单克隆抗体说课讲解

1、单克隆抗体技术【原理及意义】单克隆抗体技术（The technique of monoclonal antibody）是由 Kchler 和 Milstein 于1975 年创立的。他们发现将小鼠骨髓瘤细胞和绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞进行融合,形成的杂交细胞既可产生抗体 , 又可无限增殖 , 从而创立了单克隆抗体杂交瘤技术。单克 隆抗体 （monoclonal antibody,M cAb） 具有结构均一、纯度高、特异性强、效价高、交叉反 应少或无等优点 , 缺点是其鼠源性对人具有较强的免疫原性 , 反复人体使用后可诱导产生人 抗鼠的免疫应答 , 从而削弱其作用 , 甚至导致免疫病理损伤。制备

2、单克隆抗体包括动物免疫、细胞融合、选择杂交瘤、检测抗体、杂交瘤细胞的克隆 化、冻存以及单克隆抗体的大量生产等一系列实验步骤。下面按照制备单克隆抗体的流 程顺序 , 逐一介绍其实验方法。一、细胞融合前的准备（一）免疫方案 选择合适的免疫方案对于细胞融合的成功 , 获得高质量的 M cAb 至关重要。一般要 在融合前两个月左右确立免疫方案开始初次免疫, 免疫方案应根据抗原的特性而定。1. 颗粒性抗原免疫性较强 , 不加佐剂就可获得很好的免疫效果。下面以细胞性抗原为例：免疫细胞数为每只小鼠1 X 107/0.5 m L生理盐水，腹腔注射。1）初次免疫，间隔23周。2）第二次免疫 ，间隔 3周。3）第

3、三次免疫 1 0天后，取血测效价。4）加强免疫 3天后，取脾融合。2. 可溶性抗原免疫原性弱 ， 一般要加佐剂。将抗原和佐剂等体积混合在一起 ， 研磨成油包水的乳糜状 （放一滴在水面上不易马上扩散呈小滴状表明已达到油包水的状态）。1）初次免疫 ，Ag5 50微克/只，加弗氏完全佐剂皮下多点注射 ，一般 0.2 毫升/点，间隔 3周。2）第二次免疫 ，剂量途径同上 ，加弗氏不完全佐剂 ，间隔 3周。3）第三次免疫 ，剂量同上 ，不加佐剂 ，于生理盐水中腹腔注射 ，7 10天后采血测其效 价，检测免疫效果 ， 间隔 23周。4）加强免疫，剂量50卩g为宜，腹腔或静脉注射。5）3 天后 ， 取脾融合

4、。（二）饲养细胞在制备单克隆抗体过程中 ， 许多环节需要加饲养细胞 ， 如 ： 在杂交瘤细胞筛选、克隆化 和扩大培养过程中 ， 加入饲养细胞是十分必要的。常用的饲养细胞有 ： 小鼠腹腔巨噬细胞 （较为常用 ）、小鼠脾脏细胞或小鼠胸腺细胞 ，也有人用小鼠成纤维细胞系 3 T3 经放射线 照射后作为饲养细胞 ， 使用比较方便 ， 照射后可放入液氮罐长期保存 ， 随用随复苏。小鼠腹腔巨噬细胞的制备 ：1. 采用与免疫小鼠相同的品系，常用 610周龄 B A LB/c 小鼠。2. 拉颈处死 ， 浸泡于 75%酒精中 ， 消毒 3 5 min， 用无菌剪刀剪开皮肤 ， 暴露腹膜。 用无菌注射器注入 6

5、8 m L 培养液 ， 反复冲洗 ， 吸出冲洗液。3. 放入10 m L离心管,1200rpm 离心56 min。4. 用20%、牛血清（N CS）或胎牛血清（F CS）的培养液混悬，调整细胞数为1 X 105/m L。加入 96孔板,100微升/孔,放入37C、C O2孵箱培养。一般饲养细胞在融合前一天制备 ， 一只小鼠可获得 5X1068X 106腹腔巨噬细胞 ， 若用小鼠胸腺细胞作为饲养细胞 ，细胞浓度为 5X106/m L， 小鼠脾细胞为 1X106/m L， 小鼠成纤维细胞（3 T3）为1 X 105/m L,均为100微升/孔。（三）骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞系应和免疫动物属于同一品系

