The research was supported by the University of Sydney. pVITRO1-Trastuzumab-IgG1/&#954; was a gift from Andrew Beavil (Addgene plasmid # 61883). We thank Tihomir S. Dodev for useful discussions regarding pVITRO1-Trastuzumab-IgG1/&#954;.

HINWEIS: Eine geeignete Säugetier-Expressionsvektor muss für dieses Protokoll verwendet werden. Hier wird ein einziges Konstrukt , das zwei Expressionskassetten verwendet wird (dh schweren und leichten Kette Ausdruck wird durch separate Promotoren gesteuert). Trastuzumab schweren und leichten Ketten wurden zuvor in den Vektor geklont. Dieser Vektor war ein Geschenk von Andrew Beavil, 13 durch eine nicht-for-Profit - Plasmid - Repository erhalten. 1. Wiederherstellung und Scale-up von Vektor-DNA HINWEIS: Die Vektor - DNA wurde als Weichagar Stichkultur in Escherichia coli XL-1 Blue Stamm erhalten; Vektor trägt Hygromycinresistenz. <ol><li> Legen Sie eine sterile Inokulation Stich- oder Schleife in den Weichagar der Stichkultur dann Streifen ein Luria Bertani (LB) Agar-Platte hergestellt mit 75 ug / ml für isolierte Kolonien Hygromycin. Die Platte bei 37 ° C für 18-24 Stunden. </li><li> Impfen eine einzige Kolonie in 5 ml Terrific Broth (TB) 75 &amp; mgr; g / ml Hygromycin enthält. IncuBATE die Kultur bei 37 ° C für 18 bis 24 Stunden mit 225 Umdrehungen pro Minute schütteln. </li><li> Verwenden Sie die Nacht-Kultur ein Glycerolstammlösung von Vektor-DNA herzustellen, indem man sanft in einem Kryoröhrchen und gefrier bei -80 ° C mit 200 &amp; mgr; l 80% Glycerin 800 ul Kultur mischen. <ol><li> 100 l der über Nacht - Kultur zu 100 ml TB mit 75 ug / ml Hygromycin in einem verwirrte Schüttelkolben (dh 1/1000 - Verdünnung). Inkubieren Sie die Kultur bei 37 ° C für 18 bis 24 Stunden mit 225 Umdrehungen pro Minute schütteln. </li></ol></li><li> Nachdem über Nacht Kultur, extrahieren und die DNA gemäß den Anweisungen des Herstellers von midi / maxi Vorbereitung Kit mit folgender Ausnahme zu reinigen; während der letzte Schritt, eluieren oder resuspendieren DNA mit Wasser (pH 7,0-8,5). </li><li> Überprüfen Konzentration und Reinheit der DNA wurde durch Absorptionsablesungen bei 260 und 280 nm dann DNA bei -20 ° C. HINWEIS: Optional (empfohlen): DNA-Sequenz unter Verwendung von Vektor-spezifische Primer Identität zu bestätigen. </li></ol> 2. Stabile Transfektion von HEK-293-Zellen <ol><li> HEK-293-Zellen (Suspensionszellen) nach Standardprotokollen in serumfreiem Medium, supplementiert mit 0,1% nichtionisches Tensid in Erlenmeyerkolben wachsen und zu warten. Pflegen bei 2 x 10 5 Zellen / ml und Subkultur jeden vierten Tag. Kulturzellen bei 37 ° C mit 5% CO 2 und 120 rpm Rotation. HINWEIS: Die Zellen sollten für nicht weniger als 4 Tagen in Kultur gewesen sein und nicht mehr als 4 Wochen vor der Transfektion. HEK-293-Zellen als Monoschichten in serumhaltigen Medien gezüchtet können auch für dieses Verfahren eingesetzt werden. </li><li> Am Tag vor der Transfektion seed HEK-293 - Zellen bei 3 x 10 5 Zellen / ml in Wells einer 12-Well - Platte in 2 ml Dulbeccos modifiziertem Eagle - Medium (DMEM) mit 10% hitzeinaktiviertem fötalem Rinderserum ( FBS). Am Tag der Transfektion überprüfen, dass die Zellen 80-90% Konfluenz erreicht haben </li><li> Verdünnen DNA und Polyethylenimin (PEI) separat in Transfektionsmedien dann zusammen mischen.<ol><li> Verdünnen 1,25 ug Vektor-DNA pro Vertiefung (15 &amp; mgr; g für 12 Wells) in 300 &amp; mgr; l Transfektionsmedien. Inkubieren bei Raumtemperatur für 5 min. </li><li> Verdünne 2,5 ul 1 mg / ml PEI - Lösung (30 &amp; mgr; l für 12 Vertiefungen, dh 1: 2 - Verhältnis von DNA zu PEI) in 300 &amp; mgr; l Transfektionsmedium. Inkubieren bei Raumtemperatur für 5 min. </li><li> In verdünnter DNA zu verdünnter PEI, vorsichtig mischen und für 15 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. </li></ol></li><li> Zugabe von 50 &amp; mgr; l DNA / PEI-Mischung tropfenweise zu jeder Vertiefung der Platte. Schaukeln Sie die Platte vorsichtig das Transfektionsgemisch dann legen Sie die Platte bei 37 ° C, 5% CO 2 für 24 Stunden zu verteilen. </li><li> In 50 ug / ml B pro Vertiefung Hygromycin und Rückplatte auf 37 ° C, 5% CO 2 für 10 Tage. HINWEIS: Mit dem 10. Tag, un-transfizierten Zellen werden von der Oberfläche der Platte sind gestorben und freistehend, während stabil transfizierten Zellen an der Platte lebens- und befestigt werden. </li><li> Ersetzen Sie die Medien in Brunnen mit1/4 Volumen Serum-freie Medien und 3/4 Volumen DMEM mit 10% FBS (dh 0,5 ml Serum-freien Medien + 1,5 ml DMEM = 7,5% endgültige Serumkonzentration) , ergänzt und für 4 Tage inkubiert. </li><li> Ersetzen Sie die Medien in den Vertiefungen mit 1/2 Volumen Serum-freie Medien und 1/2 Volumen DMEM , das mit 10% FBS (dh 1 ml Serum-freien Medien + 1 ml DMEM = 5% endgültige Serumkonzentration) und Inkubation für 4 Tage. </li><li> Ersetzen Sie die Medien in den Vertiefungen mit 3/4 Volumen Serum-freie Medien und 1/4 Volumen DMEM , das mit 10% FBS (dh 1,5 ml Serum-freien Medien + 0,5 ml DMEM = 2,5% endgültige Serumkonzentration) und Inkubation für 4 Tage. </li><li> Ersetzen Sie die Medien in den Vertiefungen mit 2 ml Serum-freien mit 0,1% nicht-ionisches Tensid (dh 0% endgültige Serumkonzentration) ergänzten Medium und Inkubation für 4 Tage. HINWEIS: Pflegen 50 ug / ml Hygromycin B selektiven Druck auf Zellen während der Serum-freie Adaption. Zellen angepasst