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NC3Rs:国家动物替代改良和减少研究中心
指导

用无动物亲和试剂取代动物源性抗体

内容

抗体的研究

在体外抗体生产和无动物抗体技术提供的试剂比动物源性产品具有科学和3Rs优势[1］．尽管如此，在普通的研究实践中使用它们的趋势几乎没有改变。本资源提供了关于无动物抗体技术及其采用的指导。

动物源性抗体的生产通常需要在1 - 3只动物(通常是老鼠或兔子，但有时也包括绵羊、鸡、山羊或驴)之间进行免疫。为了产生特定靶点的抗体，通常需要多次尝试，这进一步增加了动物的使用。据估计，仅在欧盟，每年就有100万头动物被用于生产抗体[1］．

抗体需求持续上升，预计到2027年，全球研究抗体市场规模将达到56亿美元[2］．然而，动物源性抗体价格昂贵，在储存过程中容易不稳定，特异性可变，并可能遭受批与批之间的差异，对研究的可重复性产生不利影响[3.］．据估计，因特征不佳的抗体而造成的时间和资源损失每年达8亿美元[4］．

动物任意抗体技术

无动物抗体技术主要有两种:

  • Non-animal-derived抗体:抗体开发使用在体外重组文库在其生成或生产过程中不使用动物免疫。
  • 亲和试剂:合成合成的多肽或寡核苷酸，与定义的特异性靶点结合，具有与动物源性抗体相当的高亲和力。

非动物源性抗体和亲和试剂是商业化的成熟技术，适用于大多数研究应用，并提供重要的科学效益(概述如下)。这得到了欧盟动物试验替代品参考实验室(EURL ECVAM)最近的一项审查的支持[1］该委员会建议，不应再使用动物来开发和生产用于研究的抗体。

无动物抗体技术的好处

  • 特异性-在生产过程中定义表位、构象和交叉反应性，并可消除交叉反应性。
  • 设计-可以设计用于更广泛的靶标，例如跨物种的人类靶标、小分子靶标和非免疫原性靶标。
  • 稳定-许多非动物技术在更大的pH值范围、温度和各种溶剂中都是稳定的。
  • 无限供应-正如序列所知，产生的抗体没有限制，也没有变化。
  • 更快的生产-从已建立的文库中重组抗体可以在几周内生产出来。
  • 亲和力-通过对用户特定协议的严格选择和优化，可以在所有知名的分子格式中实现更高的亲和力。
  • 成本-生产成本与动物产生的单克隆抗体相似，特异性和重现性的增加抵消了多克隆抗体增加的成本。
  • 广泛的适用性-可用于大多数板凳应用。
  • 可译性-因为非动物技术源于人类，所以它们不必被人性化用于治疗。

采用无动物抗体技术

适合于研究应用的无动物抗体可从供应商或通过定制生成服务获得(参见资源部分)。然而，对其有效性的误解和对其优势的认识有限[1正在阻碍这些技术在研究界的广泛应用。

支持采用无动物抗体技术将需要制造商、供应商和最终用户的共同努力。采用无动物抗体技术的进一步指导可在EURL ECVAM中找到非动物源性抗体的推荐评论(1］．

案例研究

我们资助并展示了开发无动物抗体技术的项目。

亲和性是一种经过工程设计的结合蛋白，具有抗体的理想特性，如高特异性和亲和力，同时避免了抗体使用中常见的一些问题，如交叉反应性和脆弱性。它们具有与抗体类似的结合亲和力，当与表面结合时非常稳定。这些特性使它们非常适合于需要固定捕获试剂的应用，以及传统上使用抗体的各种测定。自定义Affimers通过在体外在研制一种新抗体所需时间的一小部分内进行选择，甚至可以在无法产生抗体的情况下进行:靶点不需要具有免疫原性，对宿主的毒性也不是问题。

亲和物已被证明在常见的分子和细胞应用[5]中有效，可成像肌动蛋白细胞骨架[6]，并可通过[7]的竞争或变构作用模式在自身免疫中应用于治疗。

我们的资金将Affimer技术应用于二抗的研究项目．来自利兹大学的研究人员的目标是用带有荧光团或辣根过氧化物酶标记的Affimers取代哺乳动物产生的第二抗体，并将其与商业上可用的第二抗体进行比较。该技术的成功实施可能对用于生产二抗的动物数量产生重大影响。

聚合物，或“塑料”抗体，可以模仿天然抗体的特性。这些合成抗体被称为分子印迹聚合物(MIPs)，是通过在特定靶标[8]存在的情况下聚合乙烯基单体制成的。去除目标后，获得具有对目标具有高度特异性的印迹的多孔结构。MIPs是一种新兴技术，正在寻找其第一个商业应用;用MIP颗粒填充的色谱柱可从Biotage和Sigma Aldrich[9]等公司获得。

