CN117069840B - 特异性检测il-21的抗体及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及细胞免疫学、分子生物学和抗体制备技术领域，尤其涉及特异性检测IL‑21的抗体及应用。所述特异性检测IL‑21的抗体具有特殊的空间表位，对IL‑21表现出高亲和力及高特异性。将本发明提供的两种抗体用于IL‑21的配对抗体，两种抗体结合不同的空间表位，通过双抗体夹心法可特异性检测培养基以及血清中IL‑21的含量，亲和力高，且不结合其他的细胞因子，是理想的IL‑21蛋白含量的检测抗体组合，可用于研发或生产T细胞，NK细胞以及CAR‑T细胞工艺中IL‑21残留，有利于加速CGT疗法的研发进程。

Description

特异性检测IL-21的抗体及应用

技术领域

本发明涉及细胞免疫学、分子生物学和抗体制备技术领域，尤其涉及一种特异性检测IL-21的抗体及应用。

背景技术

嵌合抗原受体（CAR）-T细胞进行过继免疫治疗是改善癌症患者预后的一种非常有前景的方法。随着技术、政策及资本的大力发展与支持及已上市产品的多款CAR-T产品展现出的疗效优势，CGT疗法迎来了蓬勃的发展机遇。

现有的临床研究表明，许多细胞因子的表达与自身免疫性疾病密切相关，除了IL-17、IL-23、肿瘤坏死因子TNF-α等以外，IL-21也在许多自身免疫性疾病和肿瘤的免疫治疗之中有一定的作用。

IL-21即白细胞介素-21（interleukin-21，IL-21），是一种四螺旋束的细胞因子，分子结构与IL-15相似，主要由活化的CD4+ T细胞、NK细胞、Tfh细胞、Th17细胞分泌，能提高免疫细胞的抗原特异性反应。IL-21能诱导NK细胞的成熟，并增强其细胞毒性。IL-21R表达于激活的NK细胞，诱导杀伤细胞产生多种细胞因子，如IFN-γ、穿孔素等。NK、T细胞是参与自身免疫、过敏、感染和肿瘤排斥的T细胞，IL-21与IL-2或IL-15组合能诱导NK、T细胞的增殖，对NK、T细胞产生调节作用。因此，在细胞治疗领域中的细胞培养的过程中，通常会添加IL-21促进细胞的增殖。对于IL-21的残留检测成为质量控制中至关重要的环节。

目前IL-21的定量检测试剂普遍存在方法不够稳定、板间变异系数大以及不同基质间存在干扰等问题，开发高特异性和高亲和力的抗IL-21抗体对于实现高效准确的IL-21检测具有重要意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种特异性检测IL-21的抗体及应用。

本发明利用HEK293细胞重组表达的人IL-21蛋白作为免疫原进行小鼠免疫，经细胞融合与母克隆筛选、细胞亚克隆，获得表达小鼠抗体的杂交瘤细胞株。通过实验验证发现，该抗体能够特异性识别人IL-21蛋白，而且不同的基质不会发生干扰。进一步地，本发明通过杂交瘤测序获得了该抗体的氨基酸序列及其编码基因的核苷酸序列。

基于上述发现，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供特异性检测IL-21的抗体或其抗原结合片段，所述抗体选自以下（1）和/或（2）：

（1）重链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：1、2、3所示；轻链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：4、5、6所示。

SEQ ID NO：1: SYNMN；

SEQ ID NO：2: YIDPYNGGSGYNQKFKG；

SEQ ID NO：3: GDYDGGYYGMDY；

SEQ ID NO：4: RASQSVGTSIH；

SEQ ID NO：5: YASESIS；

SEQ ID NO：6: QQSNGWPFT。

（2）重链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：7、8、9所示；轻链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：10、11、12所示。

