抗体对生物和医学研究至关重要。然而,自2015年初以来,抗体行业的状况一直被描述为处于一种再现性危机.主要问题之一是一抗的不恰当定性。卫生研究18新利官网多久了行业充斥着各种抗体对同一免疫制剂(抗原)的敏感性、特异性和反应性的差异验证数据。除了少量的检测,如DNA测序,许多供应商和制造商没有一个明确的质量保证过程用于验证其基于抗体的产品,如商业分析抗体和/或治疗。

这种数据验证的不一致性会耗费研究人员的时间和金钱,在某些极端情况下,还会影响他们的项目。在一个自然文章2015年,Andrew Bradbury和Andreas Plückthun估计,仅在美国,就有8亿美元花费在抗体上,其中一半用于错误验证的抗体,导致冗长的故障排除和重要研究的延误。最显著的之一例子到目前为止,一个研究小组希望开发一种针对一种新的卵巢癌预后标志的诊断分析方法,CUZD1

他们订购了一个包含针对他们标记物的抗体的试剂盒来验证他们的分析,并花了两年的研究工作,数千个患者样本和50万美元进行额外的实验,才意识到试剂盒的抗CUZD1实际上是反CA125这是一种针对另一种卵巢癌预后标记物的抗体,已经进入了诊断市场。如果研究人员在进行实验之前对正确的抗原进行测试,询问供应商他们如何例行地验证其抗体产品的正确身份和/或使用,就可以防止这种情况的发生重组抗体

标准的商业抗体通常是在动物对抗原产生免疫反应后提纯的。这些动物的抗体产生细胞的基因组DNA经历许多重排和其他组合事件,导致许多不同的抗体克隆(多克隆池)。然后,将该池中的抗体分离并使用传统的分子生物学方法进行测试,以生产用于商业用途的单克隆抗体(mab)。

相比之下,重组抗体是已知的、独特的序列被纳入DNA片段的抗体,可以被细菌或哺乳动物细胞利用,以可复制的方式连续输出相同的抗体。重组抗体技术利用自然界的校对能力和生物过程来产生可靠的抗体。

从本质上讲,传统的商业抗体生产通常受到批次间变异性的影响。这可变性通常源于产生抗体的动物的变化或死亡,杂交瘤(产生抗体)细胞系的丧失和/或后一种细胞系长期繁殖产生的抗体功能伪影。杂交瘤细胞系的意外丢失尤其有害,因为遗传物质可能无法恢复编码序列以继续使用抗体。

然而,如果只留下一小份抗体样本,基于质谱(MS)的蛋白质测序可以“复苏该抗体通过提供其初级氨基酸代码,然后可以用来导出DNA序列,再生抗体存储和未来使用。

MS根据质量(m)和电荷(z)来区分蛋白质或蛋白质片段(多肽)。蛋白质被称为蛋白酶的酶消化,并通过质谱分析仪进行消化。在MS仪器中观察到的每个谱峰或信号对应于给定肽的唯一m/z比。梅奥诊所研究小组追踪独特的m/z值,以准确和快速地识别抗体类型(同形像统计图)用于临床实验室。他们经常并成功地将其质谱仪作为检测单克隆抗体的工具。

质谱研究人员还利用串联质谱技术,在一台机器中使用多个质谱仪器,得到不同的m/z谱,可以通过分析推断蛋白质序列。传统的串联质谱方法通常只使用一种蛋白酶,不会产生很多重叠肽。我们的团队最近推出了一个研究表明串联质谱前用多种蛋白酶消化蛋白质有利于蛋白质测序;与只使用一种蛋白酶相比,在MS实验中使用多种蛋白酶可以让我们100%地切割蛋白质序列,增加了统计上的确定性。

确切地知道蛋白质的完整序列对研究人员来说很重要,因为他们可以利用蛋白质序列来生产重组抗体,从而确保他们的化验结果的可重复性。

除了蛋白质测序,MS方法还可以输出蛋白质修饰的数据,如糖基化(糖基添加到蛋白质)对于目标抗体是唯一的对抗体的结构、稳定性和功能具有重要意义。MS可以用来精确定位糖群的确切位置聚集在抗体的抗原结合区.糖基的确切位置尤其难以通过MS以外的方法来评估。

虽然蛋白质代码存在于基因组中,但目前还没有已知的DNA序列可以预测特定的糖组会附着在蛋白质上,在某些情况下这很难知道添加糖基的蛋白质区域。因此,常用的分析方法如DNA测序可能无法完全表征抗体;科学和医学界也将受益于MS关于蛋白质修饰的数据,如对抗体活性至关重要的糖组。

尽管MS研究已经充分利用DNA测序信息生成数据库来识别抗体,我们的团队也已经能够证明这一点蛋白质测序和DNA测序一样精确并且能够在DNA测序数据不可用时填补空白。此外,结合其他生物物理技术,MS可以提供额外的信息来表征抗体的结构,结合强度和其他性质。

总之,这些特征使基于ms的蛋白测序成为未来商业抗体和治疗的标准验证的主要内容。蛋白质测序仍然是一个必不可少的工具,以对抗固有的抗体灾难,以改善医学研究。

作者感谢谢明杰、克莱顿·摩尔和博士的编辑和讨论。Bin Ma, Thierry Le Bihan, Zac McDonald和Mohamed Shaad Hasim。