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第三节抗体的提取与纯化
http://www.100md.com 《免疫细胞化学》
     精制免疫球蛋白的方法很多。一般采用综合技术,避免蛋白变性。如分离IgG时,多结合使用盐析法与离子交换法,以求纯化。提取IgM的方法也很多,如应用凝胶过滤与制备电泳法,或离子交换与凝胶过滤等。

    一、盐析法

    取x ml血清加x ml生理盐水,于搅拌下逐滴加入2x ml饱和硫酸铵,硫酸铵的终饱和度为50%。

    ↓4℃,3h以上,使其充分沉淀

    离心(3000rpm),20min,充上清,以x ml生理盐水溶解沉淀,再逐滴加饱和硫酸铵x/2ml。

    ↓置4℃3h以上,[此时,(NH4)2SO4的饱和度为33%]

    重复上述第二步过程1~2次。末次离心后所得沉淀物为γ-球蛋白,以0.02% mol/L pH7.4PBS溶解至x ml装入透析袋。
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    ↓对PBS充分透析、换液3次,至萘氏试剂测透析外液无黄色,即无NH4+为止。

    取透析袋内样品少许作适当倍数稀释后,以751型紫外分光光度计测定蛋白含量。

    影响盐析的因素很多,如蛋白质的浓度,盐的浓度,饱和度和pH,温度等都可影响盐析的结果,操作时要充分注意(参阅本章第二节)。

    二、冷酒精沉淀法

    分离过程如下。血清加3倍体积的蒸馏水,调节pH至7.7(±)冷却到0℃。在激烈搅拌的条件下,加预冷的酒精(-20℃)到最终浓度为20%,保持在-5℃。产生的沉淀(A),含有大多数种类的免疫球蛋白。沉淀A悬浮于25倍体积的0.15~20mol/L NaCl溶液(冷)中,加有0.05mol/L醋酸调节pH到5.1,产生的沉淀(B),包括大部分的IgA和IgM,IgG留在上清液内。调节上清液的pH到7.4,加冷酒精(-20℃~-30℃)到最终浓度为25%,维持在-5℃。所得到的沉淀(C)含有90%~98% IgG。不同动物,IgG分离的条件和产量略有不同。见表2-5。从沉淀(B)可按下述方法进一步分离出IgA和IgM的混合物:将沉淀(B)悬浮在0℃
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    水中,调节pH到5.1,离心去除不溶的蛋白。调节上清液离子强度到0.01~0.0075,pH5.5。然后加冷酒精到最终浓度为10%,保持在

    –2℃或-3℃低温,所得的沉淀(B-B)主要含IgA和IgM。

    表2-5 从几种动物和人血清沉淀A分离IgM的条件

    物 种 pH

    沉淀条件 IgG产量

    酒精浓度(%)

    离子强度

    人

    5.1

    15.
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    0.01

    65

    山羊

    5.2

    0

    0.01

    65

    家兔

    5.2

    10

    0.01

    70

    大鼠

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    15

    0.01

    50

    豚鼠

    5.1

    15

    0.01

    70

    三、DEAE-Sephadex A-50 柱层析纯化免疫球蛋白

    原理:DEAE-Sephadex A-50(二乙氨基—乙基-葡萄糖凝胶A-50)为弱碱性阳离子交换剂。用NaOH将Cl-型转变为OH-型后,可吸附酸性蛋白。血清中的γ球蛋白属于中性蛋白(等电点为pH6.85~7.5),其余均属酸性蛋白。PH7.2~7.4的环境中,酸性蛋白均被DEAE- Sephadex A-50吸附,只有γ球蛋白不被吸附。因此,通过柱层析,γ球蛋白便可在洗脱中先流出,而其他蛋白则被吸附在柱上,从而便可分离获得纯化的IgG.
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    (一)操作步骤

