上海细胞所细胞库?细胞是遗传细胞库

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目录一览:

单克隆抗体与基因克隆技术相结合

材料和方法

1.1 材料

1.1.1 细胞及菌株 HAb18为分泌抗人肝癌mAb的鼠杂交瘤细胞株,由陈志南建株〔4〕;正常肝细胞株QZG引自中国科学院上海细胞库。pCANTAB 5E克隆及表达载体,为Pharmacia公司产品。

1.1.2 试剂 反转录系统为Promega公司产品;PCR引物: heavy chain primer 1和2(Pharmacia公司产品),分别为重链5′端和3′端引物;light chain primer mix: 为10种轻链5′端和3′端引物的混合物,用来扩增鼠Ig VL基因;linker primer mix,为带有Linker序列(Gly4Ser)3的重链3′端和轻链5′端的引物,用来将VH,VL拼接成ScFv基因;RS primer mix,为带有SfiI位点的重链5′端引物和带有NotI位点的轻链3′端引物的混合物,用来扩增ScFv基因片段并引入酶切位点。引物A,D分别为重链5′端引物(含EcoRI酶切位点)及轻链3′端引物(含SalI酶颂厅切位点)〔5〕。A,D引物的序列如下:

引物A VH-1(正向):

5′ GTGAATTCATGCAGGTGCAGCTGTTGGAGTCTGG 3′

EcoRⅠ

引物D VL-2(反向):

5′ CAGTCGACTTACGTTTGATCTCCAGCTTGGTCCC 3′

SalⅠ

1.2 方法

1.2.1 总RNA提取、cDNA第1链合成及VH和VL基因的扩增 取对数生长期的HAb18细胞,用异硫氰酸胍变性法,提取细胞总RNA。参照Promega公司反转录系统的产品说明书,反转录合成cDNA第1链。将cDNA第1链合成反应物分为两份,分别加入VH和VL引物各2 μl进行PCR。

1.2.2 ScFv基因的组装 回收的VH和VL基因片段与linker primer mix等摩尔混合,加入dNTP至终浓度为2.5 mmol/L,Taq DNA聚合酶5u,进行7次PCR循环(94℃ 1 min,63℃ 4 min)。将VH和VL基因拼接为ScFv基因。在上述反应体系中,加入RS primer mix,再进行30次PCR循环,可在ScFv基因的两端分别加入SfiI和NotI酶切位点。

1.2.3 ScFv基因的克隆和筛选 上述加端PCR产物经1.8% 琼脂糖凝胶电泳,玻璃乳回收后,用SfiI和NotI消化,并与以此两种酶双酶切的pCANTAB 5E噬菌唤樱李粒DNA连接,转化E.coli HB2151,在SOBAG(含100 mg/L氨苄青霉素和2%葡萄糖的SOB培养基)琼脂板上筛选转化菌。从转化板上挑取单个菌落,用2×YTAG(含100 mg/L氨苄青霉素和2% 葡萄糖的2×YT培养液)于30℃培养过夜,以碱裂解法小量提取噬菌粒DNA,以引物A,D进行PCR扩增出ScFv基因片段,并克隆入pUC19载体。

1.2.4 ScFv核苷酸序列的测定 以美国PE317-A型自动序列分析仪进行序列测定。

1.2.5 可溶性ScFv基因的分泌型表达 将含ScFv基因的重组噬菌粒菌种接种于5 ml LB 培养基,过夜培养。加至50 ml SBAG(含100 mg/L氨苄青霉素和2%葡萄糖的SB培养液)中,30℃振荡培养1 h,5 000 r/min离心15 min,弃上清。将沉淀重悬于50 ml SBAI(含100 mg/L氨苄青霉素和1 mmol/L IPTG的SB培养液)中,37℃诱导3 h,离心同上。取沉淀悬于5 ml新配制的溶菌酶(1 g/L),20% (w/v)蔗糖,30 mmol/L Tris-Cl(pH8.0)及 1 mmol/L EDTA (pH8.0) 溶液中,冰浴10 min,4℃以12000r/min离心5 min,上清即为外周质部分。将其冷冻干燥后,贮于-20℃。临用时以0.01 mol/L PBS溶解至500 μl。

