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多克隆抗体的制备方法

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2.  抗原与填料的连接
这一步是整个纯化过程中最关键的一步,如果在这一步上有什么失误,建议你从step one重新开始吧。 首先要注意一点:常见的连接方法都基于抗原上的游离氨基或者巯基与活化后的beads的连接,因此体系中不应该有其它含有氨基或巯基的化合物,包括尿素、硫脲、盐酸胍、Tris、铵根离子、Beta-巯基乙醇等,如果有这些物质在体系中,应该首先设法除去。

 
溴化氰活化的琼脂糖与氨基化合物反应的机理如下:
 
环氧氯丙烷活化的琼脂糖与氨基化合物反应的机理如下:
 
连接反应进行的条件:

(1)Buffer体系。上述两个连接反应都应该在碱性环境下进行。pH宜在8-10之间,推荐使用Na2CO3-NaHCO3体系,pH尽量偏离蛋白的等电点,但不可高于10,否则填料很容易水解。pH也不能过低,否则抗原的氨基或巯基会被质子化,无法与beads结合。也可以考虑用其它的缓冲体系,但是绝对不可引入带有游离氨基或者巯基的化合物。为了防止蛋白类抗原的聚集,体系中还可以加入0.5M NaCl以提高盐离子浓度。

(2)蛋白质浓度。为了达到比较快而且比较彻底的反应,抗原浓度应尽量提高(也就是高中课本上讲的勒沙特列原理),但过高的浓度有可能造成聚集形成沉淀。一般推荐浓度是5-10 mg/ml。需要注意的是beads的承载量并没有这么大。用来连接的蛋白在buffer体系中必须完全溶解,如果不能溶解可以尝试加入去垢剂,多肽等小分子化合物可以用DMSO、DMF、二氧六环助溶。

(3)反应温度与时间。此反应可以在室温进行,一般来说,室温4小时反应足够完成,如果担心抗原降解,可以在4 ℃进行,需要过夜反应。

 
3.  连接效果的评估
有经验的同仁这一步基本可以不做,但是对于新手来说做了这一步心里更有谱一些。这个过程尽量用比较简单的实验来做比较好,推荐使用考马斯亮蓝法(Bradford法),但是体系中如果含有去垢剂,建议改用其它的方法(如BCA,Lowery、凯氏定氮法等),也可以取连接后的上清液(离心后)拿去做SDS-PAGE判断。确认连接没有问题后,以将体系转入柱子里除去连接后的液体,如果没有柱子,也可以用离心的方法进行,下同。

4.  多余位点的封闭
为了保证连接效率,beads的量通常是过量的,因此连接完后,beads上就有很多多余的空位点,如果不把它们封闭,那接下来的一步里就会与血清中的抗体结合,这样就会影响抗体得率。 含有氨基的小分子化合物都可以用来进行封闭,如尿素、Tris、乙醇氨、单一氨基酸,大分子物质是不适宜用来封闭的,因为它们的空间位阻会影响下一步中抗体与抗原的结合。封闭条件与连接条件基本类似。封闭完成后,除去封闭液,用PBS洗柱三次。

 
5.  抗血清与beads的结合
血清事先经过10000 g 离心5min,有条件的还可以通过0.45 um滤膜过滤。将血清用PBS稀释一倍,然后加入连好抗原的beads,密封好,4 ℃摇晃过液或者室温摇晃3至四小时,摇晃时最好能颠倒来回摇动,确保所有beads都能悬在液体中。室温孵育时间不宜过长,否则会引起非特异性吸附,同时影响抗体质量。

 
6.  非特异性结合的抗体的洗涤
第5步完成后,过柱或者离心去掉血清成份,用PBS洗涤三次。然后再用一个稍稍Harsh一点的体系去洗掉与抗原非特异性结合的蛋白,怎么样的体系算是比较Harsh呢? 一种是偏酸或偏碱一点的pH,可以加酸或加碱将PBS或生理盐水的pH调至偏酸(5.0)或偏碱(8.5)作为洗涤液,用10倍柱体积洗柱一次,也可以直接用150mM Gly,基本不用调pH就是pH=5.0了。另一种体系是高盐离子浓度,例如可以在PBS里加入NaCl至终浓度为1M,10倍柱体积洗涤一次。两种体系的本质都是减弱蛋白质分子间的作用力。