    1.DEAE-Sephadex A-50预处理 称DEAE-Sephadex A-50(下称A-50)5g,悬于500ml蒸馏水内,1h后倾去上层细粒。按每克A-50加0.5mol/L NaOH 15ml的比例,将A-50浸泡于0.5mol/L NaOH液中,搅匀,静置30min,装入布氏漏斗(垫有2层滤纸)中抽滤,并反复用蒸馏水抽洗至 pH呈中性;再以0.5mol/L HCl同上操作过程处理,最后以0.5mol/L NaOH 再处理一次。处理完后,将A-50浸泡于0.1mol/L pH7.4PB中过夜 。

    2.装柱

    (1)将层析柱垂直固定于滴定架上,柱底垫一圆形尼龙纱,出水口接一乳胶或塑料管并关闭开关。

    (2)将0.1mol/L ,pH7.4PB沿玻璃棒倒入柱中至1/4高度,再倒入经预处理并以同上缓冲液调成稀糊状的A-50。等A-50。等A-50凝胶沉降2~3cm高时,开启出水口螺旋夹,控制流速1ml/min,同时连续倒入糊状A-50凝胶至所需高度。
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    (3)关闭出水口,待A-50凝胶完全沉降后,柱面放一圆形滤纸片,以橡皮塞塞紧柱上口。通过插入橡皮塞之针头及所连接的乳胶或塑料管与洗脱液瓶相连接。

    3.平衡 启开出水口螺旋夹,控制流速12~14滴/min。使约2倍床体积的洗脱液流出。并以pH计与电导仪分别测定洗脱液及流出液之pH值与离子强度,两者达到一致时关闭出水口,停止平衡。

    4.加样及洗脱 启开上口橡皮塞入下口螺旋夹,使柱中液体缓慢滴出,当柱面液体与柱面相切时,立即关闭出水口,以毛细滴管沿柱壁加入样品(体积应<床体积2%,蛋白浓度以<100mg为宜)。松开出水口螺旋夹使面样品缓慢进入柱内,至与柱面相切时,立即关闭下口,以少量洗脱液洗柱壁2~3次;再放开出水口,使洗液进入床柱,随后立即于柱面上加入数毫升洗脱液,紧塞柱上口,使整个洗脱过程成一密闭系统。并控制流速12~14滴/min。

    5.收集 开始洗脱的同时就以试管进行收集。每管收集3~5ml。共收集10~15管。
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    6.测蛋白 以751型紫外分光光度计分别测定每管OD

    280nm, 与OD

    260nm,按公式计算各管蛋白含量 。并以OD

    280nm为纵座标,以试管编号为横座标,绘制洗脱曲线。

    7.合并、浓缩 将洗锐峰的上坡段与下坡段各管收集液分别进行合并,以PEG(MW6000)浓缩至所需体积,加入0.02% NaN3防腐,于4℃保存备用。长期保存时应贮于-40℃冰箱。

    8. A-50凝胶的再生 在柱上先以2mol/L NaCl洗脱蛋白至流出液的OD

    280nm<0.02,再以蒸馏水洗去柱中盐。然后按预处理过程将A-50再处理一遍即达到再生。近期用时泡于洗脱缓冲液中4℃保存;近期不用时,以无水酒精洗2次,再置50℃温箱烘干,装瓶内保存。
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    (二)注意事项

    (1)柱的选择:从理论上说,只要柱足够长,就能获得理想的分辨率,但由于层析柱流速同压力梯度有关,柱长增加使流速减慢,峰变宽,分辨率降低。柱的直径增加,使流体流动的不均匀性增加,分辨率明显下降。

    (2)纯化过程必须严格控制缓冲液的pH及离子强度。样品与A-50凝胶必须用洗脱缓冲液彻底平衡后,才能进行柱层析。

    (3)所装的柱床必须表面平整,无沟流及气泡,否则应重装。

    (4)洗脱过程中应严格控制流速,切勿过快。

    (5)上样的体积要小,浓度不宜过高。

    (6)加样及整个洗脱过程中,严防柱面变干。

    四、SPA-Sepharose CL-4B 亲合层析纯化 IgG及IgG亚类
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    (一)原理