serumfreien Medien von der Oberfläche der Vertiefungen trennen und i clustern kannn Suspension. Siehe Schritt 2.1 für Kulturbedingungen mit der zusätzlichen Aufschlag von 50 ug / ml Hygromycin B. </li><li> Mit einer Pipette vorsichtig mischen die Suspensionskulturen in der 12-Well-Platte und Pool-Zellen in einem separaten Röhrchen. <ol><li> Verwendung eines Hämocytometer, aufzuzählen gepoolt Zellen und Samen in 30 ml serumfreiem Medium in einem Erlenmeyerkolben bei 2 x 10 5 Zellen / ml. Kulturzellen bei 37 ° C mit 5% CO 2 und 120 rpm Rotation. Subculture und jeden vierten Tag erweitern. </li></ol></li><li> Weiterhin Kulturgröße erforderlich Zelldichte zu erweitern , auf 1 x 10 7 Zellen 10 zu erhalten Vials / Fläschchen zur Kryokonservierung in flüssigem Stickstoff. Einfrieren der Zellen in serumfreiem Medium, enthaltend 10% Dimethylsulfoxid (DMSO). HINWEIS: Die konditionierten Medien Antikörper enthalten, können bei jeder Subkultur geerntet werden Proteinproduktion zu bestätigen oder verwendet, um Reinigungsbedingungen zu optimieren. Zur Ernte konditionierten Medien und pflegen Zellen für Subkultur, Zentrifuge, die Kultur bei300 xg für 5 min, dann filter sterilisieren Überstand durch ein 0,22 um-Filter. Filtrierte Überstand bei 4 ° C für 1-2 Wochen und -20 ° C für die längerfristige Lagerung gehalten werden. </li></ol> 3. Große Antikörperproduktion von Batch überwuchern Kultur HINWEIS: Die Antikörperproduktion von Schritt folgt auf werden können 2,11 wo vorhandene Zellen auf die gewünschte Zelldichte auf der Charge überwuchern Kulturvolumen auf Basis erweitert werden eingerichtet werden. Andernfalls Zellen, die aus der Kryokonservierung aufgetauten wurden zu diesem Zeitpunkt beginnen, wenn auf eine geeignete Zelldichte und das Volumen expandiert. Verschiedene Kultur Ergänzungen können Antikörper zur Optimierung der Produktion verwendet werden; die Verwendung von Trypton zu erhöhen Antikörper Ausbeute in diesem Protokoll demonstriert. <ol><li> Samenzellen bei 2 x 10 5 Zellen / ml in 100 ml serumfreiem Medium in zwei Erlenmeyerkolben (Antikörper Ausbeuten aus un-supplementierten und nährstoff ergänzt Kulturen zu vergleichen). Kultur bei 37 ° C, 5% CO 2 </sub&gt; und 120 Umdrehungen pro Minute. </li><li> Nach 24 Stunden Trypton bis zu einer Endkonzentration von 0,5% bis nährstoff ergänzten Kultur hinzuzufügen. Abgleichen Volumen von un-ergänzten Kultur mit Serum-freien Medien. </li><li> Von Tag 8-Zellzahl der Kulturen täglich eine Zählkammer die Lebensfähigkeit der Zellen zu überwachen, ausführen. Ernte der Kulturüberstände, sobald die Lebensfähigkeit der Zellen weniger als 80%. <ol><li> Ernteüberstand durch Zentrifugation der Kulturen bei 3.000 xg für 15 min, dann filter sterilisieren den Überstand (enthaltend Antikörper) durch ein 0,22 um-Filter. Lagern Sie die Überstände bei 4 ° C (kurzfristig) oder einfrieren bei -20 ° C (langfristig). </li></ol></li></ol> 4. Reinigung der Antikörper durch Affinitätschromatographie unter Verwendung eines automatisierten Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) -System HINWEIS: Das folgende Verfahren kann in der Regel auf den meisten automatisierten Systemen angewendet werden. Die Reinigung kann bei Raumtemperatur oder bei 4 ° C durchgeführt werden (wenn FPLC-System wird in einem kühlen Raum aufbewahrt).Eine Reihe von Scouting-Tests durchgeführt werden, um die optimale Reinigungsbedingungen einschließlich geeigneter Säulenmatrix, Bindungspuffer, Elutionspuffer und pH-Wert zu identifizieren maximale Rückgewinnung von gereinigtem Antikörper aus konditionierten Medien zu gewährleisten (zur Übersicht siehe Abschnitt). Die optimalen Bedingungen sind abhängig von der Antikörper oder das Protein gereinigt wird. Aufreinigungen wurden auf einem automatisierten FPLC-System durchgeführt. Aufreinigungen wurden bei Raumtemperatur unter Verwendung einer 5 ml Protein A-Säule durchgeführt. <ol><li> Bereiten Sie die folgenden Puffer Reinstwasser mit und stellen Sie dann mit dem empfohlenen pH-Wert ein 0,22 um Filter filtriert durch. <ol><li> Vorbereitung 1 l Phosphat - gepufferter Salzlösung (PBS) pH 7,4 (Bindungspuffer) durch Vermischen der folgenden: 0,14 M NaCl, 0,0027 M KCl, 0,01 M Na 2 HPO 4 und 0,001 M KH 2 PO 4. Der pH-Wert, falls erforderlich, bevor die Puffer Filterung. </li><li> Bereiten 500 ml 0,1 M Glycin-HCl pH 2,7 (Elutionspuffer). Der pH-Wert vor den Buff Filterunger. </li><li> Vorbereitung 50 ml 1 M Tris pH 9,0 (Neutralisationspuffer). </li></ol></li><li> Stellen Sie sicher, alle Systemleistung und Kommunikationsverbindungen mit dem Computer hergestellt werden. Die Geräte müssen in der Software unter &quot;Systemsteuerung&quot; Modul sichtbar sein. Stellen Sie sicher, UV-Zelle bei 280 nm Wellenlänge eingestellt. Optional: Kalibrieren pH-Meter falls angeschlossen und verwendet werden. </li><li> Tauchen Einlassrohre von A, B und Probenpumpe in Reinstwasser, um das System zu waschen. Spülen Sie die Pumpen mit einer Spritze, wenn Luft in den Schlauch oder ein Verdacht auf Luft im System ist. Waschen Sie das System mit Wasser durch eine manuelle Bedienung über die Systemsteuerung oder über ein automatisiertes Verfahren. Beachten Sie, dass der Druck, Leitfähigkeit, UV280 Verfolgung und pH-Wert konsistent bleiben und dass die Druckgrenze für die Spalte nicht überschritten wird laut Herstellerangaben. HINWEIS: Abnormalitäten kann