单克隆抗体制备是基于B淋巴细胞能够产生特异性抗体以及肿瘤细胞具有无限增殖特性这两大关键生物学特性而发展起来的复杂但精巧的技术体系。其核心流程主要包含以下几个关键步骤:
(一)免疫动物
选择合适的抗原对特定的动物(如小鼠、大鼠等)进行免疫接种。通常,抗原需要具备良好的免疫原性,能够有效刺激机体的免疫系统产生免疫应答。在多次免疫接种后,动物体内的B淋巴细胞会识别抗原并启动体液免疫反应,大量增殖分化为浆细胞和记忆细胞。浆细胞能够合成并分泌针对该抗原的特异性抗体,而记忆细胞则可在再次遇到相同抗原时迅速启动免疫反应,产生更强的抗体应答。
(二)细胞融合
从经过免疫的动物脾脏中分离出已致敏的B淋巴细胞,这些B淋巴细胞能够分泌针对特定抗原的抗体,但它们在体外的培养条件下难以长期存活和大量增殖。与此同时,选取合适的骨髓瘤细胞,这类细胞具有在体外培养条件下可无限增殖的特性,但不能分泌特异性抗体。然后,通过特定的融合剂(如聚乙二醇,PEG)将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,形成杂交瘤细胞。这种杂交瘤细胞既继承了B淋巴细胞分泌特异性抗体的能力,又具备了骨髓瘤细胞无限增殖的特性,从而能够在体外持续培养并大量扩增。
(三)筛选与克隆化培养
在细胞融合后,会得到多种类型的细胞混合体系,包括未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及杂交瘤细胞等。由于B淋巴细胞和骨髓瘤细胞在体外培养条件下不能长期存活或单独增殖,所以需要通过特定的选择性培养基来筛选出杂交瘤细胞。常用的培养基是HAT培养基,其中含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。在这种培养基中,未融合的骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而不能利用补救途径合成核酸,会死亡;而未融合的B淋巴细胞本身不能在体外长期存活。只有杂交瘤细胞由于从B淋巴细胞处获得了HGPRT基因,能够在HAT培养基中存活并增殖。
筛选得到的杂交瘤细胞可能并非都是分泌所需特异性单克隆抗体的细胞克隆,因此需要进一步进行克隆化培养。通过有限稀释法等技术,将杂交瘤细胞稀释到较低的密度,接种到多孔培养板中,使每个孔内理论上只有一个杂交瘤细胞。在适宜的培养条件下,单个细胞会增殖形成细胞克隆。然后,通过检测各细胞克隆上清液中抗体的特异性和活性,筛选出能够分泌所需单克隆抗体的阳性克隆,并进行扩增培养,从而获得稳定分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
(四)单克隆抗体制备方法
将筛选得到的阳性杂交瘤细胞株进行大规模培养,根据培养方式的不同,可以分为体内培养和体外培养两种方法。体内培养通常是将杂交瘤细胞接种到同源的动物腹腔内,在动物体内生长并产生腹水,腹水中含有高浓度的单克隆抗体,然后通过抽取腹水并经过纯化处理即可获得单克隆抗体。体外培养则是在生物反应器等适宜的体外培养系统中,为杂交瘤细胞提供合适的营养物质、气体环境等条件,使其大量增殖并分泌单克隆抗体,再通过一系列的蛋白质纯化技术,如盐析、离子交换层析、亲和层析等,从细胞培养上清液中提取和纯化出高纯度的单克隆抗体。