ニコティアナ・ベンタミアナで一過性発現するIgG融合タンパク質の製造

要約

ここでは、 ニコティアナベンタミアナでGFPに融合した組換えヒトIgGの発現、抽出、精製のための簡単な方法について説明します。このプロトコルはカラムクロマトグラフィーを利用する多数のタンパク質の精製および可視化に拡張することができる。さらに、このプロトコルは対人および仮想大学の教育研究所に適応可能であり、プロジェクトベースの探査を提供する。

要約

様々な感染性、代謝、自己免疫、新生物、および他の疾患の治療介入として抗体の需要が高く、組換え抗体産生のための効率的な方法を開発する必要性が高まっています。2019年現在、FDA承認モノクローナル抗体は70種類を超えており、指数関数的な成長の可能性があります。彼らの約束にもかかわらず、広範囲にわたる使用のための制限要因は、製造コストと複雑さです。潜在的に、植物は低コストで安全で、容易に拡張可能なタンパク質製造戦略を提供します。 ニコティアナベンタミアナ のような植物は、複雑な哺乳類タンパク質を正しく折りたたんで組み立てることができるだけでなく、哺乳類の細胞培養物と同様の重要な翻訳後修飾を追加することができます。本研究では、ヒトモノクローナル抗体に融合した天然GFPと酸性安定型の緑色蛍光タンパク質(GFP)を用いることで 、N.ベンタミアナ 植物からの一過性抗体の発現および精製プロセス全体を可視化することができた。実験の目的に応じて、ネイティブGFP融合は植物の発現段階での可視化を容易にし、酸安定性のGFP融合は下流処理中の視覚化を可能にする。このスケーラブルで簡単な手順は、わずか数個の小さな植物を使用して数日のうちに非常に純粋な抗体または抗体融合タンパク質のミリグラム量を生成するために、単一の研究者によって行うことができます。このような技術は、植物および他の発現系の両方で、あらゆる種類の抗体精製プロセスおよび潜在的に他の多くのタンパク質の可視化に拡張することができる。さらに、これらの技術は、仮想命令に利益をもたらし、分子生物学技術の経験を最小限に抑えた学部生によって教育研究室で実行され、実際のアプリケーションでプロジェクトベースの探査の基盤を提供します。

概要

業界の報告によると、米国で最も高く評価されている20種類の医薬品のうち13種類が生物学的製剤(タンパク質ベースの医薬品)であり、そのうち9薬が抗体であった。2019年時点で、様々な臨床開発段階で570以上の抗体(Ab)治療薬が^{1、2、3であった}。現在の世界のAbの売上高は1,000億米ドルを超え、モノクローナルAb(mAb)治療市場は2025^年1、4.4年までに最大3,000億米ドルを生み出す見込みです。このような高い需要と収益の増加が見込まれる中、研究者は、より高品質で低コストで、これまで以上に大きな規模でAb治療薬を生産する方法の開発に取り組んできました。植物ベースの発現系は、Ab治療薬^5,6の手頃な価格で大規模な製造のための伝統的な哺乳類細胞株に対していくつかの利点がある。植物におけるタンパク質治療の生産(「分子ファーミング」)は、伝統的な哺乳類細胞培養技術^7,8のように高価なバイオリアクター

プロトコル

1. N.ベンタミアナ植物の 栽培

1. トレイに土壌泥炭ペレットを置き、完全に膨張するために泥炭ペレットの上に熱い(〜40〜45°C)、以前に沸騰した水を注ぎます。ペレットを完全に拡張した後、ピンセットを使用して各泥炭ペレットに2-3 N.ベンタミアナ 種子を置きます。
2. トレイの底を覆うために約0.5を水に注ぎます。トレイにシード日を付けます。適切な量の肥料で毎日苗に水を与え続けます。肥料(水溶性万能植物食品)濃度は、一般的に2.5〜2.8 g/Lです。
3. 成長室に置かれたときにフミドームの上で皿を覆う。16時間の光周期と60%の相対湿度で、成長チャンバー内の播種泥のペレットを23〜25°Cに保ちます。
4. 1週間後、1つの苗だけで各ペレットを残して余分な植物を取り除きます。
5. 植物が2〜3週齢の場合は、各泥炭ペレットを水分制御土壌を含む個々のポットに移します。このデモンストレーションでは、ミラクルグロ水分制御ポッティング土壌を使用しました。
6. 1 g/L 肥料で毎日水。土壌を完全に乾燥させたままにしないでください。植物は、5〜6週齢のときに浸潤の準備ができています。