Luft oder Verstopfung im System anzuzeigen, dass, bevor Sie fortfahren angegangen werden sollte. </li><li> Bei dem System-Controller-Modul, starten Sie den Durchfluss, bei 1ml / min manuell über Pumpe A in jeder Last (unter Umgehung Probenschleife) oder (durch die Probenschleife) Position, um die Säule zu beginnen injizieren verbindet. Disconnect System Schlauch an der Spaltenposition Einlass und entfernen Sie den Stopfen mit dem Säuleneingang verbunden. <ol><li> Lassen Sie Wasser fließt aus dem System Schlauch tropfenweise auf der Oberseite der Kolonne dann schließen Sie den Systemschlauch an die Säule. Säuleneingang und Einlass Armatur mit Wassertropfen überfüllt sorgt für eine Verbindung frei von Luftblasen. </li></ol></li><li> Bringen Sie den Säulenausgang am stromabwärtigen Auslass und überprüfen alle Befestigungen fest angezogen sind. Mit der Säule jetzt an das System angeschlossen, nicht überschreiten Grenzwerte für maximale Druckgrenze und Fließgeschwindigkeit wie in Spalte Spezifikationen beschrieben. </li><li> Waschen Säule mit 5 Säulenvolumina (CV) Wasser. Falls erforderlich, weiterhin Spalte Wäsche bis UV280 Tracing stabilisiert hat. </li><li> Tauchen Einlassrohre von A in Bindungspuffer, B in Elutionspuffer und Probenpumpe in Bindungspuffer to das System in der richtigen Puffer ins Gleichgewicht. Füllen Sie die Einlassrohre mit Puffer PumpWash durch manuelle Bedienung verwendet wird. </li><li> In dem Modul der Software &quot;Method Editor&quot;, verwenden Sie die Methode Assistenten zur Einrichtung einer Affinitätschromatographie Methode für die Spalte, die verwendet werden soll. HINWEIS: Automatisierte FPLC Systeme kommen mit Methoden vorausgefüllt mit den empfohlenen Einstellungen (dh Fließgeschwindigkeit und Druckgrenze) und Stufen führen auf der Basis der Säule (Hersteller, Matrix und Größe) für die Reinigung ausgewählt. <ol><li> Verwenden Sie die folgenden Laufschritte für die Protein-A-Affinitätschromatographie: <ol><li> Äquilibrieren System mit 5 CV Bindungspuffer und sammeln Durchfluss in Abfallbehälter. </li><li> Last Probe auf die Säule (Volumen geladen werden angegeben wird manuell in dem Verfahren) und zu sammeln Durchflußleistung in einen separaten Behälter. </li><li> Wash-System mit 5 CV Bindungspuffer und Durchfluss in einen separaten Behälter zu sammeln. </li><li> Eluieren Säule mit 5 CV isocratic-Fraktionierung unter Verwendung von Elutionspuffer und gereinigte Antikörper Probe als Fraktionen von Fraktionssammler sammeln. </li><li> Äquilibrieren System mit 5 CV Bindungspuffer und sammeln Durchfluss in Abfallbehälter. </li></ol></li></ol></li><li> Sobald das Verfahren aufgebaut ist, geben das Volumen der konditionierten Medien auf die Säule aufgebracht werden, und das Verfahren zu speichern. HINWEIS: Die angegebene Volumen in dem Verfahren sollte 5-10 ml kleiner als das tatsächliche Volumen Einführung von Luft während des Probelaufs zu vermeiden. Das angegebene Volumen in diesem Protokoll verwendet 90-120 ml. </li><li> Tauchen Sie die Probenpumpenschlauch in das Gefäß die konditionierten Medien enthalten. </li><li> Bereiten Sie einen separaten Behälter Probe Durchfluss über den angegebenen Ablaufschlauch zu sammeln. Hinweis: Es ist wichtig, den Durchfluss in dem Fall ein Fehler auftritt, während des Laufs oder die Bindungskapazität der Säule zu sammeln, um den Durchfluss überschritten erfordert an der Säule oder der Reinigung r erneut angewendet werdenepeated. </li><li> Bereiten Sammelröhrchen in dem Fraktionssammler. 100 l Neutralisationspuffer pro 1 ml Fraktionsvolumen. Die FPLC-System automatisch die Fraktionen in den Sammelröhrchen eluieren. </li><li> Im Modul &quot;Systemsteuerung&quot; der Software, öffnen Sie das Verfahren ausgeführt werden. HINWEIS: Die Methode Lauf wird in einer Reihe von Seiten initiiert, die die Variablen des Verfahrens, Fraktionssammler-Setup und die Definition Ergebnis Dateinamen und den Speicherort einschliessen. </li><li> Klicken Sie auf Start, um den Lauf zu initiieren. Der Lauf kann in der &quot;Systemsteuerung&quot; Modul überwacht werden. </li><li> Bei der Beendigung der Reinigung beginnen, prüfen Sie das resultierende Chromatogramm in der &quot;Bewertung&quot; Modul in der Systemsoftware. </li><li> Kombinieren Sie alle Protein enthaltenden Fraktionen in einem separaten Röhrchen, Pufferaustausch und konzentrieren sich in PBS eine zentrifugale Filtervorrichtung mit 30 kDa Molekulargewicht unter Verwendung abgeschnitten. Führen Zentrifugationsschritte nach HerstellerAnleitung. </li><li> Messung der Antikörperkonzentration unter Verwendung von Bicinchoninsäure (BCA) gemäß den Anweisungen des Herstellers. </li><li> Wenn eine andere Reinigungslauf durchgeführt werden soll, Prime die Probenpumpenschlauch in Bindungspuffer und wiederholen Sie die Schritte 4,9-4,14. </li><li> Bei der Beendigung der Reinigung läuft, tauchen Einlassrohre von A, B und Probenpumpe in Reinstwasser und waschen Sie das System und die Säule, wie in Schritt 3 durchgeführt. </li><li> Versenken A, B und Probenpumpenschlauch in 20% Ethanol und wiederholen Waschverfahren für die Lagerung des Systems und Spalte. </li><li> Ziehen Sie die Spalte aus der nachgeschalteten Auslass und Spalten Stopper ersetzen, trennen Sie dann Spalte am Eingang und dem Stopfen verschließen, schließen Schlauch an das System. Lagern Sie die Säule bei 4 ° C. </li></ol>

