Produktion monoklonaler Antikörper in E. coli: Fortschritte und Perspektiven

Monoklonale Antikörper (mAbs), lösliche Glykoproteine ​​mit etwa 150 kDa, die aus schweren und leichten Ketten bestehen, werden häufig zur Behandlung von Krebs und Autoimmunerkrankungen eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich die Herstellungsverfahren für mAbs und ihre Derivate diversifiziert, wobei Escherichia coli (E. coli) erweist sich als wichtiger Wirt für die Produktion von Antikörperfragmenten.

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Produktionsmethoden von mAbs in E. coli

E. coli bietet schnelles Wachstum, niedrige Kosten, einfache Handhabung und Flexibilität bei der Expression im Zytoplasma, Periplasma oder Kulturmedium. Bei E. coli wird die Antikörperproduktion hauptsächlich in periplasmatische, zytoplasmatische und halboxidierte zytoplasmatische Produktion sowie zellfreie Proteinsynthesesysteme (CFPS) unterteilt. Die periplasmatische Produktion hat durch optimierte Expression und Sekretionsbalance hohe Erträge an funktionellem Immunglobulin G in voller Länge (FL-IgG) erzielt. Die zytoplasmatische Produktion ist aufgrund der reduzierenden Umgebung mit Herausforderungen verbunden, aber funktionelles FL-IgG wurde erfolgreich exprimiert, indem Stämme so verändert wurden, dass eine oxidative Umgebung geschaffen wurde. Das CFPS-System hat durch Anpassung der Translationsinitiierungsregionen und Hinzufügen von Chaperonproteinen eine effiziente Antikörperproduktion erreicht.

Antikörpercharakterisierung und Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle von Antikörpern umfasst biochemische, biophysikalische und biologische Charakterisierungen. Bei der biochemischen Charakterisierung werden unter anderem Struktur, Sequenz und Glykosylierung des Antikörpers analysiert. Bei der biophysikalischen Charakterisierung werden Homogenität, Löslichkeit und Stabilität bewertet. Bei der biologischen Charakterisierung wird die Bioaktivität des Antikörpers validiert, unter anderem ADCC und CDC. Obwohl den in E. coli produzierten deglykosylierten Antikörpern bestimmte Fc-Effektorfunktionen fehlen, haben Studien gezeigt, dass ihre Stabilität der von glykosylierten Antikörpern ähnelt und sie unter getesteten Bedingungen eine ähnliche therapeutische Wirksamkeit aufweisen.

Um die Immunwirkungen deglykosylierter Antikörper wiederherzustellen oder zu verstärken, können Fc-Domänen manipuliert werden. So können beispielsweise Mutanten, die an FcɣRI binden, gescreent werden, um die ADCC-Effektorfunktion zu verstärken. Diese manipulierten Antikörper zeigen sowohl in vitro als auch in vivo signifikante biologische Wirkungen und therapeutisches Potenzial.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Produktion von deglykosylierten Antikörpern in E. coli wichtige Fortschritte auf dem Gebiet der Antikörperproduktion gebracht hat, Kosten gesenkt und Qualität verbessert hat. Obwohl ihnen bestimmte Fc-Effektorfunktionen fehlen, weisen sie durch technisches Design verbesserte Effektorfunktionen und therapeutisches Potenzial auf. Es wird erwartet, dass in Zukunft mehr in E. coli produzierte deglykosylierte Antikörper in klinischen Studien untersucht werden.

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