抗体发现整体解决方案：从基础认知到原核表达系统解析

抗体作为疾病治疗、诊断及科研领域的核心工具，其发现与制备是生物制药领域的关键环节。本文整合抗体基础知识、发现整体路径及抗体制备上游原核细胞表达系统，形成完整的 “抗体发现” 解决方案，为理解抗体研发全流程提供清晰框架。

一、抗体基础知识：定义、结构与分类

1. 抗体的定义

抗体（Antibody，Ab）是机体免疫系统受抗原刺激后，由 B 淋巴细胞分化的浆细胞产生的免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig），能特异性识别并结合抗原，介导免疫细胞杀伤靶细胞等功能，广泛应用于疾病治疗、辅助诊断及科研工具领域。

2. 抗体的结构

抗体呈 Y 型结构，由两条轻链（Light chain，L 链）和两条重链（Heavy chain，H 链）通过二硫键共价连接，核心包含两大功能片段： 

Fab 片段（抗原结合片段）：通过高变区实现对抗原表位的特异性识别与结合；

Fc 片段（可结晶片段）：参与免疫效应，如激活补体、调理吞噬等。

此外，抗体可经胃蛋白酶（酶切后产生 F (ab)₂片段）或木瓜蛋白酶（酶切后产生 Fab 片段）处理，获得不同功能片段（图 1 抗体结构图示意图，图片来自网络）。

3. 抗体的分类及制备原理

抗体可按 “制备方式” 和 “应用场景” 分为两大类，各类别制备逻辑与特性存在显著差异。

（1）按制备方式分类

单克隆抗体（单抗）：由单个 B 淋巴细胞克隆产生，仅针对某一特定抗原表位，具有高度均一性与特异性（分子量 100-200 KDa）。经典制备方法为杂交瘤技术：免疫动物 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合→筛选杂交瘤细胞→克隆化培养→抗体纯化；现也可通过基因工程技术（如重组人单抗）优化生产（图 3 单克隆抗体的制备 - 经典法）。

多克隆抗体（多抗）：由多个 B 淋巴细胞克隆产生，可识别抗原的多个表位，为抗体混合物。制备流程简单：选取目标抗原免疫实验动物（兔、羊等）→采集血清→去除杂蛋白，其优势为周期短、成本低，但特异性较低，仅适用于科研场景。

重组抗体（基因工程抗体）：通过体外克隆抗体重链和轻链 DNA 序列产生，可分为嵌合抗体、人源化抗体、抗体片段（Fab、Fv、scFv 等）、双特异性抗体等类型。制备依赖基因工程技术：获取抗体编码基因→改造与装配→导入宿主细胞（细菌、酵母、哺乳动物细胞等）→表达纯化。其核心优势为基因序列明确、可大规模生产、批次稳定，且可通过序列修饰适配不同场景

（2）按应用场景分类

科研抗体：作为基础研究工具，应用场景多样化；

诊断抗体：通过识别疾病生物标志物（肿瘤抗原、病原体蛋白），实现疾病筛查、诊断或预后评估，常用技术包括胶体金、ELISA、化学发光、免疫组化、流式细胞术；

治疗抗体：靶向疾病相关分子（肿瘤细胞表面抗原、炎症因子），直接抑制病原体或异常细胞功能，发挥治疗作用。

4. 三种抗体的核心特性对比

二、抗体发现的整体路径：从抗体获取到抗体制备

抗体发现的核心流程可分为抗体获取与抗体制备两大环节，各环节环环相扣，最终实现目标抗体的产业化生产（图 1 抗体发现路径简图）。

1. 抗体获取：从免疫应答到特异性筛选

免疫原选择与接种：选取具备免疫原性与反应原性的免疫原，接种至实验动物，诱导机体免疫系统启动应答；

B 细胞活化与抗体分泌：B 淋巴细胞识别免疫原后，经活化、增殖分化为浆细胞，分泌针对该免疫原的抗体；

特异性抗体筛选：借助杂交瘤技术、噬菌体展示库技术、B 细胞流式分选技术（Beacon 技术）等，从免疫应答产物中筛选出特异性抗体。

2. 抗体制备：从序列到成品抗体

抗体制备以 “抗体序列” 为起点，通过质粒构建、蛋白表达、纯化等步骤，最终获得符合质量标准的抗体成品，整体工艺路径可分为 “蛋白制备” 与 “蛋白纯化” 两大模块（图 2 抗体制备工艺路径全景图），晶珂生物产品已覆盖各环节需求（具体产品可咨询获取清单）。

