更全面的抗体表达新方案——无细胞蛋白表达

2025-01-03

全球抗体药研究方兴未艾，我国抗体药研发同样如火如荼。当前，重组抗体生产主要依赖CHO细胞等哺乳动物细胞表达系统，而大肠杆菌通常仅用来表达抗体分子片段。虽然CHO细胞系统可表达全长抗体，但仍存在细胞培养难度较高、操作繁琐、表达周期长，且费用高昂等问题。

珀罗汀生物自主知识产权的无细胞蛋白表达(CFPS)系统支持多条肽链的自主组装，可实现VHH、scFv等抗体分子以及全长抗体IgG的上清可溶表达。珀罗汀CFPS系统还可实现双特异性抗体快速合成，大大缩短双抗新药研发周期。此外，珀罗汀CFPS系统无需细胞培养过程，可适配高通量移液工作站，进行高通量抗体筛选。

最近，珀罗汀生物研发成功使用CFPS进行非天然氨基酸(non-natural amino acid, nnAA)定点插入蛋白序列的全新技术，必将大大提升中国ADC(Antibody-Drug Conjugate)这类新型抗体衍生物的研发水平。

双特异性抗体

双特异性抗体(bispecific antibodies，bsAb)是能够同时识别同种或不同抗原上的两个不同表位的抗体分子。bsAb可实现重新靶向效应细胞、效应分子，其应用范围广泛，是癌症、慢性炎症疾病、自身免疫、神经退行性疾病、出血性疾病和感染等多种疾病的潜在治疗方法[1]。

据报道，目前处于有效研发阶段的双抗药物数量共计712个[2]。bsAb结构多样，包括仅由两个抗体的抗原结合位点组成的小分子、具有 IgG 结构的分子，以及由不同抗原结合部分组成的大型复合分子^[1]。

图1 bsAb的作用机理示意图^[3]

bsAb构建方法极其多样化，其中，KIHs(knobs-into-holes)技术应用广泛。该技术通过两个α螺旋之间氨基酸侧链大小差异，在两条重链CH3结构域分别构建“knob”和“hole”结构，促进异二聚化，从而提高bsAb纯度。

国际知名无细胞技术公司Sutro已利用其自有无细胞表达系统(Xpress CF)成功合成了KIH双特异性抗体^[4]。KIH的有效表达依赖于knob和hole的大致等量表达，这在常规的细胞表达系统中难以实现，而CFPS系统可以灵活调控表达knob和hole的质粒的比例，从而实现KIH双特异性抗体的高效合成。

此外，CFPS系统可以实现多条肽链共表达，避免多条肽链细胞表达的繁琐流程，极大缩短bsAb的表达时间。

全长抗体

珀罗汀生物CFPS系统可实现多条肽链自主组装，不但可表达抗体Fab片段，而且可表达全长抗体IgG。实验结果表明，CFPS系统表达的抗体免疫活性良好。

表达案例

图2某IgG与Fab片段SDS-PAGE图及其ELISA活性(CFPS)

VHH、scFv

VHH即重链可变区片段(Variable domain of Heavy chain of Heavy chain-only antibodies)，又称纳米抗体，是目前已知可结合抗原的最小单位。VHH可溶性极高，不易聚集，能耐高温、强酸、强碱等致变性条件，广泛用于开发治疗性抗体药物、诊断试剂、亲和纯化基质等领域。

scFv即单链可变区片段(Single-Chain Fragment Variable)，是由重链可变区(VH)和轻链可变区(VH)通过15-20个氨基酸的短肽连接而成，不含不含Fc片段。