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An optimized protocol is presented for the generation of monoclonal antibodies based on the hybridoma technology. Mice were immunized with an immunoconjugate. Spleen cells were fused by PEG and an electric impulse with immortal myeloma cells. Antibody-producing hybridoma cells were selected by HAT and antigen-specific ELISA screening.
Monoclonal antibodies are universal binding molecules and are widely used in biomedicine and research. Nevertheless, the generation of these binding molecules is time-consuming and laborious due to the complicated handling and lack of alternatives. The aim of this protocol is to provide one standard method for the generation of monoclonal antibodies using hybridoma technology. This technology combines two steps. Step 1 is an appropriate immunization of the animal and step 2 is the fusion of B lymphocytes with immortal myeloma cells in order to generate hybrids possessing both parental functions, such as the production of antibody molecules and immortality. The generated hybridoma cells were then recloned and diluted to obtain stable monoclonal cell cultures secreting the desired monoclonal antibody in the culture supernatant. The supernatants were tested in enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) for antigen specificity. After the selection of appropriate cell clones, the cells were transferred to mass cultivation in order to produce the desired antibody molecule in large amounts. The purification of the antibodies is routinely performed by affinity chromatography. After purification, the antibody molecule can be characterized and validated for the final test application. The whole process takes 8 to 12 months of development, and there is a high risk that the antibody will not work in the desired test system.
A tecnologia de hibridoma apresentadas neste protocolo foi descrita pela primeira vez por Kohler e Milstein 1 em 1975 e, com exceção de algumas melhorias técnicas, do processo principal não mudou dramaticamente durante os últimos 40 anos 2. O objectivo do presente protocolo é a explicar uma estratégia mais adequada a imunização, um método padrão para a geração de anticorpos monoclonais, e um exemplo de um método de validação (ELISA).
Os anticorpos são ferramentas incrível e contribuem para uma grande variedade de abordagens tecnológicas, tais como citometria de fluxo, separação de células magnético, ou imunofluorescência, bem como para possibilidades de diagnóstico e terapêuticas para o controlo e tratamento da doença 3. A disponibilidade comercial de anticorpos monoclonais para os alvos desejados é demonstrada pela presença de mais de 24 bases de dados da web com diferentes quantidades de cerca de inúmeros anticorpos ou de produtos relacionados com o Anticorpo 4. Em 2015, ummoléculas ntibody eram parte de uma discussão internacional 5-7 devido a problemas graves na validação adequada e caracterização de anticorpos disponíveis comercialmente.
Pode ser difícil e caro para encontrar os anticorpos específicos para um antigénio alvo, e, muitas vezes, eles não têm a afinidade ou especificidade necessárias. Apesar de gerar um anticorpo ainda é demorado e requer pessoal qualificado para desenvolver e validar o anticorpo, produzindo um anticorpo individualmente poderia melhor do que comprar um.
Devido ao facto de a produção de anticorpos é demorada e exige experiência, foram desenvolvidos métodos alternativos para a produção de moléculas de ligação para superar estes problemas. O método alternativo mais utilizada é a produção recombinante de anticorpos de cadeia simples através de apresentação de fagos. Os genes para a região variável de ligação são extraídos a partir de células e combinado com a proteína de revestimento de um fago. os single cadeia é então expresso na superfície de uma bacteriófago e rastreados em vários passos panning 8. A produção de anticorpos de cadeia única é um pouco mais rápido, mas também requer um experimentalista especializado. As desvantagens de alguns anticorpos de cadeia simples recombinantes são fraca estabilidade e falta de aptidão para o diagnóstico in vitro. Na maioria dos testes de diagnóstico, um receptor de Fc para detecção é necessário, o que tem de ser adicionado a um anticorpo de cadeia única recombinante depois. Mais uma vez, esta é morosa e ainda mais complexa do que a técnica de hibridoma. Em diagnóstico in vitro, de anticorpos de comprimento completo monoclonal de ratinho e de coelho foram demonstradas para ser a melhor escolha.
