噬菌体展示技术的原理及在肿瘤治疗中的应用.doc

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1、噬菌体展示技术的原理及在肿瘤治疗中的应用噬菌体展示技术最初是由美国Missouri大学的Smith创建的，是一种噬菌体表面表达及筛选技术［1］。噬菌体展示技术的原理是以噬菌体为载体将外源蛋白的核酸片段克隆至噬菌体衣壳蛋白基因屮，以融合蛋白的形式表达于噬菌体表面，用固定化的靶分子筛选与外源蛋口亲和的噬菌体分子，不能结合的噬菌体被洗掉，而能结合的噬菌体被保留下来并通过感染大肠杆菌得以扩增、富集和筛选［2,3］0本文将概述噬菌体展示技术的基木原理与类型及其在肿瘤治疗中的应用。1噬菌体展示技术的类型1.1丝状噬菌

2、体展示技术：丝状噬菌体展示是最早开发的噬菌体展示系统，技术最为成熟，蛋白质借助该系统展示需要经过细胞膜分泌，因此对于难以分泌的蛋白质较难展示，并且该噬菌体衣壳基因的N端融合外源蛋白质的容量也有限。丝状噬菌体是单链环状DNA病毒，其基因组为6.4kb,共编码10个不同的蛋白质。在丝状噬菌体的10个蛋白质中，与表面展小有关的蛋白质主要是由基因III(g3)和基因VDI(g8)编码的外壳蛋白gp3和gp8,分别构成gp3和gp8展示系统。gp3和gp8蛋白的N端均游离在外，外源蛋白通过柔性接头分别与其N端连接，

3、融合蛋白即可展示外源蛋白的构象。gp3和gp8展示系统的差别在于：①融合外源蛋白大小的能力不同。gP3可融合较大的外源肽段，大至50kDa的蛋白质已被成功展示，而gp8分子量较小，只能融合较小的外源肽，如五肽或六肽，携带肽段太大会影响外壳的组装。②拷贝数不同，gp8的拷贝数极多，接近3000个，gp3的拷贝数仅3~5个，但可以减少多价结合，故可用于选择高亲和力的配体，制备人工疫苗则选择gP3作为融合部位更为合适［4］。1.2入噬菌体展示技术入噬菌体是最早使用的克隆载体，其两端为不闭合的线形双链DNA,末端

4、为长12个核昔酸的互补单链。入噬菌体展示技术是将外源蛋白质与入噬菌体的主要尾部蛋白PV或入噬菌体头部装饰蛋白D融合而被展示的。与丝状噬菌体比较而言，入噬菌体表达蛋口是在宿主细胞内组装后再释放而不必通过分泌途径，因此它对展示的肽或蛋白质的大小没有限制。成熟的入噬菌体颗粒有两个结构单位，即头部D蛋白区域和尾部PV蛋白区域组成，D蛋白是入噬菌体头部组装必需的蛋白，其分子量为11kDa,有405个拷贝［5］。入噬菌体的尾部蛋白PV为管状结构，分子量为25.8kDa,有192个拷贝。PV蛋白有两个折叠区域其C端的折

5、叠区域和D蛋白的N端区域可供外源序列插入或替换。这两个基木展示位点均是多拷贝，而且适合展示低亲和力和分子量较大的蛋白质分子，特别适合用于文库的构建［6］。1.3T4噬菌体展示技术T4噬菌体展示技术是上世纪80代末期建立起来的一种展示技术。性质完全不同的外源蛋白质可展示与T4噬菌体的衣壳蛋白S0C的C端和HOC的N端，是一种双展示系统，这两种蛋白质不是T4噬菌体复制所必需的蛋白质，而且借助这两个位点因与噬菌体颗粒的亲和力高表达的蛋口不需要复杂的蛋白纯化，因此避免了因纯化而引起的蛋白质变性和丢失［7］。T4噬

6、菌体展示的蛋白质常常是在宿主细胞内进行装配，不需通过分泌途径进行分泌，因而对展示的多肽或蛋白质的人小没有太大的限制，其拷贝数高，在分析抗原表位、细胞因子、受体及生物工程学等方面有相当大的应用潜力［8］。但由于其采用的是C端融合，这对研究蛋白质N端的功能不适合，而使它在蛋白质生物研究中的应用受到局限［9,10］o2噬菌体展示技术的应用噬菌体展示技术L1广泛应用于细胞信号传导、基因表达调控、人源单克隆抗体的制备、药物筛选和疫苗研制等研究领域，近年来其在肿瘤诊断和治疗方面越来越发挥着重耍作用［11〜14］o2.

7、1展示与荧光分子结合的肿瘤相关抗原肽，实现肿瘤组织可视化。通过噬菌体对与荧光分子结合的肿瘤相关蛋白的展示，可以在体实现对肿瘤发生全过程的可视化，为研究肿瘤的发生、发展提供新途径。与过去应用放射性标记抗体来实现肿瘤的可视化相比，应用肿瘤相关抗原肽实现肿瘤的可视化抗原肽分子比抗体小因此的无免疫原性，更容易渗透到组织、更容易扩散、可视性效果更好［15〜17］。Dickinson应用生物素将IAGLATPGWSIIWLAL这种前列腺癌的相关的15个蛋白质寡肽进行•标记并在荧光显微镜下成功的实现了前列腺癌的可视化［

8、18］oLurm在应用CPIEDRPMC这个9个氨基酸的寡肽成功的实现了对IIT29、CaCo-2、RK0、SW480和DLD-1五种肿瘤细胞在体肿瘤的可视化［19］。将肿瘤特异性抗原肽与荧光分子结合，不仅可研究肿瘤的发生、发展，由于其上链接有荧光分子在荧光显微镜下观察到肿瘤组织的影像，还可以实现对肿瘤的在体诊断。Konkalmatt以胰腺癌细胞为靶细胞利用噬菌体展示库筛选的特异性六肽，荧光显微结肠镜检查发现经荧光索标记的六肽