 
7.  洗脱
经过第6步的操作后,结合在柱上的抗体就非常纯了,同时那些亲和力弱的抗体也被洗掉,于是可以开始洗脱了。洗脱方法和上面的洗涤原理基本类似,只是条件更苛刻一点。通常用得比较多的办法是用pH 2.5左右的HCl(含150 mM NaCl)洗脱,也可以采用碱性洗脱液洗脱。洗脱有两种方式,一种是连续洗脱,另一种是不连续洗脱。前者是连续入加洗脱液,即时监控洗脱情况并随时决定收集目的抗体组分。不连续洗脱则是分批加入洗脱液,分批收集洗脱流出的成份,最后再对每一次收集的组分检测。如果用前一种方法,最好有一台紫外监测仪检测流出组分以便即时监控,后一种方法的检测则相对比较简单一些,只要是可以对蛋白质进行定量的方法都可以使用(如Bradford法、Lowery法、BCA法等都可以),总之就是越简单越好。洗脱过程尽里在低温完成,洗脱下的组分应该在冰盒上放置,洗脱下来后的成份应该立即调节pH至中性,调节pH应该使用缓冲液,而不应该直接使用强酸或强碱,Na2HPO4、Na2CO3和Tris等缓冲液是用来作为中和液的不错选择。需要指出的是,如果需要将抗体进行偶联荧光素或者酶的时候,就不能使用Tris作为中和液,否则会影响后面的边接效率。

8.  抗体的保存
抗体纯化完后,必须采取合适的保存,否则很容易就失去活性。

总的来说有这么几个方面需要注意:

(1)缓冲体系。纯化后的抗体必须处于一个相对接近体液的缓冲体系中,一般的PBS体系就足够了。注意不要引入高浓度的离子,尤其是金属离子。不要引入干扰抗体实验的离子或基团。

(2)防腐剂。为了防止抗体长菌,必须加入防腐剂,常见的防腐剂有:叠氮钠、硫柳汞、抗生素(庆大霉素)。叠氮钠的常用浓度是0.02%,硫柳汞和庆大霉素的常用浓度为0.01%,其中叠氮钠会抑制HRP酶活性,因此在需要偶联HRP酶的抗体中不能加这种防腐剂,而且叠氮钠会影响细胞色素氧化酶活性,会干扰机体的呼吸作用,因此操作时需要注意安全。 硫柳汞对儿童具有潜在毒性,使用时也应注意。

(3)稳定剂。向抗体中加入稳定剂可以大其稳定性,常见的稳定剂有多羟基类化合物(二元醇、三元醇等,如浓度为30%-50%的甘油、乙二醇)、二糖类物质(如蔗糖、海藻糖等)、氨基酸、蛋白质(如BSA等),如果抗体需要进行标记,则不可以加入氨基酸、BSA等保护剂。

(4)温度。长期不用时,抗体应该低温保存,一般采用-20 ℃保存。短期不用可以放在4 ℃,但不要超过一周。抗体绝对要避免反复冻融,前面提到的加入甘油等既可以起稳定作用,还可以起防冻的作用。如果有条件,可以把抗体进行冷冻干燥形成冻干粉,放在-80 ℃。如果抗体尚未纯化,直接以血清的方式保存在-20 ℃以下,也可以很好地保证其活性。

(5)浓度。和普通蛋白质一样,浓度越高就越利于保存。如果抗体浓度太低,可以采用超滤、protein A或Protein G(操作方法参考单抗纯化相关介绍)、透析袋等方式浓缩。超滤的方式操作简单,直接将抗体装入超滤管再进行离心即可。透析袋浓缩操作也比较简单,将PEG(分子量大于8000)配成50%左右的溶液,用合适孔径的透析袋装好抗体,然后放入PEG溶液中搅拌浓缩即可。关于Protein A或Protein G浓缩的方法将在单抗纯化相关页面讲述,需要指出的是这用这两种亲和柱浓缩的损失可能比较大。

(6)存储时间。抗体在-20 ℃并含有甘油的情况下可以存放数年至十几年(不要反复拿至温室)。在4 ℃存放的时间一般在一个月左右就可以有明显的效价变化。冷冻干燥的冻干粉低温可放置几十年。