Um dos principais passos na geração de anticorpos monoclonais deve ser feito antes que o trabalho começa no laboratório: o desenho do imunoconjugado. Questões que precisam ser abordadas são: Qual é a composição física do alvo na última application, e em que as matrizes estão presentes? Onde a concentração será o alvo tem na sua aplicação? Qual é a aplicação final, e quais são os requisitos que o anticorpo deve cumprir?
Ter sempre em conta que, se um fragmento de péptido linear é usado, tem também de ser linear, no epitopo final no alvo de escolha; caso contrário, o anticorpo não se ligarão. Claro que, independentemente do método de rastreio, os anticorpos podem ser seleccionadas para reconhecer diferentes formatos antigénicos em diferentes aplicações, mas este deve ser validado de forma muito precisa. Estas são as razões pelas quais o desenvolvimento de anticorpos e validação são tais processos ambiciosos.
A escolha do formato antigénico para a imunização é fundamental para o desenvolvimento de anticorpos e determina o sucesso ou a falha do presente processo. Uma vez que os ratinhos expressam um título de anticorpo necessário, as células do baço são isoladas e fundidas com células de mieloma. As linhas celulares de mieloma mais comuns paradesenvolvimento anticorpo monoclonal murino são X63-Ag 8.653 9 e Sp2 / 0-Ag 14 10 a partir de um / c estirpe de ratinhos Balb. As células são descendentes de um linfoma de células B malignas e foram selecionados porque eles não secretam qualquer de suas próprias cadeias pesadas ou leves. As células podem ser adaptadas a uma razão entre 1:10 e 10: 1 (em comparação com células de mieloma esplenócitos). Neste protocolo, as células foram adaptadas para uma proporção de 3: 1 e fundida por polietileno-glicol (PEG) e de electrofusão, de acordo com Stoicheva e Hui 11.
A fusão de células B e células de mieloma é um processo aleatório. Portanto, dois híbridos de linfócitos B ou duas células de mieloma pode ser gerada, mas esses híbridos não seriam capazes de sobreviver durante um longo período de tempo em cultura. As células passam por uma selecção de hipoxantina, aminopterina, e timidina (HAT), pelo que apenas as células de hibridoma fundidas podem sobreviver devido à possibilidade de utilizar a via de novo da síntese de pirimidina. Para a geração de monoclonal anticorpos, é necessário para obter uma linha de células proveniente de uma célula mãe. O monoclonalidade é assegurada por limitar as técnicas de diluição e a análise microscópica de crescimento celular. Os sobrenadantes da cultura de hibridoma são rastreados quanto à produção de anticorpos específicos, principalmente por meio de ELISA ou citometria de fluxo, e os melhores ligantes são seleccionados. Após cultura em massa e a purificação, a molécula de anticorpo pode, finalmente, ser caracterizado e validado para a aplicação desejada.
Balb / c ou ratinhos NMRI (Mus musculus) da nossa colónia de reprodução da Universidade de Potsdam (Potsdam, Germany) foram utilizados para a produção de anticorpos monoclonais. O trabalho animal foi conduzido de acordo com as diretrizes nacionais e internacionais relevantes. O estudo foi aprovado pelo Ministério Brandenburg do Meio Ambiente, Saúde e Defesa do Consumidor (referência V3-2347-A16-4-2012).
1. Preparação de imunoconjugados
2. Imunização de Animais
3. ELISA
4. Preparação de culturas de células de mieloma
5. Preparação de células alimentadoras
Fusão 6. celular
7. crioconservação de hibridomas
8. diluição limitante de anticorpos policlonais Os hibridomas
9. cultura de massa e purificação de anticorpos monoclonais
A Figura 1 mostra um exemplo do título do soro específico de antigénio para uma imunização realizados no laboratório. Nesta figura, o soro imune A e B foram titulados a partir de 1:50 até 1: 5.000.000, em comparação com um soro de um rato ingénuos. O antigénio foi revestido em fase sólida, e os anticorpos específicos foram detectados com um anticorpo Ig anti-ratinho de cabra conjugado com POD. Ambos os soros dos ratinhos imunizados apresentaram títulos sign...
