Summary

Generazione di Murine anticorpi monoclonali da ibridomi Tecnologia

Published: January 02, 2017
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Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

Il IBRIDOMA presentato in questo protocollo è stato descritto da Köhler e Milstein 1 nel 1975 e, ad eccezione di alcuni miglioramenti tecnici, la procedura principale non è cambiata radicalmente nel corso degli ultimi 40 anni 2. Lo scopo di questo protocollo è quello di spiegare una strategia più appropriata di immunizzazione, un metodo standard per la generazione di anticorpi monoclonali, e un esempio di un metodo di convalida (ELISA).

Gli anticorpi sono strumenti incredibili e contribuiscono ad una vasta gamma di approcci tecnologici, come la citometria a flusso, l'ordinamento delle cellule magnetiche, o immunofluorescenza, nonché alle opzioni diagnostiche e terapeutiche per il monitoraggio e il trattamento della malattia 3. La disponibilità commerciale di anticorpi monoclonali per il target desiderato è dimostrata dalla presenza di oltre 24 diversi database web con quasi innumerevoli quantità di anticorpi o prodotti anticorpi legati 4. Nel 2015, unmolecole ntibody facevano parte di un dibattito internazionale 5-7 a causa di seri problemi in una corretta validazione e caratterizzazione di anticorpi disponibili in commercio.

Può essere difficile e costoso trovare anticorpi specifici per un antigene bersaglio, e spesso, non hanno affinità o la specificità necessaria. Sebbene generando un anticorpo è ancora tempo e richiede personale specializzato per sviluppare e convalidare l'anticorpo, producendo un anticorpo singolarmente potrebbe meglio di acquistare uno.

A causa del fatto che la produzione di anticorpi richiede tempo e richiede esperienza, metodi alternativi per la produzione di molecole di legame sono state sviluppate per superare questi problemi. Il metodo alternativo più comunemente usato è la produzione ricombinante di anticorpi a catena singola con phage display. I geni per la regione di legame variabile vengono estratti dalle cellule e combinati con la proteina di rivestimento di un fago. i scatena ingle viene espresso sulla superficie di un batteriofago e proiettato in diversi passaggi panning 8. La produzione di anticorpi a catena singola è un po 'più veloce, ma richiede anche un abile sperimentatore. Gli svantaggi di alcuni anticorpi a catena singola ricombinanti sono scarsa stabilità e la mancanza di idoneità della diagnostica in vitro. Nella maggior parte dei test diagnostici, un Fc-recettore per il rilevamento è necessario, che deve essere aggiunto ad un anticorpo a catena singola ricombinante dopo. Di nuovo, questo richiede tempo e ancora più complessa rispetto alla tecnica ibridoma. Nella diagnostica in vitro, full-length monoclonale di topo e di coniglio anticorpi sono stati dimostrato di essere la scelta migliore.

Uno dei principali passi nella generazione di anticorpi monoclonali deve essere fatto prima che il lavoro in laboratorio inizia: il disegno del immunoconiugato. Le domande che devono essere affrontate sono: Qual è la composizione fisica del bersaglio nella Applicat finaleione, e le cui matrici sono presenti? Quale concentrazione target avere nella domanda? Qual è l'applicazione finale, e quali sono i requisiti che l'anticorpo deve soddisfare?

Sempre tener conto che se viene usato un frammento peptidico lineare, deve anche essere lineare nel epitopo finale nella destinazione di scelta; altrimenti, l'anticorpo non si legherà. Naturalmente, indipendentemente dal metodo di screening, anticorpi potrebbero essere selezionati per riconoscere diversi formati antigenici in diverse applicazioni, ma devono essere convalidati molto preciso. Queste sono le ragioni per le quali lo sviluppo di anticorpi e la convalida sono tali processi ambiziosi.

La scelta del formato antigenica per l'immunizzazione è fondamentale per lo sviluppo di anticorpi e determina il successo o il fallimento di questo processo. Una volta che i topi esprimono un rilevante titolo anticorpale, le cellule di milza sono isolati e fusi con cellule di mieloma. Le linee cellulari di mieloma più comunimurino lo sviluppo di anticorpi monoclonali sono X63-Ag 8,653 9 e Sp2 / 0-Ag 14 10 da una / c ceppo di topi Balb. Le cellule discendono da un linfoma a cellule B maligni e sono stati selezionati perché non secernono qualsiasi delle loro catene pesanti e leggere. Le cellule possono essere adattati ad un rapporto compreso tra 1:10 e 10: 1 (splenociti contro cellule di mieloma). In questo protocollo, le cellule sono state adattate ad un rapporto di 3: 1 e fuse da polietilenglicole (PEG) e elettrofusione, secondo Stoicheva e Hui 11.

La fusione di cellule B e cellule di mieloma è un processo casuale. Pertanto, ibridi di due B linfociti o due cellule di mieloma potrebbero essere generati, ma questi ibridi non sarebbero in grado di sopravvivere per un lungo tempo di coltura. Le cellule subiscono una selezione ipoxantina, aminopterina e timidina (HAT), per cui solo le cellule di ibridoma fuse possono sopravvivere grazie alla possibilità di utilizzare il percorso de novo di sintesi delle pirimidine. Per la generazione di monanticorpi oclonal, è necessario ottenere una linea cellulare proveniente da una cellula madre. Il monoclonalità è garantita limitando le tecniche di diluizione e l'analisi microscopica della crescita cellulare. I sovranatanti di ibridoma sono proiettati per la produzione di anticorpi specifici, per lo più da ELISA o citometria a flusso, e le migliori leganti sono selezionati. Dopo cultura di massa e la purificazione, la molecola anticorpo può infine essere caratterizzata e convalidato per l'applicazione desiderata.