2.  抗原与填料的连接
这一步是整个纯化过程中最关键的一步,如果在这一步上有什么失误,建议你从step one重新开始吧。 首先要注意一点:常见的连接方法都基于抗原上的游离氨基或者巯基与活化后的beads的连接,因此体系中不应该有其它含有氨基或巯基的化合物,包括尿素、硫脲、盐酸胍、Tris、铵根离子、Beta-巯基乙醇等,如果有这些物质在体系中,应该首先设法除去。

 
溴化氰活化的琼脂糖与氨基化合物反应的机理如下:
 
环氧氯丙烷活化的琼脂糖与氨基化合物反应的机理如下:
 
连接反应进行的条件:

(1)Buffer体系。上述两个连接反应都应该在碱性环境下进行。pH宜在8-10之间,推荐使用Na2CO3-NaHCO3体系,pH尽量偏离蛋白的等电点,但不可高于10,否则填料很容易水解。pH也不能过低,否则抗原的氨基或巯基会被质子化,无法与beads结合。也可以考虑用其它的缓冲体系,但是绝对不可引入带有游离氨基或者巯基的化合物。为了防止蛋白类抗原的聚集,体系中还可以加入0.5M NaCl以提高盐离子浓度。

(2)蛋白质浓度。为了达到比较快而且比较彻底的反应,抗原浓度应尽量提高(也就是高中课本上讲的勒沙特列原理),但过高的浓度有可能造成聚集形成沉淀。一般推荐浓度是5-10 mg/ml。需要注意的是beads的承载量并没有这么大。用来连接的蛋白在buffer体系中必须完全溶解,如果不能溶解可以尝试加入去垢剂,多肽等小分子化合物可以用DMSO、DMF、二氧六环助溶。

(3)反应温度与时间。此反应可以在室温进行,一般来说,室温4小时反应足够完成,如果担心抗原降解,可以在4 ℃进行,需要过夜反应。

 
3.  连接效果的评估
有经验的同仁这一步基本可以不做,但是对于新手来说做了这一步心里更有谱一些。这个过程尽量用比较简单的实验来做比较好,推荐使用考马斯亮蓝法(Bradford法),但是体系中如果含有去垢剂,建议改用其它的方法(如BCA,Lowery、凯氏定氮法等),也可以取连接后的上清液(离心后)拿去做SDS-PAGE判断。确认连接没有问题后,以将体系转入柱子里除去连接后的液体,如果没有柱子,也可以用离心的方法进行,下同。

4.  多余位点的封闭
为了保证连接效率,beads的量通常是过量的,因此连接完后,beads上就有很多多余的空位点,如果不把它们封闭,那接下来的一步里就会与血清中的抗体结合,这样就会影响抗体得率。 含有氨基的小分子化合物都可以用来进行封闭,如尿素、Tris、乙醇氨、单一氨基酸,大分子物质是不适宜用来封闭的,因为它们的空间位阻会影响下一步中抗体与抗原的结合。封闭条件与连接条件基本类似。封闭完成后,除去封闭液,用PBS洗柱三次。

 
5.  抗血清与beads的结合
血清事先经过10000 g 离心5min,有条件的还可以通过0.45 um滤膜过滤。将血清用PBS稀释一倍,然后加入连好抗原的beads,密封好,4 ℃摇晃过液或者室温摇晃3至四小时,摇晃时最好能颠倒来回摇动,确保所有beads都能悬在液体中。室温孵育时间不宜过长,否则会引起非特异性吸附,同时影响抗体质量。

 
6.  非特异性结合的抗体的洗涤
第5步完成后,过柱或者离心去掉血清成份,用PBS洗涤三次。然后再用一个稍稍Harsh一点的体系去洗掉与抗原非特异性结合的蛋白,怎么样的体系算是比较Harsh呢? 一种是偏酸或偏碱一点的pH,可以加酸或加碱将PBS或生理盐水的pH调至偏酸(5.0)或偏碱(8.5)作为洗涤液,用10倍柱体积洗柱一次,也可以直接用150mM Gly,基本不用调pH就是pH=5.0了。另一种体系是高盐离子浓度,例如可以在PBS里加入NaCl至终浓度为1M,10倍柱体积洗涤一次。两种体系的本质都是减弱蛋白质分子间的作用力。