    葡萄球菌A蛋白(SPA)具有与多种哺乳动物IgG分子Fc段结合的能力,并与不同IgG亚类的结合力有所差别。改变pH及离子强度可洗脱结合于SPA-Sepharose CL-4B 柱上的IgG或不同的 IgG 亚类,可直接纯化血清或小鼠腹水中的IgG抗体。

    (二)操作步骤

    用0.1mol/L pH8.0磷酸缓冲液浸泡SPA-Sepharose CL-4B凝胶,15min。按1g干胶200ml上述缓冲液充分洗涤凝胶,(用玻璃漏斗过滤或置烧杯中洗涤)。

    ↓

    装柱后用0.1mol/L pH8.0磷酸缓冲液平衡。

    标本可用硫酸铵粗提物,先10000g离心除去杂质,必要时用0.22μm滤膜过滤,上样前用1mol/L pH9.0 Tris 液调整标本液pH至8.1或对平衡液透析过夜。
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    ↓

    加样,一般按25~30mg IgG/g湿胶比例加样,室温作用15min,用0.1mol/L pH8.0磷酸缓冲液充分淋洗,到淋洗液OD值为<0.02。

    ↓

    用不同pH的枸橼酸洗脱液洗脱,流速20ml/h。如纯化小鼠IgG1一般用pH6.0;纯IgG2a用pH4.0;纯化IgG2b用0.1mol/L pH3.0醋酸盐缓冲液0.1mol/L pH3.0glycine-HCl缓冲液洗脱。

    ↓

    用pH3.0或4.0洗脱液洗脱时,用适量固体Tris直接中和含有IgG的洗脱液。

    ↓

    收集洗脱液测OD值,根据实验需要透析除盐后进行浓度、纯度和活性测定。
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    (三)试剂器材

    (1)SPA-Sepharose CL-4B (pharmacia)

    (2)磷酸缓冲液0.1mol/L pH8.0+0.02% NaN3

    (3)枸橼酸缓冲液

    0.1mol/LpH6.0

    0.1mol/LpH4.0 +0.02% NaN3

    0.1mol/LpH3.0

    (4)1mol/L pH9.0 Tris溶液

    (5)再生缓冲液:①0.1mol/L Tris含0.5mol/L NaCl调整pH至8.5+0.02% NaN3;②0.1mol/L 醋酸钠含0.5mol/L NaCl调整pH至4.5+0.02%NaN3。
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    (四)注意事项

    (1)SPA-Sepharose CL-4B凝胶价格昂贵,可再生后反复使用10~20次左右。方法:

    先用10倍柱体积0.1mol/L pH8.5 Tris含0.5mol/L NaCl溶液洗脱柱上的残存杂蛋白;再用10倍柱体积0.1mol/L pH4.5醋酸钠缓冲液含0.5mol/L NaCl溶液洗脱柱上的残存杂蛋白;0.1mol/L pH8.0磷酸缓冲液平衡,4℃贮存。

    (2)SPA-Sepharose CL-4B亲 合层析法还可用于:①除去抗体液中IgG,检测非IgG抗体(如IgM)的生物学活性;②除去木瓜蛋白酶或胃蛋白酶水解IgG后的Fc段;③吸收或纯化免疫复合物。

    (3)狗、猫的多克隆IgM和IgA以及单克隆IgA和IgM也具有与SPA结合的能力。
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    五、高效和液相色谱纯化小鼠腹水中单克隆抗体

    从小鼠腹水中纯化McAb的方法有盐析、离子交换层析、凝胶过滤和亲合层析等。应用TSK DEAE-SPW离子交换层析柱从小鼠腹水中纯化McAb不仅纯化速度快,回收率和得率高 ,而且保持良好的生物学活性。

