Produktion monoklonaler Antikörper in E. coli: Fortschritte und Aussichten

Monoklonale Antikörper (mAbs), die lösliche Glykoproteine von etwa 150 kDa sind und aus schweren und leichten Ketten bestehen, werden weitgehend bei der Behandlung von Krebs und Autoimmunerkrankungen eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich die Produktionsmethoden von mAbs und deren Derivaten vielfältig entwickelt, wobei Escherichia coli ( E. coli ) als wichtiger Wirt für die Produktion von Antibody-Fragmenten hervorgetreten ist.

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Produktionsmethoden von mAbs in E. coli

E. coli bietet schnelles Wachstum, niedrige Kosten, einfache Handhabung und Flexibilität im Ausdruck im Zytoplasma, Periplasma oder Kulturmedium. In E. coli wird die Antikörperproduktion hauptsächlich in periplasmatische, zytoplasmatische und halb oxidierte zytoplasmatische Produktion sowie zellfreie Proteinsynthesesysteme (CFPS) eingeteilt. Durch optimierte Expression und Sekretionsbilanz konnte die periplasmatische Produktion hohe Ausbeuten funktionaler vollständiger Immunglobuline G (FL-IgG) erzielen. Die zytoplasmatische Produktion steht vor Herausforderungen aufgrund der reduzierenden Umgebung, aber durch das Erzeugen einer oxidativen Umgebung bei veränderten Stämmen wurde ein funktionales FL-IgG erfolgreich exprimiert. Das CFPS-System hat durch Anpassung der Translationsanfangsregionen und Hinzufügen von Chaperon-Proteinen effiziente Antikörperproduktion erreicht.

Antikörpercharakterisierung und Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle von Antikörpern umfasst biochemische, biophysikalische und biologische Charakterisierungen. Die biochemische Charakterisierung untersucht die Antikörperstruktur, die Sequenz und die Glykosylierung unter anderem. Die biophysikalische Charakterisierung bewertet Homogenität, Löslichkeit und Stabilität. Die biologische Charakterisierung überprüft die Bioaktivität von Antikörpern, einschließlich ADCC und CDC unter anderem. Obwohl deglycosylierte Antikörper, die in E. coli produziert werden, bestimmte Fc-Effektorfunktionen fehlen, haben Studien gezeigt, dass ihre Stabilität der von glycosylierten Antikörpern ähnlich ist und sie unter den getesteten Bedingungen eine ähnliche therapeutische Wirksamkeit aufweisen.

Um die immunsuppressiven Effekte von deglycosylierten Antikörpern wiederherzustellen oder zu verstärken, können Fc-Domänen modifiziert werden. Zum Beispiel können Mutanten ausgesiebt werden, die an FcɣRI binden, um die ADCC-Effektorfunktion zu verbessern. Diese genmodifizierten Antikörper zeigen signifikante biologische Wirkungen und ein therapeutisches Potenzial sowohl in vitro als auch in vivo.

Schlussfolgerung

Zusammengefasst hat die Produktion deglykosylierter Antikörper in E. coli wichtige Fortschritte im Bereich der Antikörperproduktion erzielt, wodurch Kosten gesenkt und die Qualität verbessert wurde. Obwohl sie bestimmte Fc-Effektorfunktionen vermissen, zeigen sie durch ingenieurtechnisches Design verbesserte Effektorfunktionen und therapeutisches Potenzial. Es wird erwartet, dass zukünftig mehr deglykosylierte Antikörper, die in E. coli produziert wurden, in klinische Studien einsteigen werden.

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