 
7.  洗脱
经过第6步的操作后,结合在柱上的抗体就非常纯了,同时那些亲和力弱的抗体也被洗掉,于是可以开始洗脱了。洗脱方法和上面的洗涤原理基本类似,只是条件更苛刻一点。通常用得比较多的办法是用pH 2.5左右的HCl(含150 mM NaCl)洗脱,也可以采用碱性洗脱液洗脱。洗脱有两种方式,一种是连续洗脱,另一种是不连续洗脱。前者是连续入加洗脱液,即时监控洗脱情况并随时决定收集目的抗体组分。不连续洗脱则是分批加入洗脱液,分批收集洗脱流出的成份,最后再对每一次收集的组分检测。如果用前一种方法,最好有一台紫外监测仪检测流出组分以便即时监控,后一种方法的检测则相对比较简单一些,只要是可以对蛋白质进行定量的方法都可以使用(如Bradford法、Lowery法、BCA法等都可以),总之就是越简单越好。洗脱过程尽里在低温完成,洗脱下的组分应该在冰盒上放置,洗脱下来后的成份应该立即调节pH至中性,调节pH应该使用缓冲液,而不应该直接使用强酸或强碱,Na2HPO4、Na2CO3和Tris等缓冲液是用来作为中和液的不错选择。需要指出的是,如果需要将抗体进行偶联荧光素或者酶的时候,就不能使用Tris作为中和液,否则会影响后面的边接效率。

8.  抗体的保存
抗体纯化完后,必须采取合适的保存,否则很容易就失去活性。

总的来说有这么几个方面需要注意:

(1)缓冲体系。纯化后的抗体必须处于一个相对接近体液的缓冲体系中,一般的PBS体系就足够了。注意不要引入高浓度的离子,尤其是金属离子。不要引入干扰抗体实验的离子或基团。

(2)防腐剂。为了防止抗体长菌,必须加入防腐剂,常见的防腐剂有:叠氮钠、硫柳汞、抗生素(庆大霉素)。叠氮钠的常用浓度是0.02%,硫柳汞和庆大霉素的常用浓度为0.01%,其中叠氮钠会抑制HRP酶活性,因此在需要偶联HRP酶的抗体中不能加这种防腐剂,而且叠氮钠会影响细胞色素氧化酶活性,会干扰机体的呼吸作用,因此操作时需要注意安全。 硫柳汞对儿童具有潜在毒性,使用时也应注意。

(3)稳定剂。向抗体中加入稳定剂可以大其稳定性,常见的稳定剂有多羟基类化合物(二元醇、三元醇等,如浓度为30%-50%的甘油、乙二醇)、二糖类物质(如蔗糖、海藻糖等)、氨基酸、蛋白质(如BSA等),如果抗体需要进行标记,则不可以加入氨基酸、BSA等保护剂。

(4)温度。长期不用时,抗体应该低温保存,一般采用-20 ℃保存。短期不用可以放在4 ℃,但不要超过一周。抗体绝对要避免反复冻融,前面提到的加入甘油等既可以起稳定作用,还可以起防冻的作用。如果有条件,可以把抗体进行冷冻干燥形成冻干粉,放在-80 ℃。如果抗体尚未纯化,直接以血清的方式保存在-20 ℃以下,也可以很好地保证其活性。

(5)浓度。和普通蛋白质一样,浓度越高就越利于保存。如果抗体浓度太低,可以采用超滤、protein A或Protein G(操作方法参考单抗纯化相关介绍)、透析袋等方式浓缩。超滤的方式操作简单,直接将抗体装入超滤管再进行离心即可。透析袋浓缩操作也比较简单,将PEG(分子量大于8000)配成50%左右的溶液,用合适孔径的透析袋装好抗体,然后放入PEG溶液中搅拌浓缩即可。关于Protein A或Protein G浓缩的方法将在单抗纯化相关页面讲述,需要指出的是这用这两种亲和柱浓缩的损失可能比较大。

(6)存储时间。抗体在-20 ℃并含有甘油的情况下可以存放数年至十几年(不要反复拿至温室)。在4 ℃存放的时间一般在一个月左右就可以有明显的效价变化。冷冻干燥的冻干粉低温可放置几十年。
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