技术分享|抗体稳转细胞株筛选全流程及案例解析
在生物制药研发过程中,稳转细胞株被称为“药物研发的基石”,尤其对单克隆抗体、双特异性抗体、抗体偶联药物(ADC)以及重组蛋白疫苗的开发具有核心支撑作用。一株高效且稳定的细胞株,不仅直接影响目标蛋白的产量、产品质量与生产成本,还能够显著加快药物上市进程,甚至将开发周期缩短数年,因而成为企业提升竞争力的战略性资源。凭借其高度稳定的遗传特性和一致的蛋白表达能力,该类细胞株已被广泛应用于重组蛋白的大规模生产、抗体药物的工业化制备、结构解析研究以及药物筛选与功能评价等多个关键领域。
01. 稳转细胞系的应用场景
- 抗体药物生产:为临床前和临床阶段提供稳定、高表达的细胞株;
- 功能研究与筛选:用于抗体活性、亲和力、特异性等体外评价;
- 一致性保证:稳转株提供批次间一致性,符合GMP生产要求;
- 基因功能研究:也可用于其他重组蛋白的稳定表达研究。
单克隆抗体(mAb)是目前生物药市场中占比最大的类别,广泛应用于肿瘤、自身免疫病、感染性疾病等领域。稳转细胞株作为mAb生产的起点,其质量直接影响到后续工艺开发、规模化转移和最终药品的质量属性。近年来,随着基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)和启动子/载体系统的优化,稳转株构建效率显著提升。
02. 技术流程与挑战
稳转细胞株筛选流程
质粒线性化与回收
使用限制性内切酶(如PvuI)对表达质粒进行线性化,并通过磁珠纯化回收线性片段,确保后续整合效率。
细胞准备与电转
常用宿主细胞CHO-K1,经Optimem I洗涤后,与线性化质粒混合,通过电转仪(如Bio-Rad Gene Pulser Xcell)进行电转,参数需优化。
阳性筛选与扩增
使用含有筛选标记(如L-MSX)的培养基对转染后的细胞进行压力筛选,获得阳性细胞池(cell pool)。
ELISA鉴定表达量
通过抗原包被、一抗/二抗孵育和TMB显色,检测细胞上清中抗体表达量,筛选高表达池。
单克隆筛选与扩增
采用有限稀释法(limiting dilution)获得单克隆,进一步扩大培养至摇瓶规模,进行Fed-batch培养验证表达稳定性。
表达量与活性验证
通过SDS-PAGE、ELISA等方法验证抗体表达量、完整性和生物活性。
》技术难点
高产稳转株的构建不仅要求高表达量,还需保证抗体分子的正确折叠、糖基化修饰和稳定性。CHO-K1细胞是一个源自中国仓鼠卵巢的细胞系亚克隆,它因其卓越的重组蛋白生产能力、准确的人类-like翻译后修饰能力和良好的安全性,成为了生产治疗性蛋白(尤其是单克隆抗体)的首选平台。具有以下优势:
- 卓越的生产能力:
经过多年的工程化改造和筛选,CHO-K1细胞能够实现极高水平的重组蛋白表达。
- 准确的翻译后修饰:
这是其最核心的优势。作为哺乳动物细胞,CHO-K1能够完成复杂且与人类高度相似的翻译后修饰,特别是糖基化(Glycosylation)。产生的蛋白质(如抗体)具有正确的折叠结构、功能和药代动力学特性,保证了药物的安全性和有效性。
- 良好的安全性:
CHO-K1细胞对人类病毒的易感性较低,且自身不产生已知的人类致病病毒,极大地降低了生物制药产品中的病毒污染风险。
- 成熟的工艺平台:
数十年的研究使得CHO-K1细胞的培养、转染、筛选和放大工艺非常成熟。
03. 案例分享:抗体稳转株筛选实战
在本案例中,我们通过PvuI线性化质粒、电转CHO细胞、L-MSX筛选和高通量ELISA鉴定,成功获得一株表达量达0.8 g/L、活性优良(EC50=0.004)的稳转克隆2B1。该细胞株经Fed-batch培养验证,表现出良好的生长稳定性和表达一致性。
质粒线性化:使用PvuI酶切,经磁珠纯化后获得高纯度线性化片段;
电转与筛选:电转后使用含L-MSX的CD CHO培养基筛选阳性池;
ELISA阳性克隆筛选:鉴定出80%以上为阳性克隆,其中2B1克隆表达量最高;
ELISA 检测稳转株抗体活性图
Fed-batch培养:通过优化补料策略,最终表达量达到0.8 g/L;
2B1 补料后表达不同天数的 SDS-PAGE 电泳图
活性验证:稳转株抗体活性(EC50=0.004)与瞬转株(EC50=0.003)相当,表明稳转株具有良好的功能活性。
ELISA 检测稳转和瞬转表达 Flag 抗体的活性
结果表明,该稳转株不仅表达量高,且抗体结构完整、活性良好,适用于后续放大生产。
泓迅生物稳转细胞株筛选服务
泓迅生物提供一系列细胞稳转株的构建和筛选服务,用于全长抗体及抗体片段、Fc融合蛋白、多种细胞表面受体、胞质和分泌蛋白等重组蛋白/抗体的稳定及规模化生产。
- CHO1.0稳转载体,配合嘌呤霉素+MTX筛选系统。
- 从基因合成到筛选,提供全流程服务。
- 高效稳定转染及Pool筛选。
- 可对重组蛋白/抗体全长或片段进行个性化表达。
为什么选择泓迅
泓迅科技作为合成生物学赋能技术的领导者之一,建立了全面的抗体工程一站式服务平台,提供基于抗体“读”(测序&设计)-“写”(合成&表达)一“编”(亲和力成熟&人源化&耦连)的全方位技术服务,为科研院所和生物制药公司提供高效、高品质、高性价比的工程抗体及技术支持。
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