SEQ ID NO：7: DAWMN；

SEQ ID NO：8: EIRTKTSNHAAYYAASVKG；

SEQ ID NO：9: FDY；

SEQ ID NO：10: RASKNINKHLA；

SEQ ID NO：11: SGSTLQS；

SEQ ID NO：12: QQHNEYPYT。

优选地，所述抗体选自以下（1）和/或（2）：

（1）抗体3G6D7

重链可变区的氨基酸序列为：

MEWRWIFLFLLSGTTGVHSEIQLQQSGPELVKPGASVKVSCKASGYGFTSYNMNWVKQSHGKSLEWIGYIDPYNGGSGYNQKFKGKATLTVDKSSSTAYMHLISLTSDDSAVYYCARGDYDGGYYGMDYWGQGTSVTVSS（SEQID NO：13）；

轻链可变区的氨基酸序列为：

MVSTPQFLVFLLFWIPASRSDILLTQSPAILSVSPGESVSFSCRASQSVGTSIHWFQQRTNGSPRLLIKYASESISGIPSRFSGSGSGTDFTLIINSVESEDIADYYCQQSNGWPFTFGSGTKLEIK（SEQ ID NO：14）。

（2）抗体13A6G6

重链可变区的氨基酸序列为：

MYLGLNYVFIVFLLNGVQSEVKLEESGGGLVQPGGSTKLSCAASGFTFSDAWMNWVRQSPEKGLEWIAEIRTKTSNHAAYYAASVKGRFTISRDDSKSSVYLQMNSLRPEDTGIYYCTRFDYWGQGTTLTVSS（SEQ ID NO：15）；

轻链可变区的氨基酸序列为：

MRFQVQVLGLLLLWISGAQCDVQITQSPSYLAASPGETITINCRASKNINKHLAWYHDKPGKTNKLLIYSGSTLQSGTPSRFSGSGSGTDFTLTISSLEPEDFAVYYCQQHNEYPYTFGGGTKLAIK（SEQ ID NO：16）。

优选地，以上所述的抗体或其抗原结合片段为Fab、Fab'、F(ab')₂、Fd、Fv、dAb、互补决定区片段、单链抗体、单克隆抗体、动物源抗体、嵌合抗体、人源化抗体、双特异抗体或多特异抗体。

在本发明的一些实施方式中，提供一种抗体组合物，所述抗体组合物由3G6D7和13A6G6组成。这两个抗体可作为IL-21的配对抗体分别作为双抗夹心ELISA中的包被抗体和检测抗体。其中检测抗体还可携带可检测的标记。

在本发明的一些实施方式中，提供一种抗体组合物，所述抗体组合物由3G6D7和13A6G6组成。其中，3G6D7作为双抗夹心ELISA中的包被抗体，13A6G6生物素标记后作为检测抗体。

本发明提供的抗体组合物可采用双抗体夹心ELISA方法进行人IL-21含量的快速检测，具有操作简单，高灵敏度，高特异性，高准确性以及高精密度的优点。

第二方面，本发明提供编码以上所述的抗体或其抗原结合片段的核酸分子。

根据上述抗体或其抗原结合片段的氨基酸序列，本领域技术人员可获得编码上述抗体或其抗原结合片段的核酸分子的核苷酸序列。由于密码子的简并性，编码上述抗体或其抗原结合片段的核酸分子的核苷酸序列不唯一，所有能够编码产生上述抗体或其抗原结合片段的核酸分子均在本发明的保护范围内。

第三方面，本发明提供含有以上所述的核酸分子的生物材料。所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、病毒载体、工程菌或转基因细胞系。

优选地，所述生物材料为表达盒、载体或宿主细胞。

上述表达盒可通过在所述核酸分子的上游连接启动子等转录或翻译调控元件和/或在其下游连接终止子等转录或翻译调控元件得到。

上述载体包括但不限于质粒载体、噬菌体载体、病毒载体、人工染色体载体等。

上述宿主细胞包括微生物细胞、昆虫细胞或其它动物细胞。

第四方面，本发明提供一种抗体偶联物，其为将所述抗体或其抗原结合片段与标记物偶联得到，所述标记物选自酶标记、生物素标记、荧光染料标记、化学发光染料标记、放射性标记中的一种或多种。