6、, 这样杂交融合率高 , 也便于接种杂交瘤细 胞在同一品系小鼠腹腔内产生大量M cAb。常用骨髓瘤细胞系有：N S1、SP2/0、X63、Ag8.653 等。骨髓瘤细胞的培养用一般的培养液，如R P M 11640、D M E M培养基。小牛血清的浓度一般在10%- 20%,细胞的最大密度不得超过 106/m L, 一般扩大培养以1 : 10稀释传 代,每35d传代一次。细胞的倍增时间为1620 min,上述三株骨髓瘤细胞系均为悬浮或轻微贴壁生长 , 只用弯头滴管轻轻吹打即可悬起细胞。一般在准备融合前的两周就应开始复苏骨髓瘤细胞 , 为确保该细胞对 H A T 的敏感 性, 每 36月应用 8

7、-A G（8 氮杂鸟嘌呤 ）筛选一次 , 以防止细胞的突变。保证骨髓瘤细 胞处于对数生长期 , 形态良好。活细胞计数高于 95%,也是决定细胞融合成败的关键。（四）免疫脾细胞免疫脾细胞指的是处于免疫状态的脾脏中B淋巴母细胞浆母细胞。一般取最后一次加强免疫 3d以后的脾脏，制备成细胞悬液，由于此时B淋巴母细胞比例较大，融合 的成功率较高。脾细胞悬液的制备 ：在无菌条件下取出脾脏 ,用不完全的培养液洗一次 ,置平皿中不 锈钢筛网上 , 用注射器针芯研磨成细胞悬液后计数。一般免疫后脾脏体积约是正常鼠脾 脏体积的 2 倍, 细胞数为 2X 108左右。二、细胞融合及杂交瘤的选择（一）细胞融合流程1.

8、取对数生长的骨髓瘤细胞 SP2/0,1000rp m 离心 5 min, 弃上清 , 用不完全培养液混 悬细胞后计数 , 取所需的细胞数 , 用不完全培养液洗涤 2 次。2. 同时制备免疫脾细胞悬液 ,用不完全培养液洗涤 2次。3. 将骨髓瘤细胞与脾细胞按1 : 10或1 : 5的比例混合在一起，在50 m L塑料离心管内用不完全培养液洗 1次,1200rp m,8 min 。4. 弃上清，用滴管吸净残留液体，以免影响PE G的浓度。5. 轻轻弹击离心管底 , 使细胞沉淀略为松动。6. 在室温下融合 ：（1）30s内加入37C预热的1 m L、45%PE G（M erck,相对分子质量 400

9、0）,含5%D MS O, 边加边搅拌。（2）作用 90s, 若冬天室温较低时可延长至 120s。 加预热37 C的不完全培养液，终止PE G作用，连续每2 min内分别加入1 m L、2 m L、 3 m L、 4 m L、 5 m L 和 10 m L。7. 离心 ,800rpm,6 min 。8. 弃上清 ,先用 6 m L 左右 20%小牛血清 R P M I1640 轻轻混悬 ,切记不能用力吹打 , 以免使融合在一起的细胞散开。9. 根据所用 96孔培养板的数量 ,补加完全培养液 , 每块 96孔板需 10 m L。10将融合后的细胞悬液加入含有饲养细胞的96孔板,100微升/孔,3

10、7 C、5%C O 2孵箱培养。（二）H A T选择杂交瘤小鼠骨髓瘤细胞与免疫的小鼠脾细胞在融合剂聚乙二醇（PE G）的作用下，细胞间发生随机的融合 , 形成具有 5 种细胞成分的混合体 , 其中包括未融合的骨髓瘤细胞和脾细 胞, 骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞、脾细胞与脾细胞以及骨髓瘤细胞与脾细胞三类融合细胞,只有骨髓瘤细胞与脾细胞融合才能成为杂交瘤细胞。要从众多细胞中得到杂交瘤细胞 , 首要问题就是清除两种亲本细胞及其各自融合形成的同核体细胞。由于小鼠脾细胞在体 外培养条件下只能存活几天 , 且不能增殖 , 因此它不会影响杂交瘤细胞的生长 ; 而小鼠的 骨髓瘤细胞生长能力极强 , 增殖速度快 ,

11、所以要筛选出杂交瘤细胞 , 必须及时清除骨髓瘤 细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的同核体细胞。为此应用次黄嘌呤 (H) 、氨基喋呤 (A) 和胸腺嘧啶核苷 (T) 选择性培养液 (H A T) 加入融合后的培养系统中。 骨髓瘤细胞的 D N A 合成有两条途径 : 一条是生物合成的主要途径 , 由氨基酸及其他 小分子化合物合成核苷酸，进而合成D NA。在此途径中，叶酸衍生物是必不可少的媒介 物, 它参与嘌呤环和胸腺嘧啶甲基的生物合成。H A T 培养液中的氨基喋呤是叶酸拮抗剂， 因此可以阻断骨髓瘤细胞内 D N A 合成的主要途径。另一条途径是补救途径或称替 代途径 ， 正常细胞可利用 H A

