神奇的超级战士——单克隆抗体(单抗)

单克隆抗体(英语:monoclonal antibody,缩写:mAb),又称单株抗体,简称单抗,是仅由一种类型的免疫细胞制造出来的抗体,相对于多克隆抗体(由多种类型的B细胞所制造出来的一种抗体)。

单克隆抗体的本质其实还是抗体,不过这种抗体是由人工制备的杂交瘤细胞产生的,只对一种特异性抗原起免疫反应。在临床上它不仅被广泛用来做病原体鉴定激素测定,甚至被用到抗病毒治疗癌症治疗中。

单克隆抗体的制备

抗体的本质其实是由效应B细胞浆细胞)分泌的一种特殊的糖蛋白

但是传统的效应B细胞是以及完全分化的细胞,不具备增值的能力,同时随着抗体的不断生成与分泌,效应B细胞实际上是有寿命的。为了解决这个方法,1975年乔治斯·克勒色萨·米尔斯坦创造性的将骨髓瘤细胞效应B细胞融合为杂交瘤细胞,并在1984年获得诺贝尔生理学或医学奖

这种杂交瘤细胞在功能上既保留了骨髓瘤细胞能不断增值的特点,又保留了效应B细胞能产生大量抗体的特点。

杂交瘤技术的具体步骤

实际上以及有大量的文献以及对杂交瘤细胞的配置有了较为系统和详细的讲述,包括在人教版的高中物理课本中也有对杂交瘤细胞的形成有着一定的讲解,在这里我们简单过一下:

  1. 免疫小鼠:将抗原注射到小鼠体内,刺激其免疫系统产生针对该抗原的抗体。通常经过几周时间,小鼠的脾脏(含有大量抗体产生的浆细胞)就会发育完全。
  2. 脾细胞提取:从免疫小鼠中提取脾脏细胞,其中包含大量产生特定抗体的浆细胞。
  3. 骨髓瘤细胞培养:在实验室中培养骨髓瘤细胞系。这些细胞是恶性肿瘤细胞,具有无限增殖能力,但不会自然产生抗体。
  4. 细胞融合:将脾脏细胞与骨髓瘤细胞混合,利用聚乙二醇(PEG)或电融合等方法促使两种细胞融合形成杂合细胞(杂交瘤细胞)。
  5. 筛选杂交瘤细胞:将融合后的细胞在选择性培养基(例如HAT培养基)中培养,只允许杂交瘤细胞存活。未融合的骨髓瘤细胞和浆细胞在这种培养基中不能存活。
  6. 克隆筛选:对存活的杂交瘤细胞进行克隆筛选,以确定哪种细胞能够分泌所需的单克隆抗体。通常通过ELISA或免疫荧光法进行筛选。
  7. 单克隆抗体生产:选定的杂交瘤细胞克隆被大规模培养,以产生大量的单克隆抗体。

下面这张图相对完整地解释了杂交瘤技术的具体步骤

我们先使小鼠对该抗原产生免疫反应,使得其产生对应的效应B细胞,之后再将该效应B细胞骨髓瘤细胞进行杂交,融合产生杂交细胞。由于未融合的骨髓瘤细胞缺乏HPRT酶,因此我们可以通过HAT培养基对其进行筛选,选出融合的杂交细胞

杂交细胞中也不一定能产生我们期待的抗体,同时能产生相同抗体杂交细胞产量也不一样。这时候我们可以通过免疫学方法,诸如抗原—抗体杂交法,对杂交细胞进行筛选,找到出我们所期待的杂交细胞

图片来源:By Adenosine - Own work, CC BY-SA 3.0, Link

杂交细胞的性状表达

但其实我个人最好奇的是为什么杂交瘤细胞既具有效应B细胞能够分泌抗体又具有骨髓瘤细胞大量增值的特性;为什么最终融合出来的杂交瘤细胞不会是既具有骨髓瘤细胞无法分泌抗体又具有效应B细胞无法增值的特性。

这个问题我个人想了很久,以下是我的一些猜想(还未经过实验验证):

实际融合的过程中确实会产生 是既具有骨髓瘤细胞无法分泌抗体又具有效应B细胞无法增值的“废物细胞”。但是还记得我们在**杂交瘤技术的具体步骤中说到:

  1. 克隆筛选:对存活的杂交瘤细胞进行克隆筛选,以确定哪种细胞能够分泌所需的单克隆抗体。通常通过ELISA或免疫荧光法进行筛选。

有没有可能在这个过程中我们会观察到某些惰性细胞,它们既不生产抗体又不增殖,最终被我们人为淘汰

个人想法

有人说:“世界是一个巨大的草台班子”,觉得杂交瘤技术的发明有些过于“荒诞”——将两个原本毫不相干的细胞轻轻融合在一起就形成了一个超级细胞

但是人类科技的推动不就是靠着这一个个看似怪诞的尝试吗?石墨烯杂交瘤技术...我们不应该被世俗的想象力给束缚,而是去不断创造,去尝试!

小树,小树!