噬菌体cDNA展示文库技术及其在寄生虫学中的应用

人源性天然噬菌体展示库的构建

人源性天然噬菌体展示文库的构建及鉴定 年四季黄黎王栩邬于川袁青(四川省泸州医学院基础医学院,泸州646000) 中国图书分类号R392. 11 文献标识码A 文章编号1000 484X( 2010) 06 0544 04 [摘要] 目的:构建人源性天然噬菌体展示文库并对文库进行鉴定。方法: 从未经主动免疫健康志愿者的外周血淋巴 细胞中提取总RNA, 反转录合成cDNA, 用直接PCR 及半巢式PCR 扩增人抗体重链( VH)及轻链( V 和V ) 可变区基因。采用改 进的重叠延伸PCR 法将VH 基因和VL( V 和V) 基因连接成人单链抗体( scFv) 基因, 并将scFv 文库基因克隆到噬菌体载体 pCANTAB5E中, 电转化E . coli TG1, 构建单链抗体文库。结果: 采用直接PCR 和半巢式PCR 扩增得到42 条VH 基因片段, 16 条V 基因片段, 18条V基因片段。混合的VH 和VL 等摩尔比连接后, 产生的单链抗体文库基因大小为750 bp 左右; 转化后构 建了文库容量为1. 35 108 的单链抗体文库。BstN !酶切分析文库中的单链抗体基因结果显示,酶切得到的scFv 指纹图谱均 不相同。结论:构建的抗体文库多样性好, 可用于多种人源性单链抗体的筛选。 [关键词] 单链抗体;噬菌体抗体文库; 重叠延伸PCR Construction and identification of nonimmunized human phage display library NIAN Si Ji , HU ANG Li , WANG Xu , WU Y uChuan, YU AN Qing. School o f BasicMedical Sciences, Luzhou Medical Col lege, Luzhou 646000, China [Abstract] Objective:To develop non immunized human phage display library.Methods:The total RNA of lymphocyte cells from pe ripheral blood of healthy voluntee was isolated and cDNA was synthesized, and the genes of heavy variable chain ( VH) and light variable chain ( V and V ) were amplified by direct PCR and half nested PCR. By overlapping extension PCR, the genes of VH and VL( V and V) were linked. The linked genes of single chain Fv fragment ( scFv) were ligated with the vector pCANTAB 5E and then cloned into TG1 for the scFv library construction. Results:By direct PCR and half nested PCR, 42 VH fragments, 16 V and 18 Vfragmen ts were obtained. The size of linked scFv library genes was 750 bp and the volume of constructed scFv library was 1. 35 10 8 . The results of BstN ! analysis of scFv genes from the phage library showed that fingerprint map of the selected scFvs was different. Conclusion:The developed phage library is diversity and can be used for selecting humanized scFv. [Key words] Sin gle chain Fv fragment; Phage antibod y library; Overlapping extension PCR 目前单克隆抗体( mAb) 作为治疗性抗体发展 迅速,主要用于免疫治疗肿瘤、免疫性疾病、器官移 植、感染性疾病及心血管疾病等。但单克隆抗体的 临床应用仍然受到一定的限制, 主要障碍是诱导产 生的人抗鼠抗体( HAHA) 反应、肿瘤渗入量低及半