与抗体相比，MIPs的优势包括优越的稳定性——MIPs可以在高达100°C的环境下工作，在有机溶剂和极端pH值下都很稳定。它们是批量制备的，并提供一致的结果，与抗体经常观察到的批次到批次的差异性相反。分子印迹技术用途广泛，可以针对特定目标定制聚合物，这意味着它们可以用于检测从小离子到较大蛋白质的广泛生物目标。

通过我们的创新平台，曼彻斯特城市大学的研究人员得以验证一种使用MIPs的新型生物传感器平台，结合电化学检测和一种新的热技术来检测心脏生物标志物。我们还资助了研究人员将MIP技术用于治疗和诊断目的．Allesandro pooma博士已经开发出了分子印迹纳米颗粒(nanoMIPs)，它可以装载药物用于靶向治疗，是传统抗体的可行替代品。

适体是短的，合成的单链寡核苷酸序列在体外根据它们的结合或催化活性(称为SELEX)进行选择。它们是从一个由随机序列组成的“初始寡核苷酸池”中选择的。SELEX过程是在大约30年前发展起来的，从那时起，研究人员已经确定了许多针对广泛蛋白质的适体，并继续推进SELEX方法[10]。例如，活细胞被用来在一个叫做Cell-SELEX的过程中选择寡核苷酸，这种方法在肿瘤学中有很有用的应用。

它们可用于可能使用抗体的任何应用，而且相对便宜，非免疫原性，可以很容易地修改[11]。适体也被开发用于诊断和治疗。有一些适体已进入临床试验的例子，在各种情况下，如癌症、眼疾和炎症。由于其多功能性和非动物来源，适体是一种很有前途的分子工具，具有广泛的潜在应用。

我们以前展示过一个项目适配子组他们已经成功开发出下一代适体分子Optimers，这是一种不含动物成分的抗体替代品，可用于诊断和治疗。

资源

以下是提供无动物抗体技术的公司的非详尽列表，我们建议研究人员与他们通常的供应商讨论无动物抗体的选择。

提供非动物源性重组抗体的公司:

提供非动物源性抗体定制生产的组织和公司:

提供非动物来源噬菌体显示抗体库构建的组织和公司。图书馆可以限于研究用途，也可以向生物技术和制药界提供外发许可:

其他亲和试剂:

如果您是提供无动物抗体技术的公司或机构，并希望被添加到资源列表中，请保持联系．

进一步的阅读

参考文献

  1. 联合研究中心(欧洲委员会)(2020)。EURL ECVAM非动物源性抗体建议书，30185欧洲克朗
  2. Emergen研究(2020)。研究抗体市场，按市场，按产品，按抗体类型(单克隆，多克隆)，按技术，按应用，按最终用户(制药和生物制药公司，学术和研究机构，合同研究机构)，到2027年的预测。
  3. Kusnezow W和Hoheisel JD(2002)。抗体微阵列:前景与问题。生物学技术补充5。PMID: 12514925
  4. 贝克M(2015)。 抗体混乱:对秩序的呼唤。 自然 527(7579):545 - 551。doi: 10.1038 / 527545 a
  5. Tiede Cet al。(2017)。亲和性蛋白是一种多功能和可再生的亲和试剂。eLife6: e24903。doi: 10.7554 / eLife.24903
  6. Lopata一et al。(2018)。f -肌动蛋白的亲和蛋白:在活细胞和固定细胞中标记f -肌动蛋白的新型亲和试剂。科学报告8(6572)。doi: 10.1038 / s41598 - 018 - 24953 - 4
  7. 罗宾逊霁et al。(2018)。亲和蛋白通过竞争和变构作用模式以高特异性抑制与FcγRIIIa结合的免疫复合物。PNAS115 (1): e72 - 81。doi: 0.1073 / pnas.1707856115
  8. Haupt K和Mosbach K(2000)。 分子印迹聚合物及其在仿生传感器中的应用。 化学评论100(7): 2495 - 2504。doi: 0.1021 / cr990099w
  9. Nestora年代 et al。(2016)。 化妆品塑料抗体:分子印迹聚合物清除恶臭的前体。 Angewandte化学国际版55(21):6252-6256。doi: 10.1002 / anie.201602076
  10. 基夫·阿德，派·S和艾灵顿·A(2010)。寡核苷酸适配子疗法。《自然评论》药物发现9: 537 - 550。doi: 10.1038 / nrd3141
  11. Lakhin AV, Tarantul VZ和Gening LV(2013)。适体:问题、解决方案与展望。Acta Naturae5(4): 34-43。PMID: 24455181

取代动物衍生产品的更多机会

概述

文化传媒

酶或细胞

支架

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第一次出版
2021年7月13日
最后一次更新
2021年7月13日
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