第五方面，本发明提供所述抗体或其抗原结合片段或所述核酸分子或所述生物材料或所述抗体偶联物或所述抗体组合物的以下（1）~（5）中的任一种应用：

（1）在制备用于检测IL-21在样品中的存在或其水平的产品中的应用；

（2）在非诊断和治疗目的的检测IL-21在样品中的存在或其水平中的应用；

（3）在制备用于检测免疫细胞功能或CAR-T细胞疗法的治疗效果的产品中的应用；

（4）在制备用于中和样品中的IL-21活性的产品中的应用；

（5）在制备用于中和体内IL-21活性的药物中的应用。

优选地，上述（1）或（2）中所述的应用包括：将本发明的抗体或其抗原结合片段制备为用于检测IL-21在样品中的存在或其水平的产品，利用所述产品检测IL-21在样品中的存在或其水平。为便于检测，本发明的抗体或其抗原结合片段还优选包括可检测的标记。

本发明还提供检测IL-21在样品中的存在或其水平的方法，所述方法包括利用本发明的抗体或其抗原结合片段检测IL-21在样品中的存在或其水平。上述方法可以为诊断目的（例如：所述样品是来自患者的样品，包括血液样品等），或者非诊断和治疗目的（例如，所述样品是培养细胞上清液等，并非来自患者的样品）。

利用本发明的抗体或其抗原结合片段检测IL-21的方法可以使用酶联免疫吸附（ELISA）、化学发光免疫检测、放射免疫检测、荧光免疫检测、免疫色谱法等检测方法。

在本发明的一些实施方式中，利用本发明的抗体或其抗原结合片段以双抗体夹心法检测IL-21。双抗体夹心法检测IL-21利用本发明提供的一种抗体或其抗原结合片段作为包被抗体，以本发明提供的另一种抗体或其抗原结合片段作为检测抗体进行，或者以本发明提供的一种抗体或其抗原结合片段为包被抗体，以已知的其他抗IL-21抗体为检测抗体进行，或者以已知的其他抗IL-21抗体为包被抗体，以本发明提供的一种抗体或其抗原结合片段作为检测抗体进行。

上述（3）中，检测免疫细胞功能或CAR-T细胞疗法的治疗效果具体为通过检测受试者体内IL-21的水平，判断免疫细胞功能或CAR-T细胞疗法的治疗效果。其中所述免疫细胞包括T细胞、NK细胞、CAR-T细胞等。

上述（4）和（5）中，中和IL-21的活性具体为利用本发明提供的抗体或其抗原结合片段与样品中的IL-21结合，进而中和IL-21活性。

上述（5）中，所述药物用于预防或治疗与IL-21水平相关的疾病或由IL-21介导的疾病，所述疾病包括但不限于肿瘤、自身免疫性疾病和炎症、寄生虫引起的免疫学病理和组织损伤等。

优选地，本发明所述的IL-21为人IL-21。

第六方面，本发明提供一种IL-21检测试剂盒，其包含以上所述的抗体或其抗原结合片段，或包含以上所述的抗体偶联物，或包含以上所述的抗体组合物。

在本发明的一些实施方式中，提供IL-21的ELISA检测试剂盒，所述试剂盒包含以上所述的抗体或其抗原结合片段，或者包含以上所述的抗体组合物。所述试剂盒还可包含用于ELISA检测的其他试剂，这些试剂包括但不限于IL-21标准品、PBST洗液、封闭液、显色液、终止液等。

第七方面，本发明提供一种药物组合物，其包含以上所述的抗体或其抗原结合片段。

上述药物组合物用于预防或治疗与IL-21水平相关的疾病或由IL-21介导的疾病，所述疾病包括但不限于肿瘤、自身免疫性疾病和炎症、寄生虫引起的免疫学病理和组织损伤等。本发明提供的抗体或其抗原结合片段可作为上述药物组合物的唯一活性成分，或者与其它药物活性成分联合使用。药物组合物还可包含药学领域允许的辅料。