1.2.6 ScFv基因可溶性表达产物的鉴定 采用SDS-PAGE及Western blot(二抗和迟为鼠抗-E-tag抗体)进行鉴定。

1.2.8 流式细胞仪分析ScFv的活性 收集培养的肝癌细胞SMMC 7721,正常肝细胞QZG及胃癌细胞SCG 7901,用10%FCS RPMI1640调整细胞浓度至5×106/L~1×107/L。每管加入40 μl细胞悬液,100 μl ScFv表达产物,再加入50 μl 1∶20灭活正常兔血清(用DPBS稀释),于4℃作用30 min,洗涤2次,以800 r/min离心5 min,弃上清。加入抗E-tag抗体8 μl(2.5 g/L),4℃作用30 min,洗涤2次,弃上清。加入50 μl FITC标记的羊抗鼠抗体,充分振摇,4℃作用30 min,洗涤2次,加入500 μl固定液,以流式细胞仪进行分析。同时设正常肝细胞、胃癌细胞为阴性对照组,肝癌细胞加亲本抗体Hab18为阳性对照组。

2 结 果

2.1 VH和VL基因的PCR扩增及ScFv基因的拼接 VH和VL基因测序结果显示,VH为363 bp,VL为342 bp,与预期的VH和VL基因片段大小相符。将VH和VL基因用linker连接成ScFv基因(其中linker为45 bp)。以此为模板加入RS primer mix进行PCR扩增,所获扩增产物的大小约为730 bp,表明VH,VL及linker primer mix的浓度配合准确,并引入了SfiI和NotI酶切位点(图1,见第Ⅳ页)。

2.2 ScFv基因的克隆 将ScFv基因克隆入pCANTAB 5E中,连接物转化E.Coli HB2151。在SOBAG固体培养基上筛选转化的菌落。然后随机挑选8个菌落,小量制备噬菌粒DNA,以Sfi I 和NotI双酶切鉴定。若含有外源插段者,应切出约730 bp大小的片段。结果表明,8个克隆均含插段。

2.3 ScFv基因的序列测定 如图2所示,ScFv基因全长为726 bp,包括预期的VH,VL基因和linker序列。VH基因序列处于linker的上游,VL基因序列处于linker的下游。

2.4 可溶性ScFv蛋白的鉴定 可溶性ScFv-E-tag融合蛋白,预期的Mr为29 000。E-tag可作为蛋白标签,通过鼠抗E-tag抗体来检测ScFv基因的表达。将阳性克隆以1 mmol/L IPTG诱导3 h,对IPTG诱导和未诱导的菌体进行裂解,经SDS-PAGE后,在(Mr为29 000处多出1条明显的新生蛋白带,与预计的ScFv-E-tag融合蛋白的大小Mr为29 000)相符(图3,见第Ⅳ页)。同时做与图3相同的SDS-PAGE并进行Western blot,在Mr为29 000处有显色条带,即为能与抗E-tag抗体特异性结合的可溶性ScFv蛋白(图4,见第Ⅳ页)。

2.5 可溶性ScFv蛋白与肝癌细胞的结合活性 以可溶性 ScFv蛋白为一抗,抗E-tag抗体为二抗,FITC-抗鼠IgG为三抗,用流式细胞仪测定荧光标记细胞的阳性率(图5,见第Ⅳ页)。肝癌细胞组: 无关抗体(抗-CD3)为1.6%,亲本抗体为97.5%,ScFv 为30.9%;正常肝细胞+ScFv蛋白为2.6%,胃癌细胞+ScFv蛋白 为4.1%。表明可溶性ScFv蛋白能与肝癌细胞特异地结合,而不与正常肝细胞和胃癌细胞结合。荧光显微镜观察,可溶性ScFv蛋白与肝癌细胞的膜抗原相结合,在细胞膜上可见颗粒状的荧光(结果未显示)。

