单克隆抗体制备常用的骨髓瘤细胞株(如SP2/0、NS0)有什么特点,选择时需考虑哪些因素(如抗体分泌能力、代谢缺陷)?
在单克隆抗体制备中,骨髓瘤细胞株是杂交瘤技术的核心 “伴侣细胞”,其主要功能是为B淋巴细胞提供永生化增殖能力,并与B细胞融合形成能稳定分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。目前SP2/0和NS0是最常用的两种骨髓瘤细胞株,二者在细胞特性、抗体分泌能力、代谢缺陷等方面存在显著差异,选择时需结合实验目标、下游应用及成本综合判断。
一、常用骨髓瘤细胞株(SP2/0 vs NS0)的核心特点对比
SP2/0和NS0均源自小鼠骨髓瘤(BALB/c 小鼠),且均为次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶缺陷型(HGPRT⁻) 或胸腺嘧啶激酶缺陷型(TK⁻) —— 这一关键代谢缺陷是后续 “杂交瘤筛选” 的基础(仅杂交瘤能在 HAT 培养基中存活,亲本骨髓瘤因无法合成核酸而死亡)。二者的具体差异如下表所示:
对比维度 |
SP2/0细胞株(Sp2/0-Ag14) | NS0细胞株(Non-Secreting0) |
抗体分泌能力 |
本身不分泌内源性抗体(“无抗体背景”),融合后杂交瘤的抗体分泌水平中等(通常1-10μg/mL/10⁶细胞),抗体稳定性较好。 | 本身不分泌内源性抗体(“无抗体背景”),融合后杂交瘤的抗体分泌水平高(通常5-20μg/mL/10⁶细胞),部分克隆可达到更高水平,是高产量抗体制备的优选。 |
代谢缺陷类型 |
HGPRT⁻(次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶缺陷),依赖外源嘌呤合成核酸;同时存在低水平的谷氨酰胺合成酶(GS)活性。 | HGPRT⁻,且完全缺失谷氨酰胺合成酶(GS)活性——必须依赖培养基中的外源谷氨酰胺才能存活(这一特性可用于“GS基因筛选系统”,避免HAT筛选的局限性)。 |
细胞生长特性 |
贴壁/半悬浮生长(易聚团),对培养基要求较低(可在基础血清培养基如RPMI-1640中生长),适应能力强,克隆形成率高。 | 严格悬浮生长(分散性好),对培养基营养要求更高(需添加谷氨酰胺、胰岛素等,更适合无血清培养基规模化培养),细胞密度上限较高(适合生物反应器放大生产)。 |
下游应用适配性 |
更适合实验室小规模制备(如科研用抗体、诊断试剂用抗体),因培养门槛低、筛选周期短,成本相对可控。 | 更适合工业级大规模生产(如治疗性单克隆抗体),因悬浮生长特性适配生物反应器,且高分泌能力能降低生产成本,无血清培养兼容性更好。 |
基因工程改造潜力 |
改造案例较多(如敲除糖基化相关基因以优化抗体糖型),但改造后稳定性略逊于NS0。 | 因代谢背景清晰(GS缺陷),是基因工程改造的理想宿主(如通过导入GS基因实现筛选,或改造糖基化路径生产“人源化糖型抗体”),改造后细胞株稳定性高。 |
二、选择骨髓瘤细胞株时需考虑的关键因素
选择 SP2/0 还是 NS0,本质是匹配 “实验目标” 与 “细胞特性”,核心需评估以下5个维度:
1. 抗体产量与下游规模需求
小规模科研/诊断用抗体(毫克 - 克级):优先选SP2/0。其贴壁/半悬浮生长特性适合实验室培养瓶操作,培养基成本低,筛选周期短(通常 2-3 周可获得阳性克隆),虽产量中等,但足以满足 Western Blot、ELISA 等科研需求。