（1）模块一：蛋白制备

质粒构建：将筛选获得的抗体序列（目的基因）构建于载体上，形成重组质粒；抗体序列的获取需先通过杂交瘤、噬菌体展示库等技术筛选，再经测序确定。

蛋白表达系统的选择：根据蛋白特性（理化、修饰、功能活性）选择合适的表达系统，共分为三大类五种，各系统优势与适用场景差异显著：

其中，原核表达系统以大肠杆菌为核心，真核系统涵盖哺乳细胞（293/CHO）、杆状病毒 - 昆虫细胞、酵母，新型无细胞系统无需活体细胞，直接通过 “大肠杆菌提取物” 体系实现 “DNA - 转录 - RNA - 翻译 - 蛋白” 的快速转化。

蛋白获取：根据蛋白表达定位选择不同方法：

分泌蛋白（表达于培养基中）：通过高速离心获取上清液；

胞内蛋白（表达于细胞膜 / 细胞质中）：采用物理法（超声破碎）或化学法（去污剂裂解）裂解细胞，释放目的蛋白。

（2）模块二：蛋白纯化与成品制备

蛋白纯化：核心依赖层析技术，根据蛋白性质选择适配方法，去除杂蛋白、内毒素等杂质，保障产品纯度与安全性。主流层析技术包括：亲和层析（AC）、离子交换层析（IEX）、凝胶过滤层析（SEC）、疏水相互作用层析（HIC）、多模式层析（MMC）、反相层析（RPC），可满足质粒、抗体、疫苗等多元化纯化需求（图 4 层析纯化的方法，图片来自网络）。

超滤与成品制备：除菌、除病毒是关键安全环节，可防止微生物污染破坏产物；随后将高纯度蛋白抗体与佐剂混合，通过无菌灌装系统生产半成品与成品，确保抗体的安全性与有效性。

3. 抗体制备核心流程总结

核心步骤可简化为：质粒构建→蛋白表达系统选择→蛋白获取→蛋白层析纯化→过滤（除菌除病毒）→抗体成品。

三、抗体制备工艺上游：原核细胞蛋白表达系统详解

在抗体制备上游环节中，原核细胞表达系统（以大肠杆菌为代表）因操作简单、成本低、表达量高，成为简单结构蛋白（如科研工具酶、诊断试剂原料）的核心选择，其流程涵盖 “质粒构建”“蛋白表达”“试剂与仪器适配” 三大环节。

1. 原核系统的质粒构建

针对原核表达需求，质粒构建流程更聚焦 “抗体序列的原核适配”：

对目标抗体进行测序，明确重链序列与轻链序列；

将重链、轻链序列分别构建到原核适配载体上，形成可在大肠杆菌中表达的重组质粒（图 1 质粒构建 - 示意图）。

2. 原核系统的蛋白表达流程

重组质粒转化：将含抗体序列的重组质粒导入 “感受态大肠杆菌” 中；

分级培养：使用工程菌培养基与专用仪器，开展 “小试 - 规模化” 分级培养：

小试培养：采用培养皿，用于前期工艺摸索；

大规模培养：

在控温、控溶氧的适宜环境中发酵增殖，表达无修饰的抗体蛋白，满足产业化需求。

3. 原核系统的核心试剂与仪器

（1）工程菌适配培养基

不同培养基的营养程度与适用场景差异显著，需根据实验目的选择：

四、总结与下期预告

本文系统梳理了抗体发现的全流程：从抗体的基础定义、结构分类，到 “抗体获取 - 抗体制备” 的整体路径，再到原核细胞表达系统的上游工艺细节，形成了从理论到技术的完整框架。抗体发现的核心在于 “特异性筛选” 与 “高效表达纯化”，而原核系统作为上游关键技术，为低成本、规模化蛋白生产提供了可靠方案。

下期将聚焦 “抗体制备工艺上游 —— 真核细胞蛋白表达路径”，深入解析哺乳细胞、酵母等真核系统的技术细节，为治疗性抗体等复杂蛋白的制备提供技术参考。