    (一)原理

    根据离子交换原理,将经硫酸铵粗提的含McAbγ球蛋白上样结合于层析柱上,通过增加洗

    脱液中的离子强度,洗脱并收集蛋白峰。

    (二)操作步骤

    腹水离心10000 g,10min,除去细胞和杂质,在4℃下逐滴加入饱和硫酸铵溶液,使终浓度为40%饱和硫酸铵

    ↓搅拌20~30min
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    离心,沉淀用40%饱和硫酸铵洗涤2次后溶于PBS,对缓冲液A(pH8.5,20mmol/L Tris缓冲液)透析除盐

    ↓4℃过夜

    用带有1000μl样品环的高压加样活门将透析后粗提物加样于经缓冲液A液平衡的TSK DEAE SPW离子交换层析柱

    ↓

    洗脱流速1ml/min

    0~1min :0→5%缓冲液B(20nmol/L Tris, Ph 8.5,含2.0 mol/L醋酸钠)

    1~2 min( 线性梯度洗脱):5→20%缓冲液B

    20~22min:20→0%缓冲液B
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    ↓

    洗脱液用紫外280nm进行监测

    ↓

    收集蛋白峰,进行含量、纯度和活性测定

    (三)试剂和器材

    (1)TSK DEAE SPW离子交换层析柱 (75mm×7.5mm,Bio Rad)

    (2)高效液相色谱仪(包括控制系统、溶剂传递系统、高压加压活门和紫外280nm监测系统)

    (3)PBS,缓冲液A和B。

    (四)注意事项

    (1)所用缓冲液和加样粗提物均需0.2μm滤膜过滤。
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    (2)在本实验条件下,IgG1峰一般在线性梯度洗脱开始11-12min。但不同类和亚类抗体以及不同特异性McAb

    的存留时间(retention time)有所差异。

    【附录】

    制备单克隆抗体常用的试剂

    1.RPMT-1640培养液 其中含2mmol/L 谷氨酰胺,25 mmol/L Hepes,5×10-5mol/L

    2-巯基乙醇2. RPMT-1640完全培养液 上述溶液加10%~20%灭活小牛血清

    3.HT母液×100

    次黄嘌呤(H)

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    136.1mg

    胸腺嘧淀核苷(T) 1.6×10-3mol/L 38.8mg

    蒸馏水 100ml

    4. A母液×100

    氨基喋呤(A) 4×10-3mol/L

    1.76mg

    蒸馏水 90.0ml

    1mol/LNaOH 0.5ml

    溶解后,加1mol/L HCl 0.5ml,再补加蒸馏水至100ml 。
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    5.HAT选择培养液 RPMI-1640培养液

    80ml

    灭活小牛血清 20ml HT母液×100

    1ml A母液×100

    1ml

    用5%NaOH调节pH至7.4左右。

    6.HT培养液 RPMI-1640培养液

    80ml

    灭活小牛血清

    20ml HT母×100

    1ml
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    用5%NaOH调节pH至7.4左右。

    参考文献

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    4.中山大学生物系微生物学教研组,生化技术导论.沈阳:人民教育出版社,1979.3

    5. 沈 同,等.生物化学.上海:高等教育出版社,1986.3

    6.陈兆聪.医学分子生物学.武汉:武汉大学出版社,1987
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    7.葛锡锐.免疫活性细胞与免疫方法进展.北京:科学出版社,1982

    8.尹伯元.放射免疫分析在医学中的应用.北京:原子能出版社,1991.6

    9.徐宜为.免疫检测技术.北京:科学出版社,1991

    10.Stryer L. Biochemistry. San Francisco: W. H. Freeman and Company, 1975

    11. Henry RM, Eugene, HC. Basic Biological Chemistry. New York : harper and Row, 1968

    12.Kasahara T, et al. J Immunol Method, 1985

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    (宋 朝 佑 倪 鑫), http://www.100md.com