大规模工业生产/治疗性抗体(克 - 千克级):优先选NS0。其严格悬浮生长、高分泌能力(比 SP2/0 高 2-3 倍)及无血清培养基兼容性,能适配 2000L 以上生物反应器规模化培养,显著降低单位抗体的生产成本,且抗体产量稳定,符合 GMP生产要求。
2. 抗体质量与修饰需求
常规抗体(无需特殊糖基化):SP2/0 和 NS0 均可。二者均为小鼠源细胞,分泌的抗体糖型为 “小鼠型”(含 α-1,3 - 半乳糖基,可能引发人体免疫反应),适合科研或动物实验用抗体,不适合直接用于人体治疗。
人源化 / 治疗性抗体(需优化糖型):优先选NS0。NS0 的糖基化系统更易通过基因工程改造(如敲除 α-1,3 - 半乳糖基转移酶基因),生产出 “人源化糖型抗体”(降低免疫原性),这是治疗性抗体研发的关键要求。
3. 筛选系统的兼容性
骨髓瘤细胞株的代谢缺陷决定了杂交瘤的筛选方法,需提前匹配:
HAT 筛选系统(常规选择):SP2/0 和 NS0 均适用。HAT 培养基含次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)、胸腺嘧啶(T),氨基蝶呤会阻断核酸 “从头合成途径”,而杂交瘤可通过 B 细胞的 HGPRT 和 TK 利用 H、T 进行 “补救合成途径” 存活,亲本骨髓瘤(HGPRT⁻/TK⁻)则死亡。
GS 筛选系统(替代选择):仅NS0适用。因 NS0 完全缺失 GS 活性,无法合成谷氨酰胺,可通过向骨髓瘤细胞导入 “谷氨酰胺合成酶(GS)基因” 作为筛选标记,在无谷氨酰胺的培养基中,仅整合了 GS 基因的杂交瘤能存活(避免 HAT 筛选中氨基蝶呤对细胞的毒性,提高克隆存活率)。
4. 培养成本与操作门槛
培养成本:SP2/0 更低。SP2/0 可在含 10%-20% 胎牛血清(FBS)的基础培养基(如 RPMI-1640)中生长,血清和培养基成本低;NS0 需无血清或低血清培养基(含重组胰岛素、转铁蛋白等),且需严格控制谷氨酰胺浓度,培养基成本是 SP2/0 的 2-3 倍。
操作门槛:SP2/0 更易上手。SP2/0 贴壁生长时便于观察和传代,聚团现象可通过轻柔吹打缓解;NS0 需悬浮培养,对摇瓶转速、溶氧、pH 控制要求更高,新手易出现细胞密度低、死亡的问题。
5. 细胞株的稳定性与合规性
稳定性:NS0 更优。NS0 融合后的杂交瘤细胞株在长期传代(>50 代)后,抗体分泌能力的下降幅度(通常 < 10%)小于 SP2/0(通常 10%-20%),适合需要长期生产的场景。
合规性:二者均需符合 “细胞株溯源要求”。工业级应用(如治疗性抗体)需选择经过 “支原体检测阴性”“无外源病毒污染” 的细胞株(如 ATCC 认证的 SP2/0 CRL-1581、NS0 CRL-1827),避免因细胞污染导致产品报废。
三、SP2/0 与 NS0 的选择决策树
若目标是实验室小规模科研抗体(如 WB、ELISA 用),预算有限、操作经验较少 → 选SP2/0;
若目标是大规模工业生产 / 治疗性抗体,需高产量、适配生物反应器、可改造糖型 → 选NS0;
若需使用GS 筛选系统(避免 HAT 毒性) → 只能选NS0;
若需人源化糖型抗体 → 优先选NS0。
此外,除 SP2/0 和 NS0 外,还有人源骨髓瘤细胞株(如 ARH-77、U266)可用于制备全人源抗体,但因融合效率低、产量不稳定,目前应用远少于小鼠源细胞株,仅在特定人源抗体研发中使用。
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