噬菌体展示

测定噬菌体滴度 只有当噬菌体的感染复度MOI (噬菌体数/细菌数)值远低于1时（即细菌过量时），噬菌斑的数量才会随着加入噬菌体的量而呈线性增加。正因如此，建议检测噬菌体贮液的滴度时，在感染前进行稀释，而不是在高MOI值的情况下稀释被感染的细胞。低MOI值有助于确保每个噬菌斑仅含一个DNA序列。 1. 接种ER2738单菌落于5-10 ml LB培养基中，摇床培养至对数中期（OD600 ~0.5）。 2. 细胞生长时，微波炉融化上层琼脂，分成3 ml等份于灭菌试管中，每个噬菌体稀释度一管。保存于45℃备用。 3. 37℃预温LB/IPTG/Xgal平板，每个噬菌体稀释度取一个平板备用。 4. 在LB中准备10倍系列稀释的噬菌体。 建议稀释范围：扩增的噬菌体培养物上清：108-1011；未扩增的淘选洗脱物：101-104。每个稀释度换一新鲜吸头，建议使用带滤芯吸头以避免交叉污染。5. 当菌体培养物达对数中期，分成200 μl等份于微量离心管中，每个噬菌体稀释度一管。 6. 每管加入10 μl不同稀释度的噬菌体，快速震荡混匀，室温温育1-5 min。 7. 将感染细胞加入45℃预温的上层琼脂培养管中，每次一管，快速混匀，立即倾注于37℃预温的LB/IPTG/Xgal平板上。适当倾斜平板将上层琼脂均匀铺开。 8. 待平板冷却5 min后，倒置于37℃培养过夜。 9. 检查平板，计数有~102个噬菌斑的平板上的斑数。然后用此数目乘以稀释因子即得到每10 μl噬菌体的空斑形成单位（pfu）滴度。 淘选程序 最简单直接的淘选方法有：直接将靶分子包被于塑材表面（通过非特异的疏水作用或静电相互作用），洗去过量的未吸附分子，然后将噬菌体库覆盖在已包被的靶分子的表面。根据靶分子的不同，直接包被法偶尔会导致配体结合位点难以进入，这或许是由于分子的立体封阻或许是由于靶分子表面的部分变性而引起。在这些情况下，可先将噬菌体库在液相中与靶分子进行预结合，然后将噬菌体-靶分子复合物亲和捕获于链霉亲和素包被的表面（见15页）或其他亲和介质上（见16页）。由于直接包被法相对简单，建议先按以下步骤试用此方法。如果没有淘选到明显的共有结合序列，再进行上述液相结合试验中的一种。 第一天 根据需同时在其上进行文库淘选的靶分子的数量和种类不同，淘选试验可以在单个灭菌聚苯乙烯培养皿、12-或24-孔板、96孔微量板中进行。每种靶分子至少包被一个板（或一个孔）。下述方法中给出的量是60×15 mm培养皿的用量，括号中为微孔板的用量，其他中等尺寸的孔相应地调整此用量。但每种情况下，加入的噬菌体数量都是相同的：2×1011个病毒子。 1. 准备100 μg/ml的靶分子溶液（溶于0.1 M pH 8.6的NaHCO3）。 如果需要稳定靶分子，也可使用其他相似离子强度的缓冲液（含金属离子等）。 2. 每板（孔）加入1.5 ml（微孔板每孔150 μl）上述溶液，反复旋转直到表面完全湿润（小心不要使溶液溅出）。 3. 在增湿容器（如：排列有湿纸巾的可封口塑料盒）中4℃轻微震荡，孵育过夜。平板可在此容器中4℃贮存备用。 第二天 4. 挑ER2738单克隆（噬菌体滴度测定时铺的板）于10 ml LB液体培养基中。如果同一天扩增洗脱的噬菌体，也可将ER2738接种于20 ml LB液体培养基，这时请用250 ml三角瓶（不要用50 ml锥形管）。37℃剧烈震荡培养。

噬菌体展示技术的原理及应用

噬菌体展示技术的原理及应用 将编码多肽的外源DNA片段与噬菌体表面蛋白的编码基因融合（插入信号肽与衣壳蛋白基因间）后，以融合蛋白的形式呈现在噬菌体的表面，每个噬菌体只含1个外源基因，被展示的多肽或蛋白可保持相对的空间结构和生物活性，展示在噬菌体的表面。导入了各种各样外源基因的一群噬菌体，就构成一个展示各种各样外源肽的噬菌体展示库。 当用一个蛋白质去筛查一个噬菌体展示库（展示文库为流动相，被筛蛋白为固定相）时，就会选择性地同与其有相互作用的某个外源肽相结合，从而分离出展示库里的某个特定的噬菌体，研究该噬菌体所含外源基因的生物学功能。 技术发展 噬菌体展示优越性 1、将蛋白与其遗传信息之间提供了直接的物理联系，可有效的对所需功能的克隆进行反复筛选并扩增。 2、被展示多肽或蛋白结构功能与天然状态接近，可简便快速筛选得到与靶分子高亲和力的被展示物。 3、筛选过程中，特定的噬菌体克隆由于对其配体的特意亲和性而不断的得到富集，从而使相对稀少的可以结合配体的克隆能够快速、有效地从一个大文库中被筛选出来。 4、与其它技术相比，容易对库容量较大的文库进行筛选。