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	<li>Nelson, A. L., Reichert, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+trends+for+therapeutic+antibody+fragments.">Development trends for therapeutic antibody fragments.</a> Nat Biotechnol. 27 (4), 331-337 (2009).</li><li>Drake, P. M., Rabuka, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+emerging+playbook+for+antibody-drug+conjugates:+lessons+from+the+laboratory+and+clinic+suggest+a+strategy+for+improving+efficacy+and+safety.">An emerging playbook for antibody-drug conjugates: lessons from the laboratory and clinic suggest a strategy for improving efficacy and safety.</a> Curr Opin Chem Biol. 28, 174-180 (2015).</li><li>Kontermann, R. E., Brinkmann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bispecific+antibodies.">Bispecific antibodies.</a> Drug Discov Today. 20 (7), 838-847 (2015).</li><li>Beck, A., Wurch, T., Bailly, C., Corvaia, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+and+challenges+for+the+next+generation+of+therapeutic+antibodies.">Strategies and challenges for the next generation of therapeutic antibodies.</a> Nat Rev Immunol. 10 (5), 345-352 (2010).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Food and Drug Administration. 22, (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> European Medicines Agency. 13, (2014).</li><li>Lopez-Morales, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+and+biological+characterization+of+a+biosimilar+trastuzumab.">Physicochemical and biological characterization of a biosimilar trastuzumab.</a> Biomed Res Int. 2015, 427235 (2015).</li><li>Jung, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+characterization+of+Remsima.">Physicochemical characterization of Remsima.</a> MAbs. 6 (5), 1163-1177 (2014).</li><li>Visser, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physicochemical+and+functional+comparability+between+the+proposed+biosimilar+rituximab+GP2013+and+originator+rituximab.">Physicochemical and functional comparability between the proposed biosimilar rituximab GP2013 and originator rituximab.</a> BioDrugs. 27 (5), 495-507 (2013).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+different+vector+designs+for+the+mammalian+expression+of+recombinant+IgG+antibodies.">A comparative study of different vector designs for the mammalian expression of recombinant IgG antibodies.</a> J Immunol Methods. 318 (1-2), 113-124 (2007).</li><li>Fitzgerald, K. D., Semler, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bridging+IRES+elements+in+mRNAs+to+the+eukaryotic+translation+apparatus.">Bridging IRES elements in mRNAs to the eukaryotic translation apparatus.</a> Biochim Biophys Acta. 1789 (9-10), 518-528 (2009).</li><li>Ho, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IRES-mediated+Tricistronic+vectors+for+enhancing+generation+of+high+monoclonal+antibody+expressing+CHO+cell+lines.">IRES-mediated Tricistronic vectors for enhancing generation of high monoclonal antibody expressing CHO cell lines.</a> J Biotechnol. 157 (1), 130-139 (2012).</li><li>Dodev, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tool+kit+for+rapid+cloning+and+expression+of+recombinant+antibodies.">A tool kit for rapid cloning and expression of recombinant antibodies.</a> Sci Rep. 4, 5885 (2014).</li><li>Walsh, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-translational+modifications+of+protein+biopharmaceuticals.">Post-translational modifications of protein biopharmaceuticals.</a> Drug Discov Today. 15 (17-18), 773-780 (2010).</li><li>Backliwal, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+vector+design+and+multi-pathway+modulation+of+HEK+293E+cells+yield+recombinant+antibody+titers+exceeding+1+g/l+by+transient+transfection+under+serum-free+conditions.">Rational vector design and multi-pathway modulation of HEK 293E cells yield recombinant antibody titers exceeding 1 g/l by transient transfection under serum-free conditions.</a> Nucleic Acids Res. 36 (15), 96 (2008).</li><li>Bebbington, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-level+expression+of+a+recombinant+antibody+from+myeloma+cells+using+a+glutamine+synthetase+gene+as+an+amplifiable+selectable+marker.">High-level expression of a recombinant antibody from myeloma cells using a glutamine synthetase gene as an amplifiable selectable marker.</a> Biotechnology (N Y). 10 (2), 169-175 (1992).</li><li>Kaufman, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coamplification+and+coexpression+of+human+tissue-type+plasminogen+activator+and+murine+dihydrofolate+reductase+sequences+in+Chinese+hamster+ovary+cells.">Coamplification and coexpression of human tissue-type plasminogen activator and murine dihydrofolate reductase sequences in Chinese hamster ovary cells.</a> Mol Cell Biol. 5 (7), 1750-1759 (1985).</li><li>Dalton, A. C., Barton, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Over-expression+of+secreted+proteins+from+mammalian+cell+lines.">Over-expression of secreted proteins from mammalian cell lines.</a> Protein Sci. 23 (5), 517-525 (2014).</li><li>Pham, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+gene+expression+in+HEK293+cells:+peptone+addition+posttransfection+improves+recombinant+protein+synthesis.">Transient gene expression in HEK293 cells: peptone addition posttransfection improves recombinant protein synthesis.</a> Biotechnol Bioeng. 90 (3), 332-344 (2005).</li><li>Pham, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+transient+transfection+of+serum-free+suspension-growing+HEK293+EBNA1+cells:+peptone+additives+improve+cell+growth+and+transfection+efficiency.">Large-scale transient transfection of serum-free suspension-growing HEK293 EBNA1 cells: peptone additives improve cell growth and transfection efficiency.</a> Biotechnol Bioeng. 84 (3), 332-342 (2003).</li><li>Yang, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addition+of+valproic+acid+to+CHO+cell+fed-batch+cultures+improves+monoclonal+antibody+titers.">Addition of valproic acid to CHO cell fed-batch cultures improves monoclonal antibody titers.</a> Molecular Biotechnology. 56 (5), 421-428 (2014).</li><li>Backliwal, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valproic+acid:+a+viable+alternative+to+sodium+butyrate+for+enhancing+protein+expression+in+mammalian+cell+cultures.">Valproic acid: a viable alternative to sodium butyrate for enhancing protein expression in mammalian cell cultures.</a> Biotechnol Bioeng. 101 (1), 182-189 (2008).</li><li>Jiang, Z., Sharfstein, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sodium+butyrate+stimulates+monoclonal+antibody+over-expression+in+CHO+cells+by+improving+gene+accessibility.">Sodium butyrate stimulates monoclonal antibody over-expression in CHO cells by improving gene accessibility.</a> Biotechnol Bioeng. 100 (1), 189-194 (2008).</li><li>Jordan, M., Wurm, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfection+of+adherent+and+suspended+cells+by+calcium+phosphate.">Transfection of adherent and suspended cells by calcium phosphate.</a> Methods. 33 (2), 136-143 (2004).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Dieses Protokoll beschreibt die Transfektion eine stabile Expression und Reinigung eines therapeutischen Antikörpers in HEK-293-Zellen. Eine stabile Expression von Antikörpergenen ist der erste Schritt eine Antikörper-produzierende Zelllinie für die Entwicklung und Herstellung eines therapeutischen Antikörpers bei der Erzeugung. Während Eizellen des chinesischen Hamsters (CHO-Zellen) die Expressionsplattform der Wahl für therapeutische Proteine ​​verbleiben, wird die HEK-293-Zelllinie Prominenz mit der Erkenn...