3 讨 论

随着Ig基因结构与功能研究的不断深入,基因工程新技术的不断涌现和成熟,基因工程抗体的研究取得了很大进展。现获得的各种基因工程抗体已基本克服了鼠源性mAb的缺点,及制备人源性抗体的困难,使之在基础医学研究和临床疾病的诊断、治疗和预防等领域,特别是肿瘤的治疗中,得到了极为广泛地应用,有的已进入Ⅲ期临床应用。运用基因工程重组技术,将鼠源性抗体恒定区和可变区的框架区以人源性相应抗体片段取代,可降低抗体的免疫原性,有效地减轻免疫排斥反应〔6〕。利用基因突变技术改变抗体的某些结构,则可提高抗体的亲和力,延长其半衰期〔7〕。另外,还可将抗体基因与其它功能性基因相连接,赋予抗体新的功能。

近年发展起来的抗体库克隆技术,可无需进行细胞融合制备杂交瘤,甚至无需进行免疫,即可直接从基因水平上,获得所需的针对相应抗原的抗体。制备基因工程抗体的关键,是获得抗体可变区基因,拼接成单链抗体基因,并表达出有生物学活性的产物。

本文从分泌抗肝癌mAb的杂交瘤细胞(HAb18)中,用RT-PCR,克隆出抗体可变区基因,其关键是PCR引物的设计。大多数研究者设计合成的引物,通常是针对V区FR1 5′端(或信号肽)的保守序列和J基因3′端序列(或恒定区基因序列)而设计的,特异性不够强,不能有效地扩增某些目的基因。Pharmacia公司噬菌体呈现系统中的混合引物,系针对鼠Ig基因不同家族的序列而设计的。从理论上讲,适用于所有类型的Ig,每种可变区基因都可获得扩增,对全套抗体库的构建非常重要。

本研究所用pCANTAB 5E是Pharmacia公司的产品,含有氨苄青霉素抗性基因,plac启动子和M13噬菌体基因间隔区片段,在多克隆位点与gⅢ编码区之间,有1个c-myc tag序列和琥珀终止码TAG,IPTG可诱导外源基因的表达。在不含有琥珀抑制基因的菌株(如HB2151)中,E-tag后的终止码被识别,多肽链的翻译终止于此,从而可生成具

有生物学活性带有13肽E-tag的可溶性ScFv蛋白,释放于细菌周质中。E-tag为源于人c-myc基因的一段序列,对ScFv基因的结构和活性均无影响,可作为可溶性ScFv蛋白的标签,用抗E-tag抗体来检测ScFv基因的表达并纯化其产物。我们用含有ScFv基因的重组噬菌粒载体转化大肠杆菌HB2151,经IPTG诱导获得可溶性表达产物。用抗E-tag抗体做Western blot证实,表达产物为ScFv-E-tag融合蛋白。流式细胞仪分析表明,此ScFv融合蛋白可与肝癌细胞结合,荧光标记细胞的阳性率为30.9%,而不与正常肝细胞及胃癌细胞相结合,表明此ScFv蛋白具有肝癌结合的特异性。

参考文献

1 顾方舟,陈妙兰,陆如山等. 肝癌研究概况与展望. 北京: 中国协和医科大学,北京医科大学联合出版社,1993: 1-3

2 Hoston JS,Levinson D,Mudgett HM et al. Protein engineering of antibody binding sites: recovery of specific activity in an anti-digoxin single-chain Fv analogue produced in E.coli. Proc Natl Acad Sci USA,1988;85: 5879-5883

3 Kroesen BJ,Wellenberg GJ,Bakker A et al. The role of apoptosis in bispecific antibody-mediated T cell cytotoxicity. Br J Cancer,1996 ;73(6): 721-727

4 陈志南,刘彦仿,杨继震等. 抗人肝细胞癌单克隆抗体的产生及其相应抗原的免疫组化定位研究. 单克隆抗体通讯,1989;5(2): 33-36

5 杨安钢,吉昌华,韩 骅等. 抗人CD8单抗κ轻链可变区基因的克隆和序列测定. 生物化学与生物物理进展,1992;19(4): 286-288

6 Man SC,Jeanne BK,Bednarik EJ. Humanized anti-Lewis Y antibodies: in vitro properties and pharmacokinetics in rhesus monkeys. Cancer Research,1996;56: 1118-1125

7 Mats O,Henrik O,Michael M et al. Light chain shuffling of a high affinity antibody results in a drift in epitope recognition. Mol Immunol,1996;33(1): 47-56

(收稿 1998-03-03 修回 1998-03-26)

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