12、 T 培养液中的次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷， 在次黄嘌呤 - 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(H G R PT)和胸腺嘧啶核苷激酶(T K)的催化下经旁路合成 D N A。骨 髓瘤细胞是经过 8-氮杂鸟嘌呤 (8-A G) 或 6-巯基鸟嘌呤 (6-T G) 筛选而得到的遗传 基因缺陷型的细胞系 ，骨髓瘤细胞缺乏次黄嘌呤 (鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 H G R PT-) 或 胸腺嘧啶核苷激酶 (T K-) 。因此，当骨髓瘤细胞主要合成途径被氨基喋呤阻断后 ，由于 其缺乏上述两种酶 ， 从而导致骨髓瘤细胞在 H A T 培养系统中的死亡。由骨髓瘤细胞与 B 细胞融合形成的杂交瘤细胞由于从B细胞获得上述两种酶，则能

13、利用补充在培养液中的次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷经旁路途径合成 D N A， 使杂交瘤细胞得以生存和扩增。加H A T选择培养的时间和浓度：一般在融合24h后,加H A T选择培养液(H T和 H A T均有50X商品化试剂，用时1 m L加入50 m L20%小牛血清完全培养液中)。 因为在培养板内已加入饲养细胞、融合后的细胞，200 微升/孔，所以在加选择培养液时应加 3 倍量的 H A T。50X H A T : H： 5X 10-3mol/LA : 2 X 10-5m ol/LT : 8 X 10-4mol/L 一般用 H A T 选择培养液维持培养两周后 ， 改用 H T 培养液 ， 再维

14、持培养两周 ， 改用一 般培养液。三、抗体的检测筛选杂交瘤细胞通过选择性培养而获得杂交细胞系中 ， 仅少数能分泌针对免疫原的 特异性抗体。一般在杂交瘤细胞布满孔底 1/10 面积时，即可开始检测特异性抗体 ，筛选 出所需要的杂交瘤细胞系。检测抗体应根据抗原的性质、抗体的类型不同， 选择不同的筛选方法 ， 一般以快速、简便、特异、敏感为原则。1. E LISA用于可溶性抗原(蛋白质)、细胞和病毒等 M cAb的检测。2. RIA用于可溶性抗原、细胞 M cAb的检测。3. F A CS(荧光激活细胞分类仪)用于检查细胞表面抗原的 M cAb检测。4.IF A 用于细胞和病毒 M cAb的检测。四

15、、杂交瘤的克隆化和冻存克隆化一般是指将抗体阳性孔进行克隆化。因为经过 H A T 筛选后的杂交瘤克隆不 能保证一个孔内只有一个克隆。在实际工作中 ， 可能会有所需要的抗体 (特异性抗体 )分 泌细胞和其它无关抗体分泌细胞。要想将这些细胞彼此分开 ， 就需要克隆化。克隆化的 原则是 ， 对于检测抗体阳性的杂交克隆应尽早进行克隆化 ， 否则抗体分泌的细胞会被抗体 非分泌的细胞所抑制 ， 因为抗体非分泌细胞的生长速度比抗体分泌的细胞生长速度快， 二者竞争的结果会使抗体分泌的细胞丢失。即使克隆化过的杂交瘤细胞也需要定期地再克隆， 以防止杂交瘤细胞的突变或染色体丢失， 从而丧失产生抗体的能力。(一)克隆

16、化方法 克隆化的方法很多 ，最常用的是有限稀释法和软琼脂平板法。1 .有限稀释法(1) 制备饲养细胞悬液 ( 同融合前准备 )。阳性孔细胞的计数,并调细胞数在1 X 1035X 103/m L 。(3) 取 130个细胞放入 6.5 m L 含饲养细胞的完全培养液 , 即 20 个细胞每毫升 ,100 微升/孔加A B、C三排为每孔2个细胞。余下2.9 m L细胞悬液补加2.9 m L含饲养细胞的 完全培养液,细胞数为10个每毫升,100微升/孔加D E、F三排,为每孔1个细胞。余下 的 2.2 m L 细胞悬液补加 2.2 m L 含饲养细胞的完全培养液 , 细胞数为 5个每毫升 ,100