第八方面，本发明提供一种非诊断和治疗目的的IL-21检测方法，所述方法包括：利用双抗夹心ELISA方法检测待测样品中是否存在IL-21和/或其存在水平，所述双抗夹心ELISA方法中的包被抗体和检测抗体分别为3G6D7和13A6G6。

基于上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

本发明提供的抗体3G6D7或抗体13A6G6具有特殊的空间表位，对IL-21表现出高亲和力及高特异性。将本发明提供的抗体3G6D7和抗体13A6G6共同用于IL-21的配对抗体，两种抗体结合不同的空间表位，通过双抗体夹心法可特异性检测培养基以及血清中IL-21的含量，亲和力高，且不结合其他的细胞因子（如IL-2，IL-4，IL-6，IL-7，IL-10，IL-15，GM-CSF，TNF-alpha等），是理想的IL-21蛋白含量的检测抗体组合，可用于研发或生产T细胞，NK细胞以及CAR-T细胞工艺中IL-21残留，有利于加速CGT疗法的研发进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行说明。

图1为本发明实施例3中所述SDS-PAGE图。

图2为本发明实施例3中双抗体夹心定量检测IL-21的标准曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。若未特别指明，实施例中所使用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等均可从商业途径得到。

实施例1 特异性人IL-21抗体的制备

1、小鼠免疫：用人IL-21蛋白（购自Acrobiosystems）作为免疫原，用人IL-21蛋白免疫小鼠。免疫结束后，用ELISA方法检测免疫动物血清，以此确定免疫应答的水平。常规免疫结束后，如果免疫动物能够达到针对免疫原的免疫应答水平，进行细胞融合。

2、筛选：用ELISA方法筛选融合细胞的上清液，挑选出对人IL-21 蛋白特异性结合呈阳性且与IL-2，IL-4，IL-6，IL-7，IL-10，IL-15，GM-CSF，TNF-alpha蛋白等均无结合的细胞。

3、克隆扩大培养：将阳性母克隆细胞转到24孔板扩大培养。每个扩大培养的克隆收集上清，用ELISA方法进行检测。

4、亚克隆：采用有限稀释法对阳性母克隆进行亚克隆，用ELISA方法进行亚克隆筛选。

5、杂交瘤细胞抗体基因测序：提取杂交瘤细胞总RNA，通过RT-PCR反应将RNA反转录成cDNA。克隆抗体轻链和重链序列，将抗体轻链和重链序列构建到T载体上，之后进行DNA测序分析获得抗体基因序列。

6、抗体生产与纯化：将步骤5获得的抗体基因序列转染到HEK293细胞中，并进行扩大培养，采用蛋白质A/G亲和层析方法纯化抗体，用透析方法将纯化抗体保存在磷酸盐缓冲液（PBS）中。

实施例2 人IL-21融合细胞的上清液特异性分析

本实施例中，按照上述实施例1中的细胞融合后获得10个不同的细胞上清，采用酶联免疫吸附试验对上述人IL-21抗体进行特异性分析，分析方法如下：

1、用PBS将人源IL-21，IL-2，IL-4，IL-6，IL-7，IL-10，IL-15，GM-CSF，TNF-alpha蛋白稀释至1μg/mL，加入酶标板孔中，每孔100 μL。用封板膜封板，放置4℃过夜。