噬菌体展示局限性： 1、肽库容量受大肠杆菌转化效率影响，容量一般在109，高于此限制的较多基因将难以表达； 2、编码多肽的基因带有一定的密码子偏爱性，限制了肽库的复杂度； 3、噬菌体宿主大肠杆菌的生物合成系统有自身的限制因素，如缺乏氨基酸修饰、蛋白糖基化、不能合成D型氨基酸。 4、在噬菌体展示过程中必须经过细菌转化、噬菌体包装，有的展示系统还要经过跨膜分泌过程，这就限制了所建库的分子多样性。 5、不是所有的序列都能在噬菌体中获得很好的表达，因为有些蛋白质功能的实现需要折叠、转运、膜插入和络合，导致在体内筛选时需外加选择压力。 应用范围 肿瘤研究及药物靶向治疗 诊断用疫苗研发 酶抑制剂筛选 构建抗体/cDNA文库 研究蛋白质与核酸相互作用的生物学过程 研究新型的基因导向系统 Eg1：从HBx（肝癌相关抗原）单抗细胞中克隆重链可变区基因，重组入M13噬菌体，验证表达产物具有活性，然后表达出单链抗体、单域抗体或嵌合抗体，为肝癌导向治疗研究提供基础。 Eg2：为解决非典型嗜血流感杆菌毒力因子表面蛋白混合寡糖LOS制备疫苗遇到的免疫原型弱的问题，用兔抗LOS筛选肽库，得到4个一致性序列，其中3个与兔抗亲和力高。用筛选得到的3个高亲和力肽免疫兔得到的抗体对染病小鼠模型具有抗体保护性作用。

噬菌体展示技术解析

噬菌体展示技术解析 噬菌体展示技术经过近20年的发展和完善，已被广泛应用于抗原抗体库的建立、药物设计、疫苗研究、病原检测、基因治疗、抗原表位研究及细胞信号转导研究等。噬菌体展示系统模拟了自然免疫系统，使我们有可能模拟体内抗体生成过程，构建高亲和力抗体库。由于噬菌体展示技术实现了基因型和表型的有效转换，使研究者在基因分子克隆基础上实现了蛋白质构象体外控制，从而为获取具有良好生物学活性的表达产物提供了强有力手段。另外，噬菌体展示技术已成为不经过免疫获取特异性人源抗体的新途径，为获取对人类和动物疾病有诊断和治疗价值的单克隆抗体提供了重要手段。 应用面这么高大上，那么原理到底是什么呢？那接下来将由小编为您揭开其神秘的面纱！ 一、噬菌体展示技术的原理 噬菌体展示技术（phage display）是将多肽或蛋白质的编码基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，在阅读框正确且不影响其他外壳蛋白正常功能的情况下，使外源多肽或蛋白与外壳蛋白融合表达，融合蛋白随子代噬菌体的重新组装而展示在噬菌体表面。展示到噬菌体表面的多肽或蛋白保持相对独立的空间结构和生物活性，可以与靶分子结合和识别。噬菌体展示的肽库或蛋白库与固相抗原结合，洗去未结合的噬菌体，然后用酸碱或者竞争的分子洗脱下结合的噬菌体，中和后的噬菌体感染大肠杆菌扩增，经过3-5轮的富集，逐步提高可以特异性识别靶分子的噬菌体比例，最终获得识别靶分子的多肽或者蛋白。下图粗略展示了技术筛选的过程： 二、噬菌体展示系统的分类 1.M13噬菌体展示系统 M13噬菌体属于单链环状DNA病毒，其基因组为6.4 kb，编码10种蛋白，其中5种为结构蛋白，包括主要衣壳蛋白的PⅧ和次要衣壳的pⅢ、pⅥ、PⅦ和PⅨ。其中，p