A geração de anticorpos monoclonais por tecnologia de hibridoma requer uma análise epitopo intensa e detalhada, especialmente no que respeita à aplicação final, quando o anticorpo deve reconhecer o alvo. Este é muitas vezes subestimada pelos usuários e leva a anticorpos com performances fracas. O processo de fusão, é aleatória, o que significa que o resultado de hibridomas específicos é altamente dependente da proporção de células e a vitalidade neste ponto. Após diluição limitada, as células são mu...
The authors Pamela Holzlöhner and Katja Hanack are the co-founders of new/era/mabs GmbH, a company that offers the customized generation of monoclonal antibodies.
The authors acknowledge the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF, Grant No: 03IPT7030X, 03IPT703A, and 03IP703) for funding our projects, "Artificial immune reactions," "Camelid antibodies," and "Antibody technologies." We thank Prof. Burkhard Micheel for proofreading the manuscript and for the helpful comments.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
glutaraldehyde | Sigma Aldrich | G5882 | |
N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide (EDC) | Sigma Aldrich | 39391-10ML | |
Sulfo-GMBS | Perbio Science Germany | 22324 | |
ovalbumin | Sigma Aldrich | A5503 | |
bovine serum albumin | Sigma Aldrich | A2153 | |
keyhole limpet hemocyanin | Sigma Aldrich | H8283 | |
Falcon tubes 15 mL | Biochrom GmbH | P91015 | |
reaction vials, 1.5 mL | Carl Roth GmbH & C0.KG | CNT2.1 | |
hollow needle | Carl Roth GmbH & C0.KG | C724.1 | |
glass wool | Carl Roth GmbH & C0.KG | 6574.1 | |
Sephadex G25 coarse | Sigma Aldrich | GE-17-0034-02 | |
Freund´s adjuvant, complete | Sigma Aldrich | F5881-10ML | |
ELISA plates, 96 well | Greiner bio-one | 655101 | |
neonatal calf serum | Biochrom GmbH | S1025 | |
TipOne Tips 1000 µL | Starlab | S1111-2021 | |
Pipette tips 200 µL | Greiner bio-one | 739291 | |
HRP-conjugated goat-anti-mouse IgG antibody | Dianova | 115-035-003 | |
tetramethylbenzidine | Carl Roth GmbH & C0.KG | 6350.2 | |
Natriumdihydrogenphosphat | Carl Roth GmbH & C0.KG | K300.2 | |
peroxide/urea | |||
sulphuric acid | Carl Roth GmbH & C0.KG | 4623.3 | |
RPMI 1640 | Life technologies GmbH | 31870074 | |
L-glutamine | Carl Roth GmbH & C0.KG | HN08.2 | |
beta-mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M6250 | |
fetal calf serum | Invitrogen | 10270106 | |
TC-flask 25 cm2 | Peske GmbH | 86-V025 | |
TC-flask 75 cm2 | Peske GmbH | 86-V075 | |
ethanol, 96% | Carl Roth GmbH & C0.KG | P075.1 | |
cell strainer | VWR international | 734-0002 | |
Falcon tubes 50 mL | Biochrom GmbH | P91050 | |
PEG 8000 | Sigma Aldrich | 1546605 | |
electroporation cuvette, 2mm | Biodeal Handelsvertretung Edelmann e.K. | EKL2,25 | |
hypoxanthine | Sigma Aldrich | H9636-25G | |
azaserine | Sigma Aldrich | A4142 | |
thymidine | USB Europa GmbH | 22305 1 GM | |
TC-plates 96 well | Biochrom GmbH | P92696 | |
TC-plates 24 well | Biochrom GmbH | P92424 | |
cryotubes, 1mL | Sigma Aldrich | V7384-1CS | |
dimethylsulfoxid | Carl Roth GmbH & C0.KG | 4720.1 | |
protein A sepharose | Sigma Aldrich | P3391-1G | |
SDS sample loading buffer, Roti-Load 1 | Carl Roth GmbH & C0.KG | K929.1 | |
unstained protein ladder | BioRad Laboratories | 161-0363 | |
comassie brilliant blue R-250 | BioRad Laboratories | 161-0406 |
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