2、弃去孔中液体，拍干酶标板，用PBST洗液洗板，300 μL/孔浸泡，拍干酶标板，进行下一次清洗，共洗板3次。

3、每孔加入100 μL封闭剂（含有5%BSA的PBST洗液）, 用封板膜封板，放置37℃孵育，后清洗。

4、将上述人IL-21抗体细胞上清加入酶标板中，每孔100 μL。用封板膜封板，放置37℃孵育，后清洗。

5、用样品稀释液将HRP-Anti-Mouse IgG稀释至0.05 μg/mL，每孔加入100 μL，用封板膜封板，放置37℃孵育后清洗。

6、每孔加入100 μL显色液. 用封板膜封板，放置37℃避光孵育。

7、每孔加入50 μL终止液，轻轻震荡酶标板至显色均匀。

8、用酶标仪读取450 nm和630nm的吸光度值，用OD450扣减OD630值得到吸光度值（OD值）。各单克隆抗体的吸光度值（OD值）检测结果如表1所示。

表1 不同抗体的ELISA检测OD值

9、选择与人IL-21蛋白强结合，与IL-2，IL-4，IL-6，IL-7，IL-10，IL-15，GM-CSF，TNF-alpha蛋白不结合的克隆进行亚克隆。实验结果显示上述8个抗体中，克隆号3G6D7、13A6G6显示了高特异性、且与其他突变株没有交叉反应。

实施例3 人IL-21特异性抗体的分析鉴定和功能分析

本实施例中，采用本领域已知的方法对实施例2中筛选的人IL-7特异性抗体利用双抗体夹心Elisa方法和棋盘法进行灵敏度分析，最终筛选出灵敏度较高的两株抗体IL-21特异性抗体（Clone：3G6D7，13A6G6）进行分析鉴定和功能分析，具体如下：

SDS-PAGE鉴定结果（图1）显示，3G6D7，13A6G6克隆号抗体还原电泳两条带分子量大小分别为27kDa和50kDa左右，纯度大于99%。

人IL-21定量检测实验结果（图2）表明，3G6D7，13A6G6克隆号的抗体可以采用双抗体夹心法对人IL-21进行定量检测，从而获得基质中蛋白的含量，计算公式为y = (5.24 +0.0089) / [1 + (x/110.92)^-0.97] -0.0089，其中y为OD值，将样品的OD值带入上式公式中，计算X，即样品的浓度值。

人IL-21定量检测实验结果（表2）表明，利用3G6D7，13A6G6克隆号的抗体进行人IL-21的定量检测，没有基质的干扰。

表2 双抗体夹心法检测IL-21在不同稀释梯度基质中的回收率

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.特异性检测IL-21的抗体或其抗原结合片段，其特征在于，所述抗体或其抗原结合片段选自以下（1）或（2）：

（1）重链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：1、2、3所示；轻链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：4、5、6所示；

（2）重链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：7、8、9所示；轻链可变区的互补决定区CDR1、CDR2、CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO：10、11、12所示。

2.根据权利要求1所述的抗体或其抗原结合片段，其特征在于，所述抗体或其抗原结合片段选自以下（1）或（2）：

（1）重链可变区的氨基酸序列如SEQ ID NO：13所示，轻链可变区的氨基酸序列如SEQID NO：14所示；

（2）重链可变区的氨基酸序列如SEQ ID NO：15所示，轻链可变区的氨基酸序列如SEQID NO：16所示。

3.根据权利要求1或2所述的抗体或其抗原结合片段，其特征在于，所述抗体或其抗原结合片段选自Fab、Fab'、F(ab')₂、Fv、互补决定区片段、单链抗体、单克隆抗体、动物源抗体、嵌合抗体、人源化抗体。

4.核酸分子，其特征在于，其编码权利要求1~3任一项所述的抗体或其抗原结合片段。

5.生物材料，其特征在于，其含有权利要求4所述的核酸分子；所述生物材料为表达盒、载体或宿主细胞。

6.一种抗体偶联物，其特征在于，其为将权利要求1~3任一项所述的抗体或其抗原结合片段与标记物偶联得到，所述标记物选自酶标记、生物素标记、荧光染料标记、化学发光染料标记、放射性标记中的一种或多种。

7.权利要求1~3任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求4所述的核酸分子或权利要求5所述的生物材料或权利要求6所述的抗体偶联物在制备用于检测IL-21在样品中的存在或其水平的产品中的应用。

8.权利要求1~3任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求6所述的抗体偶联物在非诊断和治疗目的的检测IL-21在样品中的存在或其水平中的应用。

9.一种IL-21检测试剂盒，其特征在于，其包含权利要求1~3任一项所述的抗体或其抗原结合片段，或包含权利要求6所述的抗体偶联物。