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单克隆抗体的制备

相关实验:单克隆抗体的制备

最新修订时间:

简介

通过细胞融合技术(如 PEG 诱导法)将产生单一抗体的一种免疫动物 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞,这种由单个克隆细胞产生的抗体分子称单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)。经 HAT 选择培养基的选择,只有融合成功的杂交瘤细胞(既具有骨髓瘤细胞无限增殖的能力,又具有免疫 B 淋巴细胞合成分泌特异性抗体的能力)才能继续生长,通过免疫学检测和单个细胞培养,最终获得既能产生单一抗体、又能不断增殖的杂交瘤细胞系。这种细胞经过扩大培养,再接种于小鼠腹腔,即可在其腹水中得到高效价的单克隆抗体。


杂交瘤技术制备单克隆抗体的步骤包括:抗原制备,动物免疫,免疫脾细胞和骨髓瘤细胞的制备,细胞融合,杂交瘤细胞的选择培养,杂交瘤细胞的筛选,杂交瘤细胞的克隆化,单克隆抗体的鉴定,分泌单克隆抗体杂交瘤细胞系的建立,单克隆抗体的制备。

原理

单克隆抗体的制备原理是利用 HAT 选择培养基,只有融合成功的杂交瘤细胞(既具有骨髓瘤细胞无限增殖的能力,又具有免疫 B 淋巴细胞合成分泌特异性抗体的能力)才能继续生长,通过免疫学检测和单个细胞培养,最终获得既能产生单一抗体、又能不断增殖的杂交瘤细胞系。


HAT 的筛选原理为:HAT 含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)、胸腺嘧啶核苷(T),正常细胞合成 DNA 有主路和旁路两条途径,氨基蝶呤(A)能阻断正常细胞 DNA 主路合成中二氢叶酸到四氢叶酸途径,所以只有能利用次黄嘌呤(H)和胸腺嘧啶核苷(T)进行旁路 DNA 合成的野生型细胞才能存活。骨髓瘤细胞系是经筛选出的基因突变缺陷型瘤细胞株,即次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷型(HGPRT-)或胸腺嘧啶核苷激酶缺陷型(TK-)。未融合的骨髓瘤细胞由于 DNA 合成主路被氨基蝶呤阻断,又不能利用旁路合成 DNA,所以不能继续生长存活;免疫动物的脾淋巴细胞在普通培养液中不能增殖而将自然死亡。而杂交瘤细胞由于含有来自亲代脾淋巴细胞的 HGPRT+的补偿,可利用次黄嘌呤合成 DNA 而能够克服氨基蝶呤的阻断,故杂交瘤细胞可大量繁殖而被筛选出。

材料与仪器

器材:


① 普通低速离心机


② 超净工作台


③ CO2 恒温培养箱


④ 倒置显微镜


⑤ 移液器


⑥ 灭菌眼科剪和小镊子


⑦ 细胞计数板、96 孔细胞培养板、灭菌 200 目滤网、直径 5 cm 灭菌平皿、10 cm 灭菌平皿、无菌尖吸管、10 ml 刻度离心管、50 ml 刻度离心管、一次性注射器


试剂:


① 材料:Balb/c 雌性小鼠(8~12 周龄)、骨髓瘤细胞系(SP2/0 细胞)


② 绒毛膜促性腺激素(免疫小鼠用)


③ RPMI-1640 培养液


④ HAT 培养液


⑤ HT 培养液


⑥ 台盼蓝染液


⑦ PEG-4000


⑧ 秋水仙素


⑨ 甲醇-冰醋酸


⑩ 吉姆萨染液

步骤

单克隆抗体制备的基本过程可分为如下几步:


(一)试剂配制


(1)完全培养液含 RPMI-1640 培养液 80 ml、小牛血清 20 ml、青霉素 10000 U、链霉素 10000 μg、谷氨酰胺 2 mmol/L,用 5.6% NaHCO3 调整 pH 至 7.2。


(2)HAT 选择培养基见本章基本方案 1。

(3)HT 培养液 HAT 培养液中不加氨基蝶呤即可。


(4)50% PEG 溶液称取一定量 PEG(M,= 4000)放入烧杯,高压灭菌 20 min,待冷却至 50~60℃ 时,加入等体积预热至 50 ℃ 的无菌培养液(RPMI-1640),混匀,调 pH 至 8.0。分装,每支 1 ml,于 4 ℃ 保存。用前置 37 ℃ 预温。最好现用现配。


