納米抗體重組表達系統(tǒng)介紹

一．納米抗體重組表達系統(tǒng)

1. 原核表達系統(tǒng)：利用大腸桿菌表達納米抗體具有幾個優(yōu)勢：大腸桿菌遺傳背景清晰、基因操作簡單、易培養(yǎng)。另外，大腸桿菌表達系統(tǒng)具有成熟的操作方法以及大量常用的表達載體和宿主。在大腸桿菌中表達納米抗體有兩種表達策略：信號肽介導(dǎo)的周質(zhì)表達和細胞質(zhì)表達。納米抗體在周質(zhì)中的表達量通常較低，為提高納米抗體在周質(zhì)的表達水平，可將納米抗體與標(biāo)簽蛋白進行融合表達。大腸桿菌中表達納米抗體常用的表達宿主如下表所示：

2.真核表達系統(tǒng)

2.1 酵母細胞：真核細胞具有高級折疊、翻譯后修飾等功能，這些特點能提高抗體（包括全長IgG）的分泌量。酵母是一種低等的單細胞真核生物，相對于其他真核細胞來說，其生長周期短，易培養(yǎng)，基因操作簡單。釀酒酵母遺傳背景清楚，長期應(yīng)用在食品和醫(yī)藥工業(yè)，安全可靠，不產(chǎn)生毒素，因此成為生產(chǎn)抗體的重要表達系統(tǒng)之一。納米抗體J區(qū)某些氨基酸能參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分子伴侶的募集，從而縮小釀酒酵母與哺乳動物細胞分子伴侶機制的差異，有利于納米抗體折疊動力學(xué)，進而影響納米抗體在釀酒酵母中的產(chǎn)量。

2.2絲狀真菌：木霉和曲霉屬的部分絲狀真菌具有高效的蛋白分泌能力，能將大量的蛋白質(zhì)和代謝物分泌到培養(yǎng)基中。為提高抗體的表達量，抗體基因片段可被插入到表達載體中與葡糖淀粉酶啟動子及葡糖淀粉酶的N端進行融合表達，同時引入KexB等酶切位點，以便獲得目的蛋白。

2.3昆蟲細胞：納米抗體在昆蟲表達系統(tǒng)中實現(xiàn)高產(chǎn)量表達，而IgG、scFv及Fab在昆蟲表達系統(tǒng)中產(chǎn)量較低，強啟動子控制下結(jié)構(gòu)復(fù)雜蛋白可能來不及形成正確折疊及翻譯后修飾，導(dǎo)致目的蛋白發(fā)生聚集，降低抗體產(chǎn)量。

2.4哺乳動物細胞：生產(chǎn)重組抗體及抗體片段目前最主要的細胞是CHO、NS0、Sp2/0和HEK293。大多數(shù)文獻中采用CHO生產(chǎn)抗體/抗體片段，迄今為止，50%工業(yè)上生產(chǎn)的治療性蛋白仍然由CHO生產(chǎn)。

二．提高納米抗體產(chǎn)量的策略

2.1分子水平：利用基因合成設(shè)計技術(shù)對基因編碼序列進行密碼子優(yōu)化，使其翻譯效率最大化，可有效增加蛋白質(zhì)的表達量；表達速率控制是與重組抗體產(chǎn)量相關(guān)的一個重要因素，基于lac啟動子及其衍生啟動子能夠?qū)崿F(xiàn)抗體及抗體片段的更高產(chǎn)量；大腸桿菌中可通過提高蛋白折疊效率增加重組蛋白可溶性，分子伴侶（GroEL/GroES等）或折疊酶（Dsb家族蛋白）過表達細胞（SHuffle），均可提高重組抗體的產(chǎn)量。

2.2表達水平：原核表達系統(tǒng)適合表達不需要糖基化的小分子抗體，如scFv，VHH等；真核表達系統(tǒng)能夠?qū)χ亟M蛋白進行糖基化等翻譯后修飾，適合表達治療性抗體；在納米抗體培養(yǎng)過程中使用營養(yǎng)成分豐富的培養(yǎng)基及維持pH穩(wěn)定有助于細胞生長，使細胞維持高密度，有利于抗體產(chǎn)量的提高。

提高納米抗體的生產(chǎn)水平將能夠顯著降低成本。可以從三個方面提高納米抗體的產(chǎn)量：基因水平方面，對目的基因序列的修飾及載體表達元件的優(yōu)化等；表達水平方面，對表達系統(tǒng)、宿主、載體的選擇及培養(yǎng)條件的優(yōu)化等。