抗体101：单克隆抗体

如果你刚刚开始在实验中使用抗体，你可能会对所有可用的不同种类的抗体感到好奇。一种常见的抗体是单克隆抗体。但这意味着什么？单克隆抗体与其他类型的抗体有何不同？

单克隆抗体是如何制造的

“单克隆”是指具有相同同型性和特异性的抗体。换句话说，单克隆抗体来自单个B细胞克隆。一种常见的方法从杂交瘤中产生单克隆抗体，一种产生抗体的B细胞和骨髓瘤细胞的融合(美国国家研究委员会(US)单克隆抗体产生方法委员会，1999)。这就创造了一个永生的细胞群，它将继续产生原始B细胞产生的特定抗体。因此，所有的抗体都能识别目标分子上的单个表位。尽管有可能产生针对多种分子的抗体，包括蛋白质、脂类和碳水化合物，但在这篇博客文章中，我们将重点关注识别蛋白质的抗体。

图1：产生单克隆抗体的杂交瘤的步骤。使用BioRender.com创建的图像。

用于制造杂交瘤的产生抗体的B细胞来自对靶蛋白免疫的动物。首先给动物注射一种小肽，它代表蛋白质中发现的一种短而独特的氨基酸序列，或者注射整个蛋白质。从免疫动物中分离出B细胞后，这些B细胞以1:1的比例与骨髓瘤细胞融合，然后在一种称为HAT的特殊培养基中培养。这种培养基可以选择不融合的骨髓瘤细胞和不能复制的产生抗体的B细胞，这意味着只有杂交瘤才能存活。然后，进行极限稀释分离单个杂交瘤，并用ELISA法鉴定产生最特异抗体的杂交瘤。最后，将选中的杂交瘤扩展为无性系群体(Holzlöhner et al.， 2017)。

为什么选择单克隆抗体进行实验

当你想确保抗体与你感兴趣的蛋白质的特定区域结合时，单克隆抗体特别有用。例如，如果你正在研究一种可能在实验过程中与配体结合的蛋白质，那么你应该确保选择一种合适的配体识别远离配体结合位点的表位的抗体（Mold等人，2016年）。如果你的抗体识别出你的蛋白质的一部分，而这个部分可能在配体结合时被掩盖，那么你将得到一个假阴性信号——抗体无法识别蛋白质，即使它存在于你的样本中。

此外，单克隆抗体与非预期蛋白发生脱靶结合的可能性较低。这是因为单克隆抗体识别单一表位，所以这种氨基酸序列在其他蛋白质中共享的可能性较小。相反，多克隆抗体——识别同一蛋白质上许多不同表位的抗体的异质混合物——更有可能产生脱靶效应。这是因为这些抗体有更多机会识别其他蛋白质中也存在的表位。

由于单克隆抗体的特异性，它们也导致了更可重复的实验结果。最初选择杂交瘤时，可以选择产生高亲和力/高亲和力抗体的杂交瘤。然后用同一杂交瘤产生所有批次的抗体，这意味着批次之间的抗体基本相同。

单克隆抗体的缺点

如上所述，在使用杂交瘤产生单克隆抗体时，遗传漂变是一个问题。遗传漂变是指当杂交瘤细胞分裂时，抗体编码基因的核酸序列随时间的变化。这些变化可以改变杂交瘤实际上产生的抗体，这意味着随着时间的推移，会有很多变化。具体来说，抗体的抗原结合位点——副位体——可能会改变并影响杂交瘤产生的抗体的特异性和亲和性。任何基因驱动都可以通过对重链和轻链的测序来识别。为了避免任何可能的遗传漂变，科学家可以在培养杂交瘤细胞前将其冷冻，或者克隆杂交瘤的基因质粒来制造重组抗体．

图2:杂交瘤中重链或轻链基因的变化影响杂交瘤产生的不同抗体的特异性、亲和性和数量。从图片Bradbury等人，2018年．

在实验室中使用单克隆抗体的另一个障碍可能是成本。由于生产和验证单克隆抗体的步骤较多，其成本高于多克隆抗体。例如,它培育杂交瘤需要更长的时间而不是免疫动物并恢复多克隆抗体(Lipman et al.， 2005)。这反映在抗体的成本上。

结论

你是否选择在实验中使用单克隆抗体而不是其他类型的抗体取决于多种因素。了解单克隆抗体的优缺点将帮助您根据您的实验需要做出最佳决定。

参考资料和资源

工具书类

布拉德伯里·阿姆、特林克莱恩·恩德、泰·H、威尔金森IC、坦顿·阿克、安德森S、布莱登CL、琼斯B、奥尔德雷德·斯福、贝斯塔尼奥M、伯龙O、梅纳德J、费拉拉F、特里默JS、格尔曼J、格兰维尔J、沃尔夫P、弗伦泽尔A、王J、科尔XY、英·H-Y、莱茵D、勒弗兰克M-P、克拉克M、杜贝尔S（2018）当单克隆抗体不是单特异性时：杂交瘤经常表达额外的功能可变区。mAbs 10:539–546。https://doi.org/10.1080/19420862.2018.1445456

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Mould AP, Askari JA, Byron A, Takada Y, Jowitt TA, Humphries MJ(2016)配体诱导的表位掩蔽。生物化学学报29:20993 - 21007。https://doi.org/10.1074/jbc.m116.736942

国家研究委员会（美国）单克隆抗体生产方法委员会。单克隆抗体生产。华盛顿：美国国家科学院出版社；1999杂交瘤的产生：分泌单克隆抗体的永久性细胞系。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK100203/

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