Protocol

Balb / c o topi NMRI (Mus musculus) dalla nostra colonia riproduttiva presso l'Università di Potsdam (Potsdam, Germania) sono stati utilizzati per la produzione di anticorpi monoclonali. Il lavoro animale è stato condotto in base alle pertinenti linee guida nazionali ed internazionali. Lo studio è stato approvato dal Ministero del Brandeburgo Ambiente, salute e protezione dei consumatori (numero di riferimento V3-2347-A16-4-2012). 1. Preparazione di immunoconiugati …

Representative Results

La Figura 1 mostra un esempio del titolo sierico antigene-specifica per una vaccinazione effettuata in laboratorio. In questa figura, i sieri immuni A e B sono stati titolati da 1:50 a 1: 5.000.000 rispetto a un siero di un mouse naif. L'antigene è stato rivestito sulla fase solida e gli anticorpi specifici sono stati rilevati con una capra POD-coniugato anticorpo anti-topo Ig. Entrambi i sieri dei topi immunizzati mostrato una significativamente maggiore titolo ant…

Discussion

La generazione di anticorpi monoclonali di IBRIDOMA richiede un'analisi intensa e dettagliata epitopo, soprattutto per quanto riguarda l'applicazione finale, quando l'anticorpo dovrebbe riconoscere il bersaglio. Questo è spesso sottovalutata dagli utenti e conduce agli anticorpi con prestazioni deboli. Il processo di fusione è sempre casuale, il che significa che il risultato di ibridomi specifici è fortemente dipendente dal rapporto cellulare e la vitalità a questo punto. Dopo diluizione limitata, le ce…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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.

Materials

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

Referencias

  1. Köhler, G., Milstein, C. Continous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature. 7 (256), 495-497 (1975).
  2. Hanack, K., Messerschmidt, K., Listek, M., Böldicke, T. Antibodies and Selection. Protein Targeting Compounds. , 11-22 (2015).
  3. Walsh, G. Biopharmaceutical benchmarks. Nat Biotechnol. 32 (10), 992-1000 (2014).
  4. Pauly, D., Hanack, K. How to avoid pitfalls in antibody use. F1000 Res. 7 (4), 691-698 (2015).
  5. Bradbury, A., Plückthun, A. Reproducibility: Standardize antibodies used in research. Nature. 5 (518), 27-29 (2015).
  6. Polakiewicz, R. D. Antibodies: The solution is validation. Nature. 26 (518), 483 (2015).
  7. Baker, M. Antibody anarchy: A call to order. Nature. 26 (527), 545-551 (2015).
  8. Smith, G. P. Filamentous fusion phage: novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface. Science. 228 (4705), 1315-1317 (1985).
  9. Kearney, J. F., Radbruch, A., Liesegang, B., Rajewsky, K. A new mouse myeloma cell line that has lost immunoglobulin expression but permits the construction of antibody-secreting hybrid cell lines. J Immunol. 123 (4), 1548-1550 (1979).
  10. Shulman, M., Wilde, C. D., Köhler, G. A better cell line for making hybridomas secreting specific antibodies. Nature. 16 (276), 269-270 (1978).
  11. Stoicheva, N. G., Hui, S. W. Electrically induced fusion of mammalian cells in the presence of polyethylene glycol. J Membr Biol. 141 (2), 177-182 (1994).
  12. Osterhaus, A. D., Uytdehaag, A. G. Current developments in hybridoma technology. Tijdschr Diergeneeskd. 15 (110), 835-839 (1985).
  13. Migneault, I., Dartiguenave, C., Bertrand, M. J., Waldron, K. C. Glutaraldehyde: behavior in aqueous solution, reaction with proteins, and application to enzyme crosslinking. Biotechniques. 37 (5), 798-802 (2004).
  14. Vitetta, E. S., Baur, S., Uhr, J. W. Cell Surface Immunoglobulin II. Isolation and characterization of immunoglobulin from mouse splenic lymphocytes. Journal of experimental medicine. 134, 242-264 (1971).
  15. Laemmli, U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227 (5259), 680-685 (1970).
  16. Browne, S. M., Al-Rubeai, M. Selection methods for high-producing mammalian cell lines. Trends Biotechnol. 25 (9), 425-432 (2007).
  17. Holmes, P., Al-Rubeai, M. Improved cell line development by a high throughput affinity capture surface display technique to select for high secretors. J Immunol Methods. 19 (230), 141-147 (1999).
  18. Weaver, J. C., McGrath, P., Adams, S. Gel microdrop technology for rapid isolation of rare and high producer cells. Nat Med. 3 (5), 583-585 (1997).
  19. Messerschmidt, K., Hempel, S., Holzlöhner, P., Ulrich, R. G., Wagner, D., Heilmann, K. IgA antibody production by intrarectal immunization of mice using recombinant major capsid protein of hamster polyomavirus. Eur J Microbiol Immunol. 2 (3), 231-238 (2012).
  20. Listek, M., Micheel, B., Hanack, K. Biomoleküle freisetzende zelle und deren selektion mittels eines oberflächenproteins. neweramabs GmbH. , (2014).

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Holzlöhner, P., Hanack, K. Generation of Murine Monoclonal Antibodies by Hybridoma Technology. J. Vis. Exp. (119), e54832, doi:10.3791/54832 (2017).

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