Der Erfolg von therapeutischen Antikörpern weiterhin erhebliche Investitionen in die Antikörperentwicklung zu fahren, als eine Welle der nächsten Generation Therapeutika beginnt. Der Antikörper - Markt wird erwartet , dass durch Antikörperfragmente 1, Antikörper-Wirkstoff - Konjugate 2, bispezifische Antikörper 3 und manipulierte Antikörper mit günstigen Eigenschaften 4 neu gestaltet werden. Eine andere Klasse pharmazeutischem Interesse zu gewinnen sind Biosimilars. Biosimilar-Antikörper sind &quot;sehr ähnlich&quot; replizieren Produkte eines therapeutischen Antikörper, der bereits die Zulassung erhalten hat. Eine vorgeschlagene Biosimilar muss mit dem Absender Antikörper in Bezug auf seine Struktur, Funktion, Tier Toxizität, klinische Sicherheit und Wirksamkeit, Pharmakokinetik beim Menschen (PK), Pharmakodynamik (PD) und Immunogenität 5, 6 vergleichbar sein. Die Zulassung rAtes von Biosimilar-Antikörper auf die endgültige Qualität des Produkts aufgrund der strengen Einschränkungen langsam. Die genauen Herstellungsverfahren, wie spezifische Zelllinien und Kulturbedingungen bis hin zu den letzten Verarbeitungsschritte können proprietäre bleiben. Was mehr ist, beinhaltet die Herstellung von Antikörpern inhärent einen Grad an Variabilität, die einen sehr ähnlichen Produkt zur Herstellung der Herausforderung hinzufügen. Eine umfassende physikalisch - chemischen und biophysikalischen Charakterisierung und Vergleich ist ziemlich schwierig, noch eine Reihe von Studien die Merkmale biosimilar Antikörper entstehen in der Literatur 7, 8, 9 demonstriert. einen therapeutischen Antikörper zu erzeugen beginnt mit Transfektion von Säugerwirtszellen mit einem Vektor, der die Gene für die jeweiligen Antikörper trägt. Vector Design, Zelllinie und Kulturbedingungen sind wichtige Überlegungen für die Ex-Einrichtungpression System. Die DNA-Sequenzen von Antikörpern aus Drug Bank (www.drugbank.ca), IMGT (www.igmt.org) oder Research-Publikationen einschließlich Patente bezogen werden. Beispielsweise ist die Sequenz von Trastuzumab erhältlich durch Drug Bank (DB ID: DB00072). Die Aminosäuresequenz der variablen Regionen können Gen-Design und die Optimierung für die Synthese in die gewünschten Wirtsspezies unterziehen. Es ist wichtig, für eine biosimilar Antikörper, der keine Modifikation der Aminosäuresequenz vorgenommen wird. Einmal synthetisiert, können Antikörpergene subkloniert in den entsprechenden Vektor der Wahl werden. Humane IgG-Antikörper bestehen aus zwei identischen schweren Ketten und zwei identischen leichten Ketten. Eng regulierte Expression beider Ketten 10 für eine optimale Produktion von heterologen IgG - Protein in Säugerzellen wesentlich. Intra- als auch Inter-Ketten-Disulfidbindungen, so ausgebildet und eine Reihe von post-translationalen Modifikationen werden müssen, werden inwährend der Proteinbiosynthese eingeführt. Eine Reihe von Vektoren zur Verfügung, die speziell zum Ausdruck Antikörpergene (siehe Tabelle der Materialien) entwickelt wurden. Diese Antikörper-spezifischen Vektoren Express in der Regel die konstanten Regionen für die schweren und leichten Ketten, so dass nur die variablen Regionen jeder Kette Klonen erfordern. Die Transfektion von Zellen mit zwei unabhängigen Konstrukte (Co-Transfektion) ist die am häufigsten verwendete Ansatz für die Bereitstellung von schweren und leichten Kette kodierenden Gene. Das heißt, jedes Gen mit seinem eigenen Promotor transkribiert und als getrennte Antikörperketten angetrieben, bevor sie in das endoplasmatische Retikulum montiert. Auf der anderen Seite haben Mehr cistronische Vektoren IRES (IRES) -Elemente eingebaut , das mit Übersetzung aus dem inneren Regionen der mRNA 11 erlaubt die Expression von mehreren Genen als eine einzelne mRNA - Transkripts zu ermöglichen. In diesem Fall werden die schwere und leichte Kette kodierenden Gene in einer arrang gekoppeltenement Coexpression beider Antikörperketten zu erreichen , 10, 12. Während transient transfizierten Zellen ausreichend Protein ergeben eine begrenzte Anzahl von Versuchen durchzuführen, stabil transfizierten Zelllinien, die höhere Ausbeuten liefern Selektion für Genom-Integration unterzogen wurden. Höhere Proteinmengen ermöglichen Entwicklung Assay in - vitro - Charakterisierung im Zusammenhang und kann einen Hinweis auf Antikörper Qualität als Gegenleistung für Downstream - Anwendungen wie klonalen Zelllinie und Blei Kandidatenauswahl bieten. Das Ziel dieses Artikels ist die stabile Expression und Reinigung eines therapeutischen Antikörpers in einem Säugerexpressionssystem zu beschreiben. Tatsächlich kann dieses Verfahren auf die Expression eines Antikörpers biosimilar angewendet werden. Das Verfahren kann für die anfängliche Charakterisierung von Antikörpern vor dem Fortfahren auf den kritischen, wenn auch zeitraubend Ste verwendet werdenps eines gewünschten Klon für größere Fertigungs identifizieren. Darüber hinaus kann dieses Verfahren verwendet werden, um andere Proteine ​​zu exprimieren und nicht nur Antikörper. Die folgende detaillierte Protokoll beschreibt die Expression therapeutischer Antikörper Trastuzumab. Diese besteht aus Zubereitung DNA des Vektors durch stabile Transfektion in HEK-293-Zelllinie und Reinigung von Antikörperprotein durch ein automatisiertes chromatographische Verfahren gefolgt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1730">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:348px;">pFUSE vector series</td>
			<td style="width:189px;">N/A</td>
			<td style="width:191px;">InvivoGen</td>
			<td style="width:1003px;">Heavy and light antibody genes expressed in separate vectors that require co-transfection.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mAbXpress vector series</td>
			<td>N/A</td>
			<td>ACYTE Biotech Pty Ltd.</td>
			<td>Heavy and light antibody genes expressed in separate vectors that require co-transfection. Refer to: Jones, M. L. et al. A method for rapid, ligation-independent reformatting of recombinant monoclonal antibodies. J Immunol Methods. 354 (1-2), 85-90, doi:10.1016/j.jim.2010.02.001, (2010).</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pVITRO1 vector</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Heavy and light antibody genes are each driven by a separate promoter in a single vector.&#160; Refer to: Dodev, T. S. et al. A tool kit for rapid cloning and expression of recombinant antibodies. Sci Rep. 4 5885, doi:10.1038/srep05885, (2014).</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">GS vector series</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>Multi-cistronic vector with heavy and light antibody genes co-expressed and translated as single transcript.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Multi-cistronic vector series 1</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Multi-cistronic vector with heavy and light antibody genes co-expressed and translated as single transcript. Refer to: Li, J. et al. A comparative study of different vector designs for the mammalian expression of recombinant IgG antibodies. J Immunol Methods. 318 (1-2), 113-124, doi:10.1016/j.jim.2006.10.010, (2007).</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Multi-cistronic vector series 2</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Multi-cistronic vector with heavy and light antibody genes co-expressed and translated as single transcript. Refer to: Ho, S. C. et al. IRES-mediated Tricistronic vectors for enhancing generation of high monoclonal antibody expressing CHO cell lines. J Biotechnol. 157 (1), 130-139, doi:10.1016/j.jbiotec.2011.09.023, (2012).</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">pVITRO1-Trastuzumab-IgG1/&#954;</td>
			<td>61883</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>Mammalian expression vector containing trastuzumab antibody genes with hygromycin resistance gene; pVITRO1-Trastuzumab-IgG1/&#954; was a gift from Andrew Beavil.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fast-Media Hygro Agar</td>
			<td>fas-hg-s</td>
			<td>Jomar Life Research</td>
			<td>Used to prepare low salt LB agar containing 75 &#181;g/ml hygromycin.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fast-Media Hygro TB</td>
			<td>fas-hg-l</td>
			<td>Jomar Life Research</td>
			<td>Used to prepare low salt TB broth containing 75 &#181;g/ml hygromycin.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glycerol, BioXtra, &#8805;99%</td>
			<td>G6279</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Prepare to 80% with water and autoclave. Store at room temperature.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Jestar 2.0/LFU Plasmid Maxi Kit</td>
			<td>G221020</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td>Plasmid Maxi Prep Kit; elute or resuspend DNA in water (pH 7.0-8.5).</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FreeStyle 293-F Cells</td>
			<td>R790-07</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>HEK-293 cell line adapted to suspension culture in serum-free media.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FreeStyle 293 Expression Medium</td>
			<td>12338-018</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>Serum-free media specially formulated for maintaing 293-F cell line and high protein expression.</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">Kolliphor P188</td>
			<td>K4894</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Non-ionic surfactant; pluronic F-68; prepare to 10% in water and filter-sterilize using 0.22 &#956;m filter. Store at 4oC.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DMEM, high glucose&#160;</td>
			<td>11995-065</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Heat-Inactivated Foetal Bovine Serum</td>
			<td>10082-147</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:348px;">Polyethylenimine, Linear, MW 25,000&#160;</td>
			<td>23966</td>
			<td>Polysciences, Inc.</td>
			<td>Prepare to 1 mg/ml in water. Adjust to pH 7.0 with 1 M HCl (solution becomes clear) and filter-sterilize using 0.22 &#956;m filter. Store at -80oC until use.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">OptiPro SFM</td>
			<td>12309-050</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>Transfection formulated serum-free media</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hygromycin B Solution</td>
			<td>ant-hg-1</td>
			<td>Jomar Life Research</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dimethylsulphoxide (DMSO)</td>
			<td>AJA2225</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">Tryptone (casein peptone)</td>
			<td>LP0042B</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Prepare to 20% in PBS and filter-sterilize using 0.22 &#956;m filter. Store at 4oC.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Phosphate Buffered Saline (PBS) Tablets, pH 7.4, 100 ml</td>
			<td>09-2051-100</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HiTrap Protein A High Performance, 1 x 5 ml column</td>
			<td>GE17-0403-01</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">AKTApurifier 100</td>
			<td>28406266</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>Automated FPLC system, which can include a P-960 sample pump and Frac-920 fraction collector.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glycine-HCl</td>
			<td>G2879</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Citric Acid, monohydrate</td>
			<td>BIOC2123</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium Citrate, trisodium salt dihydrate&#160;</td>
			<td>BIOCB0035</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1 M Tris-HCl solution pH 9.0</td>
			<td>BIOSD8146</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Amicon Ultra Centrifugal Filters (30 MWCO)</td>
			<td>UFC803008/UFC903008</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>Used to buffer exchange and concentrate purified protein.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pierce Bicinchoninic Acid (BCA) Assay Kit</td>
			<td>23227</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">BLItz System</td>
			<td>45-5000</td>
			<td>fort&#233;BIO</td>
			<td>Instrument used for bio-layer interferometry (BLI) measurements.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Protein A biosensors</td>
			<td>18-5010</td>
			<td>fort&#233;BIO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acrylamide/Bisacrylamide (37.5:1), 40% solution</td>
			<td>786-502</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ammonium Persulfate (APS)</td>
			<td>AM0486</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TEMED</td>
			<td>AM0761</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Coomassie Brilliant Blue R-250</td>
			<td>786-498</td>
			<td>Astral Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Precision Plus Dual-Color Protein Standard</td>
			<td>1610374</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laboratory scale production and purification of a therapeutic antibody