2. 浸潤用アグロバクテリウム</

結果

本研究は、組み換えタンパク質を作製し、下流プロセス全体にわたってそれらを可視化する簡単かつ迅速な方法を実証しています。N.ベンタミアナを用いて、規定されたプロトコルに従って、ここで説明する組換えタンパク質の産生は1週間以内に達成できる。植物の発現、抽出、精製の全体的なワークフローを図1に示します。2週齢の苗、4週齢の植物、および6週...

ディスカッション

このプロトコルは、N.ベンタミアナ植物で産生される任意の組換えAbまたは組換えタンパク質の視覚的検証に利用することができ、カラム精製目的で酸性環境への一時的な暴露を必要とするものである42、43、44。さらに、異なる発現系における他のタンパク質へのasGFPの融合は、実験的な可視化および教育のための有...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
5 mL syringe	any	N/A
50 mL syringe	any	N/A
Agar	SIGMA-ALDRICH	A5306
Blender with cups	any	N/A
Bromophenol blue	Bio-Rad	1610404
DTT (DL-Dithiothreitol)	MP BIOMEDICALS	219482101
EDTA (Ethylenedinitrilo)tetraacetic acid	SIGMA-ALDRICH	E-6760
Ethanol	any	N/A
Glycerol	G-Biosciences	BTNM-0037
Glycine	SIGMA-ALDRICH	G7126-500G
HCl (Hydrochloric acid)	EMD MILLIPORE CORPORATION	HX0603-4
Heating block	any reputable supplier	N/A
Jiffy-7 727 w/hole peat pellets	Hummert International	14237000
Kanamycin	Gold Biotechnology Inc	K-120-100
KCl (Potassium Chloride)	SIGMA-ALDRICH	P9541-500G
KH2PO4 (Potassium Phosphate)	J.t.baker	3248-05
KOH (Potassium Hydroxide)	VWR	BDH0262
Magnesium sulfate heptahydrate	SIGMA-ALDRICH	M2773
MES (2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid)	SIGMA-ALDRICH	M8250
Miracloth	Millipore	4 75855-1R
Moisture control potting mix	Miracle-Gro	755783
Na2HPO4 (Sodium Phosphate)	J.t.baker	3827-01
NaCl (Sodium Chloride)	Santa Cruz Biotechnology	sc-203274C
Nicotiana benthamiana seeds	any reputable supplier	N/A
PMSF (Phenylmethylsulfonyl Fluoride)	G-Biosciences	786-787
Polypropylene Column	any	N/A
Precision Plus Protein Dual Color Standards	Bio-Rad	1610394
Protein G resin	Thermo Fisher Scientific	20399
Rifampicin	Gold Biotechnology Inc	R-120-25
SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)	G-Biosciences	DG093
Sodium Ascorbate	SIGMA-ALDRICH	A7631-500G
Spectrophotometer	any reputable supplier	N/A
Titan3 0.75 µm glass fiber filter	ThermoScientific	40725-GM
Tray for peat pellets with dome	any	N/A
TRIS Base	J.t.baker	4109-02
Tris-HCl	Amresco	M108-1KG
Tryptone	SIGMA-ALDRICH	17221
UV lamp	any	N/A
Water Soluble All Purpose Plant Food	Miracle-Gro	2000992
Yeast extract	SIGMA-ALDRICH	9182