(5)4% 台盼蓝母液 称取 4 g 台盼蓝,加少量蒸馏水研磨,用双蒸水定容至 100 ml,滤纸过滤,4 ℃ 保存。使用时用 PBS 稀释至 0.4%。


(6)弗氏完全佐剂(Freund's adjuvant)。


(二)小鼠的免疫


(1)将抗原(如绒毛膜促性腺激素)配成浓度为 10~100 μg/ml 的溶液,然后加等量的弗氏完全佐剂充分乳化。


(2)将 0.5 ml 上述乳化的佐剂抗原注射于 Balb/c 小鼠腹腔。


(3)2 周后再腹腔注射同量抗原加等量不完全弗氏佐剂。


(4)2~4 周后(一般在融合前 3~4 d)静脉注射 50~500 μg 不加佐剂的抗原以加强免疫。


(5)3 d 后颈椎脱臼法处死小鼠,用 75% 乙醇浸泡尸体 5 min。无菌条件下取出脾脏置于无菌平皿中,剔除周围的结缔组织,用无血清的培养液冲洗干净。用灭菌剪刀将脾脏充分剪碎,用玻璃组织匀浆器轻轻研磨成糊状,用 5~10 ml 无血清的 RPMI-1640 培养液制成细胞悬液。经灭菌 200 目滤网过滤入平皿中,制成脾细胞悬液,移入离心管。


(6)800 g 离心 5 min,弃上清液,用不含血清的 RPMI-1640 培养液清洗并离心 2 次。用 10 ml 完全 RPMI-1640 悬浮细胞,计数并用台盼蓝测活(应 > 80%),调整细胞浓度至(0.5~2)x108 个/ml,冰浴备用。


(三)骨髓瘤细胞准备


(1)用含 20% 小牛血清的 RPMI-1640 培养液扩大培养 SP2/0 细胞。


(2)于融合当天镜检选择生长旺盛、细胞形状规则、大小均匀、轮廓清晰的瘤细胞作融合用。


(3)收集瘤细胞,800 g 离心 5 min,弃上清液。用培养液清洗细胞 2 次,计数并用台盼蓝测活(应>95%),调整细胞浓度至(1~5)x105 个/ml。


(四)饲养层细胞的制备



在体外细胞培养中,单个或少数分散的细胞很难存活与繁殖,必须加入其他活细胞。因此,人们将这种加入的其他细胞称为饲养细胞。通常多用小鼠腹腔巨噬细胞。


(1)取 Balb/c 小鼠 1 只,颈椎脱白处死,用 75% 乙醇消毒腹壁。


(2)腹腔注射 5 ml HAT 培养液,轻揉腹部。


(3)抽取腹腔液(内含巨噬细胞),800 g 离心 5 min,弃上清液。用 HAT 培养液清洗 1 次,然后用 HAT 培养液调整细胞浓度至 2x105 个/ml。加于 96 孔培养板中,每孔 0.1 ml,置 37 ℃、5% CO2 培养箱中过夜,次日使用。


(五)细胞融合


(1)取 1~2 ml 骨髓瘤细胞和 10 ml 脾细胞于 50 ml 离心管中混合(脾细胞:骨髓瘤细胞为 4:1~10:1,多用 5:1),800 g 离心 5 min,尽可能地弃尽上清液(沉淀细胞尽量少含水分,以免使 PEG 稀释)。轻弹管底,使沉淀细胞略松动。置水浴锅中 37 ℃ 预温。


(2)取 1 ml 50% PEG(37 ℃ 预温),用滴管沿管壁逐滴缓慢加入,边加边轻轻用尖吸管吹打混匀,1 min 内加完。37 ℃ 静置 90 s。


(3)缓慢加入 20 ml 37 ℃ 预温的无血清的培养液(开始 1 ml 一定要缓慢逐滴加入,之后可以稍快,但动作一定要轻柔),以终止融合。轻轻温和混匀,以免破坏新形成的融合细胞。


(4)迅速以 800 g 离心 5 min,弃上清液。加 12 ml HAT 培养液,轻轻混匀后滴加于预先铺有饲养细胞层的 96 孔板中,每孔 50 μl,置 5% CO2 培养箱中 37 ℃ 孵育。


(六)融合细胞的选择性培养及杂交瘤细胞的筛选


(1)融合细胞培养 3 d 后,用倒置显微镜观察其生长情况。可观察到未融合的细胞开始死亡,细胞质中出现粗颗粒,细胞逐渐固缩破碎。杂交瘤细胞则开始成堆生长,并分裂增殖。


(2)间隔 2~3 d 观察 pH 值、污染及克隆生长等情况。动作要快,以防 pH 值和温度变化而影响克隆生长。自融合始,每隔 3~4 d 半量换 1 次 HAT 液,以补充营养和核酸合成旁路的原料(次黄嘌呤和胸腺嘧啶)。至第 10~14 d,以 HT 培养液逐步替代 HAT,进行半量换液。