Ensuring the successful production of a therapeutic antibody begins early on in the development process. The first stage is vector expression of the antibody genes followed by stable transfection into a suitable cell line. The stable clones are subjected to screening in order to select those clones with desired production and growth characteristics. This is a critical albeit time-consuming step in the process. This protocol considers vector selection and sourcing of antibody sequences for the expression of a therapeutic antibody. The methods describe preparation of vector DNA for stable transfection of a suspension variant of human embryonic kidney 293 (HEK-293) cell line, using polyethylenimine (PEI). The cells are transfected as adherent cells in serum-containing media to maximize transfection efficiency, and afterwards adapted to serum-free conditions. Large scale production, setup as batch overgrow cultures is used to yield antibody protein that is purified by affinity chromatography using an automated fast protein liquid chromatography (FPLC) instrument. The antibody yields produced by this method can provide sufficient protein to begin initial characterization of the antibody. This may include in vitro assay development or physicochemical characterization to aid in the time-consuming task of clonal screening for lead candidates. This method can be transferable to the development of an expression system for the production of biosimilar antibodies.

Stabile Produktion von Trastuzumab durch transfizierte HEK-293 - Zellen wurde unter Verwendung von bio-Schicht Interferometrie bestätigt (BLI) , wie in Abbildung 1 dargestellt. Eine IgG - Standardkurve wurde durch Messung der Bindungsrate zwischen einer IgG - Antikörper und Protein A - Standard Biosensor (1A) erzeugt wird . Der rohe Überstand - Probe wurde in ähnlicher Weise gemessen, dann seine Konzentration aus der Standardkurve (1B)</stron...

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Laboratory Scale Production and Purification of a Therapeutic Antibody

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines therapeutischen Antikörpers in einem Säugetier-Expressionssystem. Die beschriebenen Verfahren umfassen Herstellung von Vektor-DNA, stabile Transfektion und Serum-freie Adaption eines menschlichen Linie embryonalen Nieren-293-Zelle, von großen Kulturen und Reinigung unter Verwendung von Affinitätschromatographie eingerichtet.

Labormaßstab Herstellung und Reinigung eines therapeutischen Antikörpers

Ensuring the successful production of a therapeutic antibody begins early on in the development process. The first stage is vector expression of the ...

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Research

JoVE Journal

Biochemistry

17.2K Aufrufe.  University of Sydney.  Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines therapeutischen Antikörpers in einem Säugetier-Expressionssystem. Die beschriebenen Verfahren umfassen Herstellung von Vektor-DNA, stabile Transfektion und Serum-freie Adaption eines menschlichen Linie embryonalen Nieren-293-Zelle, von großen Kulturen und Reinigung unter Verwendung von Affinitätschromatographie eingerichtet. 

Serie: Laboratory Scale Production and Purification of a Therapeutic Antibody

Directed Protein Packaging within Outer Membrane Vesicles from Escherichia coli: Design, Production and Purification

An increasing interest in applying synthetic biology techniques to program outer membrane vesicles (OMV) are leading to some very interesting and unique applications for OMV where traditional nanoparticles are proving too difficult to synthesize. To date, all Gram-negative bacteria have been shown to produce OMV demonstrating packaging of a variety of cargo that includes small molecules, peptides, proteins and genetic material. Based on their diverse cargo, OMV are implicated in many biological processes ranging from cell-cell communication to gene transfer and delivery of virulence factors depending upon which bacteria are producing the OMV. Only recently have bacterial OMV become accessible for use across a wide range of applications through the development of techniques to control and direct packaging of recombinant proteins into OMV. This protocol describes a method for the production, purification, and use of enzyme packaged OMV providing for improved overall production of recombinant enzyme, increased vesiculation, and enhanced enzyme stability. Successful utilization of this protocol will result in the creation of a bacterial strain that simultaneously produces a recombinant protein and directs it for OMV encapsulation through creating a synthetic linkage between the recombinant protein and an outer membrane anchor protein. This protocol also details methods for isolating OMV from bacterial cultures as well as proper handling techniques and things to consider when adapting this protocol for use for other unique applications such as: pharmaceutical drug delivery, medical diagnostics, and environmental remediation.

Directed Protein Packaging within Outer Membrane Vesicles from Escherichia coli: Design, Production and Purification

A protocol for the production, purification, and use of enzyme packaged outer membrane vesicles (OMV) providing for enhanced enzyme stability for implementation across diverse applications is presented.

Regie Protein Verpackung innerhalb der äußeren Membran von Vesikeln<em&gt; Escherichia coli</em&gt;: Entwurf, Herstellung und Reinigung

An increasing interest in applying synthetic biology techniques to program outer membrane vesicles (OMV) are leading to some very interesting and unique ...

Forschung

Biochemie

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

New therapies are needed to treat Clostridium difficile infections that are a major threat to human health. The C. difficile metalloprotease PPEP-1 is a target for future development of inhibitors to decrease the virulence of the pathogen. To perform biophysical and structural characterization as well as inhibitor screening, large amounts of pure and active protein will be needed. We have developed a protocol for efficient production and purification of PPEP-1 by the use of E. coli as the expression host yielding sufficient amounts and purity of protein for crystallization and structure determination. Additionally, using microseeding, highly intergrown crystals of PPEP-1 can be grown to well-ordered crystals suitable for X-ray diffraction analysis. The methods could also be used to produce other recombinant proteins and to study the structures of other proteins producing intergrown crystals.

