現(xiàn)在Bio-Rad公司推出的一種新型陣列式SPR生物傳感器技術(shù)有望徹底打破現(xiàn)有方法的各種瓶頸,做到較高通量的基礎(chǔ)上同時(shí)獲得濃度、親和力以及反應(yīng)動力學(xué)等相關(guān)數(shù)據(jù)。這種新型陣列式SPR生物傳感器叫ProteOn XPR36系統(tǒng)。如下圖所示,它具有可90°旋轉(zhuǎn)的6通道流動池,可在芯片上產(chǎn)生縱向或者橫向的通道各6條。首先,流動池旋轉(zhuǎn)成縱向,在縱向的6個(gè)通道里可以標(biāo)記最多6種不同的ligand在芯片上,隨后流動池旋轉(zhuǎn)90°變成橫向,流過6個(gè)analyte,當(dāng)analyte溶液接觸原先標(biāo)記的ligand時(shí)發(fā)生的相互作用即可被檢測并記錄下來。通過這樣的分析方式可以實(shí)現(xiàn)高通量平行分析。
使用ProteOn XPR36系統(tǒng)進(jìn)行抗體篩選和優(yōu)化,Bio-Rad公司給出了一個(gè)完全不同于傳統(tǒng)方法的新工作流程,如下圖所示。
第一步,橫向6個(gè)通道上標(biāo)記捕獲試劑,即可以和單抗結(jié)合的分子,如Anti-mouse IgG、Protein A/G等,如果篩選抗體Fab段,可以標(biāo)記Anti-(Fab’)2。標(biāo)記完成后,通道旋轉(zhuǎn)90°變成縱向,進(jìn)入第二步。
第二步是從細(xì)胞培養(yǎng)液中捕獲單抗,一次最多流過6個(gè)克隆。如果表達(dá)有單抗,儀器會顯示出一條向上的曲線,并且濃度越高,曲線上升得越快。如果定義了標(biāo)準(zhǔn)曲線,可以把濃度數(shù)值算出來。這一步完成后,抗體或抗體片段就結(jié)合在了捕獲試劑上。
第三步,通道再轉(zhuǎn)回橫向,流過5個(gè)不同濃度的抗原分子加一個(gè)緩沖液作為陰性對照。這一步可以得出下圖右下方所示的6幅動力學(xué)反應(yīng)曲線,分別代表6個(gè)克隆的單抗和抗原反應(yīng)的結(jié)果,我們可以據(jù)此計(jì)算出6個(gè)抗體和抗原的動力學(xué)數(shù)據(jù)和親和力常數(shù)。
第四步,用磷酸或pH2.0的甘氨酸溶液再生,把抗原連同抗體一塊兒從捕獲試劑上洗下來,為檢測下一批單抗做準(zhǔn)備。
按照這一流程,每個(gè)循環(huán)可以測定6個(gè)克隆的表達(dá)水平和動力學(xué)數(shù)據(jù)。當(dāng)所有克隆都檢測完畢后,我們可以繪制一張包含所有克隆的動力學(xué)分布圖,如下圖所示。
上圖縱坐標(biāo)代表解離速率常數(shù)(koff),橫坐標(biāo)代表結(jié)合速率常數(shù)(kon),斜線是等親和力線,也就是說分布在同一條等親和力線上的克隆親和力是一樣的。我們可以根據(jù)需要挑選特定區(qū)域內(nèi)的克隆,然后進(jìn)行抗體特性分析。
這一流程的好處是初步篩選得到大量的抗體信息,基本不需要再挑克隆進(jìn)行第二步篩選就可以直接把我們需要的克隆挑出來純化或者進(jìn)行進(jìn)一步分析,確定其亞型、抗原識別表位等。
有人也許會問一些問題,現(xiàn)在就這些問題回答如下:
1.這樣做一天能篩選多少克隆?
答:200個(gè)左右。這個(gè)數(shù)字聽起來似乎令人沮喪,但別忘了,這是包含大量信息的篩選,一步能頂傳統(tǒng)方法多步的工作,其實(shí)更省時(shí)間。
2.需要耗費(fèi)的捕獲試劑和抗原量很多嗎?
答:一點(diǎn)也不多,捕獲試劑大約消耗數(shù)微克,抗原消耗則需要根據(jù)篩選的克隆數(shù)來定,如果篩1000個(gè)克隆,抗原消耗通常不超過1毫克。
3.整個(gè)流程的成本高嗎?
答:一點(diǎn)也不高,只需一塊芯片就能完成上千克隆的篩選,和其它消耗加在一起的總成本只比ELISA高一點(diǎn)。如果考慮傳統(tǒng)方法篩選完成后可能還需測定動力學(xué)數(shù)據(jù),其實(shí)這樣做的成本會更低