(3)当细胞集落长至 1/5~1/3 孔时,收集上清液进行特异性抗体检测,选出杂交瘤细胞生长旺盛、抗体反应强的做克隆化培养。如阳性孔的细胞集落较大,可吸出一部分移入已加有巨噬细胞的培养瓶中继续培养,多余的细胞可冷冻保存起来。


(七)杂交瘤细胞的克隆化培养



(1)取杂交瘤细胞于刻度离心管中,计数活细胞。取细胞悬液 0.5 ml,加 HT 培养液至 5 ml,每次做 10 倍稀释,直至杂交瘤细胞的终浓度为 5~10 个/ml。取 0.1 ml 细胞悬液于预先铺有饲养层细胞的 96 孔板中(克隆前一天铺板),使每孔理论上含 0.5~1 个细胞。


(2)置 CO2 培养箱中培养,每 2~3 d 半量换液 1 次,隔日观察并记录细胞生长情况。约 9~10 d 检测培养液上清液。将分泌特异性抗体强的杂交瘤细胞再次挑出,按上述方法做第二次、第三次克隆化培养。一般当每孔平均有 1 个细胞时,大约有 37% 的孔有细胞生长。经 3 次克隆化的杂交瘤细胞其特异性抗体检出阳性率可达 100%。一般要求经 5 次以上的克隆化和连续 3 次特异性抗体检出阳性率为 100% 后,扩大培养,正式建株。


当细胞融合约 9~10 d,应逐孔检测特异性抗体,以便尽早发现阳性孔。若一次检测阴性时,可检测第二次、第三次,当然,如阳性克隆多,就不必如此。由于待测样品多,上清量少且抗体含量低,故检测的方法必须灵敏、快速、特异且可靠,这样才能在短时间内完成大量样品的测定。常用的方法有酶联免疫吸附试验(ELISA)、放射免疫试验(RIA)、血凝试验、免疫荧光试验等。

(八)杂交瘤细胞的鉴定


可采用染色体计数法进行杂交瘤细胞的鉴定,杂交瘤细胞的染色体数目接近两种亲本细胞即小鼠脾细胞的染色体数目(40 条)与 SP2/0 细胞的染色体数目(62~68 条)之和。在稳定分泌抗体的杂交瘤细胞系中,具有相同染色体数(众数)的细胞比例较高。通过染色体分析可以深入了解杂交瘤细胞的染色体众数在持续培养中的动态变化,从而更好地把握杂交瘤细胞分泌抗体的稳定性及克隆化培养的最佳时机。


(1)取杂交瘤细胞 1x105 个/ml,加入秋水仙素 0.2 μg/ml,37 ℃ 培养 2~4 h。


(2)取出后,以 1000 g 离心 8 min,弃上清液,加入 0.075 mol/L KCl 溶液 6~8 ml,立即用吸管将细胞团吹散打匀。室温下静置低渗处理 20 min。


(3)低渗处理细胞后,以 1000 g 离心 8 min,弃上清液,沿管壁加 6~8 ml 新配制的甲醇-冰醋酸(3:1)固定液,立即用吸管轻轻吹打混匀。静置固定 30 min。1000 g 离心 8 min,弃上清液。然后重复固定、离心 1 次。


(4)用新配制的甲醇-冰醋酸(1:1)固定液再固定 20 min 后,1000 g 离心 8 min,弃上清液。


(5)加适量(约 5 倍于细胞体积)的甲醇-冰醋酸(1:1)固定液,制成细胞悬液。滴片、自然干燥,吉姆萨染液染色,镜检并进行染色体计数。具有众数的细胞所占的比例愈高,细胞株分泌抗体的稳定性愈大。

注意事项

(1)本实验应用高纯度的 PEG,一般选择供气相色谱用的,使用前应做细胞毒试验。


(2)本实验应严格无菌操作,避免细菌、霉菌,特别是支原体的污染。


(3)用于杂交瘤的培养液多采用 RPMI-1640 和 DMEM 作为基础液。


(4)饲养层细胞(巨噬细胞)加入的量和时间对杂交瘤细胞的生长影响明显。应结合不同的抗原系统、不同的实验条件,通过反复实验而定。


(5)由于杂交瘤细胞集落中可混有不分泌抗体的克隆,且其生长速度快于分泌抗体的克隆,故应及早进行抗体检测和克隆化培养以鉴定。


(6)饲养层细胞通常选用小鼠胸腺细胞和小鼠腹腔细胞(主要含巨噬细胞)。常用小鼠的腹腔细胞,不仅可吞噬清除死亡细胞,而且可供给杂交瘤细必要的生长条件,但不能用激活的巨噬细胞。

来源:丁香实验

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