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

Proline-proline endopeptidase-1 (PPEP-1) is a secreted metalloprotease and promising drug-target from the human pathogen Clostridium difficile. Here we describe all methods necessary for the production and structure determination of this protein.

Produktion, Kristallisation und Strukturbestimmung<em&gt; C. difficile</em&gt; PPEP-1 über Microseeding und Zink-SAD

New therapies are needed to treat Clostridium difficile infections that are a major threat to human health. The C. difficile metalloprotease PPEP-1 is a ...

Expression, Purification, and Antimicrobial Activity of S100A12

Calgranulin proteins are important mediators of innate immunity and are members of the S100 class of the EF-hand family of calcium binding proteins. Some S100 proteins have the capacity to bind transition metals with high affinity and effectively sequester them away from invading microbial pathogens in a process that is termed "nutritional immunity". S100A12 (EN-RAGE) binds both zinc and copper and is highly abundant in innate immune cells such as macrophages and neutrophils. We report a refined method for the expression, enrichment and purification of S100A12 in its active, metal-binding configuration. Utilization of this protein in bacterial growth and viability analyses reveals that S100A12 has antimicrobial activity against the bacterial pathogen, Helicobacter pylori. The antimicrobial activity is predicated on the zinc-binding activity of S100A12, which chelates nutrient zinc, thereby starving H. pylori which requires zinc for growth and proliferation.

Here, we present a method to express and purify S100A12 (calgranulin C). We describe a protocol to measure its antimicrobial activity against the human pathogen H. pylori.

Expression, Reinigung und antimikrobielle Aktivität von S100A12

Calgranulin proteins are important mediators of innate immunity and are members of the S100 class of the EF-hand family of calcium binding proteins. Some ...

Method for Efficient Refolding and Purification of Chemoreceptor Ligand Binding Domain

Identification of natural ligands of chemoreceptors and structural studies aimed at elucidation of the molecular basis of the ligand specificity can be greatly facilitated by the production of milligram amounts of pure, folded ligand binding domains. Attempts to heterologously express periplasmic ligand binding domains of bacterial chemoreceptors in Escherichia coli (E. coli) often result in their targeting into inclusion bodies. Here, a method is presented for protein recovery from inclusion bodies, its refolding and purification, using the periplasmic dCACHE ligand binding domain of Campylobacter jejuni (C. jejuni) chemoreceptor Tlp3 as an example. The approach involves expression of the protein of interest with a cleavable His6-tag, isolation and urea-mediated solubilisation of inclusion bodies, protein refolding by urea depletion, and purification by means of affinity chromatography, followed by tag removal and size-exclusion chromatography. The circular dichroism spectroscopy is used to confirm the folded state of the pure protein. It has been demonstrated that this protocol is generally useful for production of milligram amounts of dCACHE periplasmic ligand binding domains of other bacterial chemoreceptors in a soluble and crystallisable form.

A procedure is presented for the refolding of the dCACHE periplasmic ligand binding domain of Campylobacter jejuni chemoreceptor Tlp3 from inclusion bodies and the purification to yield milligram quantities of protein.

Methode für effiziente Umfaltung und Reinigung des Chemorezeptor-Liganden-bindende Domäne

Identification of natural ligands of chemoreceptors and structural studies aimed at elucidation of the molecular basis of the ligand specificity can be ...

Purification and Reconstitution of TRPV1 for Spectroscopic Analysis

Polymodal ion channels transduce multiple stimuli of different natures into allosteric changes; these dynamic conformations are challenging to determine and remain largely unknown. With recent advances in single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) shedding light on the structural features of agonist binding sites and the activation mechanism of several ion channels, the stage is set for an in-depth dynamic analysis of their gating mechanisms using spectroscopic approaches. Spectroscopic techniques such as electron paramagnetic resonance (EPR) and double electron-electron resonance (DEER) have been mainly restricted to the study of prokaryotic ion channels that can be purified in large quantities. The requirement for large amounts of functional and stable membrane proteins has hampered the study of mammalian ion channels using these approaches. EPR and DEER offer many advantages, including determination of the structure and dynamic changes of mobile protein regions, albeit at low resolution, that might be difficult to obtain by X-ray crystallography or cryo-EM, and monitoring reversible gating transition (i.e., closed, open, sensitized, and desensitized). Here, we provide protocols for obtaining milligrams of functional detergent-solubilized transient receptor potential cation channel subfamily V member 1 (TRPV1) that can be labeled for EPR and DEER spectroscopy.

This article describes specific methods to obtain biochemical quantities of detergent-solubilized TRPV1 for spectroscopic analysis. The combined protocols provide biochemical and biophysical tools that can be adapted to facilitate structural and functional studies for mammalian ion channels in a membrane-controlled environment.

Reinigung und Wiederherstellung der TRPV1 für spektroskopische Analyse

Polymodal ion channels transduce multiple stimuli of different natures into allosteric changes; these dynamic conformations are challenging to determine ...

Transient Expression in Nicotiana Benthamiana Leaves for Triterpene Production at a Preparative Scale

The triterpenes are one of the largest and most structurally diverse families of plant natural products. Many triterpene derivatives have been shown to possess medicinally relevant biological activity. However, thus far this potential has not translated into a plethora of triterpene-derived drugs in the clinic. This is arguably (at least partially) a consequence of limited practical synthetic access to this class of compound, a problem that can stifle the exploration of structure-activity relationships and development of lead candidates by traditional medicinal chemistry workflows. Despite their immense diversity, triterpenes are all derived from a single linear precursor, 2,3-oxidosqualene. Transient heterologous expression of biosynthetic enzymes in N. benthamiana can divert endogenous supplies of 2,3-oxidosqualene towards the production of new high-value triterpene products that are not naturally produced by this host. Agro-infiltration is an efficient and simple means of achieving transient expression in N. benthamiana. The process involves infiltration of plant leaves with a suspension of Agrobacterium tumefaciens carrying the expression construct(s) of interest. Co-infiltration of an additional A. tumefaciens strain carrying an expression construct encoding an enzyme that boosts precursor supply significantly increases yields. After a period of five days, the infiltrated leaf material can be harvested and processed to extract and isolate the resulting triterpene product(s). This is a process that is linearly and reliably scalable, simply by increasing the number of plants used in the experiment. Herein is described a protocol for rapid preparative-scale production of triterpenes utilizing this plant-based platform. The protocol utilizes an easily replicable vacuum infiltration apparatus, which allows the simultaneous infiltration of up to four plants, enabling batch-wise infiltration of hundreds of plants in a short period of time.

Transient Expression in Nicotiana Benthamiana Leaves for Triterpene Production at a Preparative Scale

Transient heterologous expression of biosynthetic enzymes in Nicotiana benthamiana leaves can divert endogenous supplies of 2,3-oxidosqualene towards the production of new high-value triterpene products. Herein is described a detailed protocol for rapid (5 days) preparative-scale production of triterpenes and analogs utilizing this powerful plant-based platform.

Transiente Expression in Nicotiana Benthamiana Blätter für Triterpene Produktion im präparativen Maßstab

The triterpenes are one of the largest and most structurally diverse families of plant natural products. Many triterpene derivatives have been shown to ...