噬菌体展示技术操作步骤

筛选多肽 试剂及配制 （1）LB培养基： 胰蛋白胨10g 酵母提取物5g NaCl 5g 溶于去离子水，至1L，高压灭菌，4℃保存。 （2）IPTG/Xgal： 称取1.25g IPTG，1.0g Xgal，溶于二甲基甲酰胺，至总体积25ml，-20℃避光保存。（3）LB/IPTG/Xgal平板： 1L LB培养基+15g琼脂粉，高压灭菌，冷却至70℃以下，加入1ml IPTG/Xgal，立即铺板，4℃避光保存。 （4）顶层琼脂糖凝胶： 胰蛋白胨10g 酵母提取物5g NaCl 5g MgCl2.6H2O 1g 琼脂糖7g 溶于适量去离子水中，至总体积为1L。高压灭菌，分装为50ml/份，室温保存，使用时于微波炉内融化。 （5）2×M9盐： Na2HPO412g KH2PO46g NaCl 1g NH4Cl 2g 溶于适量去离子水中，至终体积为1L。 （6）小型平板： 500ml 2×M9盐 500ml 3%琼脂粉 20ml 20%葡萄糖 2ml 1M MgSO4 0.1ml 1M CaCl2 1ml 硫胺素（10mg/ml） 在混合之前，将上述成分分别高压灭菌并冷却至70℃以下，葡萄糖和硫胺素采用过滤除菌。平板储存于4℃。 （7）封闭缓冲液： 0.1M NaHCO3(PH 8.6) 5mg/ml BSA 0.02% NaN3 过滤除菌，储存于4℃。 （8）TBS： 50mM Tris-HCl (PH 7.5) 150mM NaCl

高压灭菌，室温储存。 （9）PEG/NaCl： 20%（w/v）聚乙二醇-8000 2.5M NaCl 高压灭菌，室温储存。 （10）碘化物缓冲液： 10mM Tris-HCl (PH 8.0) 1mM EDTA 4M NaI 室温避光保存。 操作步骤： 1．第一天 （1）以0.1M NaHCO3(PH 8.6)制备 100μg/ml的靶分子溶液。如果需要稳定靶分子，可以用含有金属离子的相似离子强度缓冲液。 （2）在每孔内加入1.5ml 靶分子溶液，重复涡旋直至表面完全湿润（这一步要多注意，尽量避免溶液形成液珠）。 （3）在湿盒中，4℃温和振荡孵育过夜。4℃保存于湿盒中备用。 2．第二天 （4）将ER2537（滴度测定时用来铺板的细菌培养物）接种至10ml LB培养基中。如果是在同一天扩增洗脱的噬菌体，也可以将ER2537过夜培养物接种于含有20ml LB培养基的250ml锥形瓶中（比例为1：100）。37℃剧烈振摇。 （5）将平皿反扣在洁净的纸巾上，去除包被液，加满封闭液，4℃孵育至少1h。 （6）去除包被液。用TBST（TBS+0.1%Tween-20）快速洗涤6次。反复旋转确保孔底及孔侧面都被洗涤。按照步骤5的方法去除洗涤液（也可利用自动洗板机洗涤）。洗涤要迅速，避免平皿干燥。（注意每次更换纸巾，以避免交叉污染）。 （7）用1ml TBST稀释4×1010噬菌体（10μl原库），加至包被后的平皿内，室温下轻缓摇动10-60min。 （8）以步骤5的方法去除未结合的噬菌体。 （9）以步骤6的方法用TBST洗涤板子10次，每次换用洁净的纸巾，避免交叉污染。 （10）用1ml的洗脱缓冲液洗脱结合的噬菌体。洗脱液可以是含有配体（0.1-1mM）的TBS，或是含有靶蛋白（100μg/ml）的TBS以和固化在平皿上的靶蛋白竞争结合噬菌体。室温下轻缓摇动10-60min。将洗脱液转入微量离心管中。 （10a）或使用通用缓冲液，0.2M甘氨酸-盐酸（PH2.2），1mg/ml BSA。轻缓摇动不超过10min，将洗脱液转入微量离心管中，以150μl 1M Tris-HCl(PH 9.1)中和。 （11）取小量洗脱液（1μl）测定滴度，如果有必要，可将第一轮或第二轮测定滴度的噬斑进行测序（见后续操作）。（未用的洗脱物可4℃保存过夜，第二天进行扩增。在这种情况下，用LB过夜培养ER2537，第二天，用LB培养基以1：100将该培养物稀释至20ml，加入未扩增的洗脱液，在250ml的锥形瓶内，37℃剧烈振摇孵育4.5h，进入步骤13）。 （12）将剩余的洗脱物进行扩增：将洗脱物加入20ml ER2537培养物中（对数早期），37℃剧烈振摇孵育4.5h。 （13）将培养物转入微量离心管中，4℃，10000转离心10min，将上清转入新的离心管中，再次离心。 （14）将80%的上清转入新的离心管中，加入1/6体积的PEG/ NaCl。4℃沉淀噬菌体至