17、微 升/孔，加G H两排,为每孔0.5个细胞。(4) 培养 45d 后, 在倒置显微镜上可见到小的细胞克隆, 补加完全培养液 200微升/孔。(5) 第 8 9d 时 , 肉眼可见细胞克隆 , 及时进行抗体检测。注: 初次克隆化的杂交瘤细胞需要在完全培养液中加H T。2. 软琼脂平板法(1) 软琼脂的配制 :含20%FCS小牛血清)的2倍浓缩的 RP MI1640;1%琼脂水溶液：高压灭菌,42 C预热；0.5%琼脂液 : 由 1 份 1%琼脂加 1 份含 20%小牛血清的 2 倍浓缩的 RP M I1640 配制而成,置42 C保温。(2) 用上述0.5%琼脂液(含有饲养细胞)15 m L倾

18、注于直径为9cm的平皿中，在室温 中待凝固后作为基底层备用。(3) 按 100/m L,500/m L 或 5000/m L 等浓度配制需克隆的细胞悬液。(4) 1 m L、0.5%琼脂液(42 C预热)在室温中分别与1 m L不同浓度的细胞悬液相混合。(5) 混匀后立即倾注于琼脂基底层上，室温10 min,使其凝固，孵育于37C、5%C O 2孵箱中。46d后即可见针尖大小白色克隆,710d后，直接移种至含饲养细胞的 24孔板中进行培养。(7) 检测抗体 , 扩大培养 , 必要时再克隆化。(二) 杂交瘤细胞的冻存 及时冻存原始孔的杂交瘤细胞和每次克隆化得到的亚克隆细胞是十分重要的。因为 在没

19、有建立一个稳定分泌抗体的细胞系的时候 , 细胞的培养过程中随时可能发生细胞的 污染、分泌抗体能力的丧失等等。杂交瘤细胞的冻存方法同其他细胞系的冻存方法一样 , 原则上细胞应在每支安瓿含1X 106 以上, 但对原始孔的杂交瘤细胞可以因培养环境不同而改变 , 在 24 孔培养板中培 养, 当长满孔底时 , 一孔就可以冻成一支安瓿。细胞冻存液:50%小牛血清,40%不完全培养液,10%D M SO(二甲亚砜)。冻存液最好预冷，操作动作轻柔、迅速。冻存时从室温可立即降到0C ,再降温时一般按每分降温2 C3 C ,待降至-70 C可放入液氮中；或细胞管立即放入-70 C超低温 冰箱, 次日转入液氮中

20、。也可以用细胞冻存装置进行冻存。冻存细胞要定期复苏, 检查细胞的活性和分泌抗体的稳定性 , 在液氮中细胞可保存数年或更长时间。五、单克隆抗体的鉴定对制备的 M cAb 进行系统的鉴定是十分必要的 , 应对其做如下方面的鉴定 :1 .抗体特异性的鉴定 : 除用免疫原 (抗原)进行抗体的检测外 , 还应用与其抗原成分第二篇综合设计实验相关的其它抗原进行交叉试验，方法可用E LISA、IFA法。例如制备抗黑色素瘤细胞的 M cAb, 除用黑色素瘤细胞反应外 , 还应用其它脏器的肿瘤细胞和正常细胞进行交叉反应,以便挑选肿瘤特异性或肿瘤相关抗原的单克隆抗体。制备抗重组的细胞因子的单克隆抗体 ,应首先考虑

21、是否与表达菌株的蛋白有交叉反应 , 其次是与其它细胞因子间有无交叉。2.M cAb 的 Ig 类与亚类的鉴定 :一般在用酶标或荧光素标记的第二抗体进行筛选 时, 已经基本上确定了抗体的 Ig 类型。如果用的是酶标或荧光素标记的兔抗鼠 IgG 或 Ig M, 则检测出来的抗体一般是 IgG 类或 Ig M 类。至于亚类则需要用标准抗亚类血清系 统作双扩或夹心 ELISA来确定。在作双扩试验时，如加入适量的PE G(3%),将有利于沉 淀线的形成。3. M cAb中和活性的鉴定：用动物的或细胞的保护实验来确定 M cAb的生物学活性。 例如如果确定抗病毒 M cAb 的中和活性 , 则可用抗体和病毒同时接种于易感的动物或敏 感的细胞 , 来观察动物或细胞是否得到抗体的保护。4. M cAb 识别抗原表位的鉴定 ：用生物传感器、竞争结合试验、测相加指数的方法 ,测 定M cAb所识别抗原位点，来确定McAb的识别的表位是否相同。5. M cAb亲和力的鉴定：用生物传感器、E LISA或RIA竞争结合试验来确定 M cAb 与相应抗原结合的亲和力。【注意事项】由于制备M cAb的实