Large-scale Production of Recombinant RNAs on a Circular Scaffold Using a Viroid-derived System in Escherichia coli

With increasing interest in RNA biology and the use of RNA molecules in sophisticated biotechnological applications, the methods to produce large amounts of recombinant RNAs are limited. Here, we describe a protocol to produce large amounts of recombinant RNA in Escherichia coli based on co-expression of a chimeric molecule that contains the RNA of interest in a viroid scaffold and a plant tRNA ligase. Viroids are relatively small, non-coding, highly base-paired circular RNAs that are infectious to higher plants. The host plant tRNA ligase is an enzyme recruited by viroids that belong to the family Avsunviroidae, such as Eggplant latent viroid (ELVd), to mediate RNA circularization during viroid replication. Although ELVd does not replicate in E. coli, an ELVd precursor is efficiently transcribed by the E. coli RNA polymerase and processed by the embedded hammerhead ribozymes in bacterial cells, and the resulting monomers are circularized by the co-expressed tRNA ligase reaching a remarkable concentration. The insertion of an RNA of interest into the ELVd scaffold enables the production of tens of milligrams of the recombinant RNA per liter of bacterial culture in regular laboratory conditions. A main fraction of the RNA product is circular, a feature that facilitates the purification of the recombinant RNA to virtual homogeneity. In this protocol, a complementary DNA (cDNA) corresponding to the RNA of interest is inserted in a particular position of the ELVd cDNA in an expression plasmid that is used, along the plasmid to co-express eggplant tRNA ligase, to transform E. coli. Co-expression of both molecules under the control of strong constitutive promoters leads to production of large amounts of the recombinant RNA. The recombinant RNA can be extracted from the bacterial cells and separated from the bulk of bacterial RNAs taking advantage of its circularity.

Large-scale Production of Recombinant RNAs on a Circular Scaffold Using a Viroid-derived System in Escherichia coli

Here, we present a protocol to produce large amounts of recombinant RNA in Escherichia coli by co-expressing a chimeric RNA that contains the RNA of interest in a viroid scaffold and a plant tRNA ligase. The main product is a circular molecule that facilitates purification to homogeneity.

Großtechnische Produktion von rekombinanten RNAs auf einem kreisförmigen Gerüst mit einem Viroid-abgeleitete System bei Escherichia coli

With increasing interest in RNA biology and the use of RNA molecules in sophisticated biotechnological applications, the methods to produce large amounts ...

Expression and Purification of Nuclease-Free Oxygen Scavenger Protocatechuate 3,4-Dioxygenase

Single molecule (SM) microscopy is used in the study of dynamic molecular interactions of fluorophore labeled biomolecules in real time. However, fluorophores are prone to loss of signal via photobleaching by dissolved oxygen (O2). To prevent photobleaching and extend the fluorophore lifetime, oxygen scavenging systems (OSS) are employed to reduce O2. Commercially available OSS may be contaminated by nucleases that damage or degrade nucleic acids, confounding interpretation of experimental results. Here we detail a protocol for the expression and purification of highly active Pseudomonas putida protocatechuate-3,4-dioxygenase (PCD) with no detectable nuclease contamination. PCD can efficiently remove reactive O2 species by conversion of the substrate protocatechuic acid (PCA) to 3-carboxy-cis,cis-muconic acid. This method can be used in any aqueous system where O2 plays a detrimental role in data acquisition. This method is effective in producing highly active, nuclease free PCD in comparison with commercially available PCD.

Protocatechuate 3,4-dioxygenase (PCD) can enzymatically remove free diatomic oxygen from an aqueous system using its substrate protocatechuic acid (PCA). This protocol describes the expression, purification, and activity analysis of this oxygen scavenging enzyme.

Expression und Reinigung von Nuklease-freier Sauerstofffänger Protocatechuate 3,4-Dioxygenase

Single molecule (SM) microscopy is used in the study of dynamic molecular interactions of fluorophore labeled biomolecules in real time. However, ...

A Customizable Approach for the Enzymatic Production and Purification of Diterpenoid Natural Products

Diterpenoids form a diverse class of small molecule natural products that are widely distributed across the kingdoms of life and have critical biological functions in developmental processes, interorganismal interactions, and environmental adaptation. Due to these various bioactivities, many diterpenoids are also of economic importance as pharmaceuticals, food additives, biofuels, and other bioproducts. Advanced genomics and biochemical approaches have enabled a rapid increase in the knowledge of diterpenoid-metabolic genes, enzymes, and pathways. However, the structural complexity of diterpenoids and the narrow taxonomic distribution of individual compounds in often only a single species remain constraining factors for their efficient production. Availability of a broader range of metabolic enzymes now provide resources for producing diterpenoids in sufficient titers and purity to facilitate a deeper investigation of this important metabolite group. Drawing on established tools for microbial and plant-based enzyme co-expression, we present an easily operated and customizable protocol for the enzymatic production of diterpenoids in either Escherichia coli or Nicotiana benthamiana, and the purification of desired products via silica chromatography and semi-preparative HPLC. Using the group of maize (Zea mays) dolabralexin diterpenoids as an example, we highlight how modular combinations of diterpene synthase (diTPS) and cytochrome P450 monooxygenase (P450) enzymes can be used to generate different diterpenoid scaffolds. Purified compounds can be used in various downstream applications, such as metabolite structural analyses, enzyme structure-function studies, and in vitro and in planta bioactivity experiments.

Here we present easy to use protocols for producing and purifying diterpenoid metabolites through the combinatorial expression of biosynthetic enzymes in Escherichia coli or Nicotiana benthamiana, followed by chromatographic product purification. The resulting metabolites are suitable for various studies including molecular structure characterization, enzyme functional studies, and bioactivity assays.

Ein anpassbarer Ansatz für die enzymatische Produktion und Reinigung von Diterpenoid Naturprodukten

Diterpenoids form a diverse class of small molecule natural products that are widely distributed across the kingdoms of life and have critical biological ...

Cell-Free Production of Proteoliposomes for Functional Analysis and Antibody Development Targeting Membrane Proteins

Membrane proteins play essential roles in a variety of cellular processes and perform vital functions. Membrane proteins are medically important in drug discovery because they are the targets of more than half of all drugs. An obstacle to conducting biochemical, biophysical, and structural studies of membrane proteins as well as antibody development has been the difficulty in producing large amounts of high-quality membrane protein with correct conformation and activity. Here we describe a &#8220;bilayer-dialysis method&#8221; using a wheat germ cell-free system, liposomes, and dialysis cups to efficiently synthesize membrane proteins and prepare purified proteoliposomes in a short time with a high success rate. Membrane proteins can be produced as much as in several milligrams, such as GPCRs, ion channels, transporters, and tetraspanins. This cell-free method contributes to reducing the time, cost and effort for preparing high-quality proteoliposomes, and provides suitable means for functional analysis of membrane proteins, drug targets screening, and antibody development.

This protocol describes an efficient cell-free method for production of high-quality proteoliposome by bilayer-dialysis method using wheat cell-free system and liposomes. This method provides suitable means for functional analysis of membrane proteins, drug targets screening, and antibody development.

Zellfreie Produktion von Proteoliposomen für die funktionelle Analyse und Antikörperentwicklung gegen Membranproteine

Membrane proteins play essential roles in a variety of cellular processes and perform vital functions. Membrane proteins are medically important in drug ...