 2.03E-10 | 4.92E+04 | 1.00E-05 |
TAQ-11D2RMb1 | 5.66E-11 | 8.05E+05 | 4.56E-05 |
TAQ-11D2RMb2 | 6.80E-11 | 7.99E+05 | 5.43E-05 |
TAQ-11D2RMb3 | 8.09E-11 | 8.07E+05 | 6.53E-05 |
TAQ-11D2RMb4 | 5.19E-09 | 8.11E+04 | 4.21E-04 |
2.活性鉴定
包被液(主要成分NaHCO3)稀释TAQ酶至1ug/ml,每孔100uL,4℃过夜;次日,洗涤液(主要成份Na2HPO4+NaCl)清洗2次,拍干;加入封闭液(20%BSA+80%PBS),每孔120uL,37℃,1h,拍干;加入稀释后的纯化抗体和对照抗体,100uL/孔,37℃,30min;洗涤液清洗5次,拍干;加入羊抗鼠IgG-HRP,每孔100uL,37℃,30min;洗涤液清洗5次,拍干;加入显色液A液(50uL/孔),加入显色液B液(50uL/孔),10min;加入终止液,50uL/孔;酶标仪上450nm(参考630nm)处读OD值,表2即为所得抗体活性分析数据。
备注:A液(主要成份柠檬酸+醋酸钠+乙酰苯胺+过氧化脲);B液(主要成份柠檬酸+EDTA·2Na+TMB+浓HCl);终止液(EDTA·2Na+浓H2SO4)
表2抗体活性分析数据
样品浓度(ng/ml) | 6.25 | 1.56 | 0.78 | 0.39 | 0.2 | 0 |
对照 | 2.099 | 1.067 | 0.548 | 0.24 | 0.155 | 0.071 |
TAQ-11D2RMb1 | 2.357 | 1.385 | 0.778 | 0.481 | 0.231 | 0.069 |
TAQ-11D2RMb2 | 2.337 | 1.356 | 0.782 | 0.413 | 0.247 | 0.063 |
TAQ-11D2RMb3 | 2.333 | 1.301 | 0.772 | 0.419 | 0.229 | 0.075 |
TAQ-11D2RMb4 | 1.367 | 0.748 | 0.44 | 0.255 | 0.055 | 0.071 |
3.稳定性分析
裸抗(未经标记和修饰的抗体)稳定性考核:
将抗体Anti-Taq 11D2置于4℃(冰箱)、-80℃(冰箱)、37℃(恒温箱)放置21天,取7天、14天、21天样品进行状态观察,并对21天样品进行活性检测,结果显示三种考核条件下抗体放置21天均未见明显蛋白状态变化,活性也未随考核温度的升高呈下降趋势,说明自产抗体稳定。表3为TAQ-11D2 RMb1考核21天的酶免活性检测OD结果。
表3抗体稳定性检测数据
样品浓度(ng/ml) | 1.56 | 0.39 | 0 |
4℃,21天样品 | 1.374 | 0.359 | 0.074 |
-80℃,21天样品 | 1.309 | 0.383 | 0.062 |
37℃,21天样品 | 1.305 | 0.341 | 0.069 |
4.PCR扩增性能评估
使用以Taq DNA聚合酶为修饰对象的前述实施例中制备的抗体,在PCR体系中扩增DNA模板,模板浓度分别为:200拷贝/ml、2,000拷贝/ml和20,000拷贝/ml。结果显示,TaqDNA聚合酶使用Anti-TAQ 11D2RMb1、Anti-TAQ 11D2RMb2、Anti-TAQ 11D2RMb3修饰后,其扩增效果明显优于无抗体修饰的比较例。
表4 PCR扩增的CT值
5.全混Mix的稳定性考核
含有上述制备的抗体、Taq DNA聚合酶、dNTPs在缓冲液中制成全混Mix,将该全混Mix放置于37℃处理7天后,以E.coli的基因组为模板,测其在不同模板浓度下的扩增CT值,结果如下表5所示。结果显示37℃加压考核7天后CT值与0天的相比无明显差异,说明全混Mix稳定性良好。在同样的方法下考核在缓冲液中含有对照抗体、Taq DNA聚合酶和dNTPs的对照混合物的稳定性,结果显示Anti-TAQ 11D2RMb1、Anti-TAQ 11D2RMb2、Anti-TAQ11D2RMb3、Anti-TAQ 11D2RMb4的实例中的稳定性明显好于对照抗体。
表5
NTC:no template control,用来监测环境,无模板的阴性对照无检出时,其他的指标才有意义。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明,但本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
Claims (19)
1.一种包含Taq DNA 聚合酶抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,其中所述抗原结合结构域包括下述氨基酸序列的互补决定区:
互补决定区VH-CDR1,其氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示;
互补决定区VH-CDR2,其氨基酸序列如SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3所示;
互补决定区VH-CDR3,其氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示;
互补决定区VL-CDR1,其氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示;
互补决定区VL-CDR2,其氨基酸序列如SEQ ID NO:6所示;和
互补决定区VL-CDR3,其氨基酸序列如SEQ ID NO:7所示。
2.根据权利要求1所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述抗体为单克隆抗体、F(ab’)2、Fab’、Fab、Fv、scFv或双特异抗体中的一种。
3.根据权利要求1所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述抗体包括序列依次如SEQ ID NO: 12-15所示或与其具有至少90%同源性的轻链骨架区FR-L1、FR-L2、FR-L3及FR-L4,和/或,序列依次如SEQ ID NO: 8、SEQ ID NO: 9、SEQ ID NO: 10或25及SEQ ID NO:11所示或与其具有至少90%同源性的重链骨架区FR-H1、FR-H2、FR-H3及FR-H4。
4.一种包含Taq DNA 聚合酶抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述抗体包括:
如SEQ ID NO: 18所示的重链可变区以及如SEQ ID NO: 21所示的轻链可变区;
如SEQ ID NO:19所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区;
如SEQ ID NO:23所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区;或
如SEQ ID NO: 24所示的重链可变区以及如SEQ ID NO:21所示的轻链可变区。
5.根据权利要求1至4任一项所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述抗体还包含抗体恒定区序列。
6.根据权利要求5所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述恒定区序列选自IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA、IgM、IgE或IgD。
7.根据权利要求5所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述恒定区的种属来源为牛、马、猪、绵羊、山羊、大鼠、小鼠、狗、猫、兔、驴、鹿、貂、鸡、鸭、鹅或人。
8.根据权利要求5所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述恒定区来源于乳牛。
9.根据权利要求5所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述恒定区来源于小鼠。
10.根据权利要求5所述包含抗原结合结构域的分离的抗体,其特征在于,所述抗体的轻链恒定区序列如SEQ ID NO:17所示;重链恒定区序列如SEQ ID NO:16所示。
11.一种分离的核酸分子,其特征在于,所述核酸分子为DNA或RNA,其编码权利要求1至10任一项所述的抗体。
12.一种载体,其包含权利要求11所述的核酸分子。
13.一种宿主细胞,其特征在于,所述宿主细胞包括权利要求11所述的核酸或权利要求12所述的载体。
14.根据权利要求13所述的宿主细胞,其特征在于,所述宿主细胞为哺乳动物细胞。
15.一种生产权利要求1至10任一项所述的抗体的方法,其特征在于,包括如下步骤:在合适的培养条件下培养权利要求14所述的宿主细胞,从培养基中或从所培养的宿主细胞中回收产生的抗体。
16.权利要求1至10任一项所述的抗体在PCR中的应用,其中在所述PCR中使用Taq DNA聚合酶,并且所述Taq DNA聚合酶被所述抗体修饰。
17.一种抗体修饰的Taq酶,其包括权利要求1至10任一项所述的抗体和Taq酶,所述Taq酶被所述抗体修饰。
18.一种用于PCR反应的组合物,其包含有如权利要求17所述的抗体修饰的Taq酶。
19.一种试剂或试剂盒,其包含如权利要求1至10任一项所述的抗体、权利要求17所述的修饰的Taq酶、或如权利要求18所述的组合物。
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