關(guān)于噬菌體表面展示技術(shù)第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日一、定義

噬菌體展示技術(shù)(PhageDisplayTechniques,PDT)是一項(xiàng)篩選技術(shù)，將外源多肽或蛋白與噬菌體的衣殼蛋白融合表達(dá)，融合蛋白展示在病毒顆粒的表面，而編碼該融合子的DNA則位于病毒粒子內(nèi)。使大量多肽與其DNA編碼序列之間、表型與基因型之間建立了直接聯(lián)系，使各種靶分子（抗體、酶、細(xì)胞表面受體等）的多肽配體通過淘選得以快速鑒定。表型————基因型展示肽————編碼基因第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日二、發(fā)展簡(jiǎn)史

Smith在1985年首次證實(shí)外源DNA可以插入絲狀噬菌體基因III中，并與pIII蛋白融合展示。

SmithGP.Science1985;228:1315-7

第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日1985第一次發(fā)表噬菌體展示技術(shù)；展示多肽SmithGP.Science.1985;228:1315-71988噬菌質(zhì)粒系統(tǒng)1990抗體片段的展示1993展示cDNA文庫(kù)1994/1995研發(fā)了‘phagetwo-hybrid’技術(shù)1996首次體內(nèi)invivo淘選試驗(yàn)1998噬菌體展示載體作為基因?qū)胼d體1999Combinationofphagedisplaywithhigh-densityarrays2001AutomatedphagedisplayselectionKillingcancercellsbytargeteddrug-carryingphagenanomedicinesPublished:3April2008BMCBiotechnology2008,8:37doi:10.1186/1472-6750-8-37第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日三、噬菌體展示的基本原理基本原理

在噬菌體衣殼蛋白基因中插入外源基因，形成融合蛋白表達(dá)在噬菌體顆粒蛋白的表面，被展示的多肽或蛋白質(zhì)可保持相對(duì)獨(dú)立的空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)活性。第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

利用靶分子，采用適當(dāng)?shù)奶韵捶椒ǎㄓH和→洗脫→擴(kuò)增→親和的循環(huán)步驟），洗去非特異結(jié)合的噬菌體，最終從噬菌體文庫(kù)中篩選出能結(jié)合靶分子的目的噬菌體；外源多肽或蛋白質(zhì)表達(dá)在噬菌體的表面，而其編碼基因作為病毒基因組中的一部分可通過噬菌體DNA序列測(cè)序出來，使得表達(dá)蛋白（表現(xiàn)型）和編碼基因（基因型）之間完美地結(jié)合起來，為生物科學(xué)提供高效而實(shí)用的研究手段。第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日四、噬菌體表面展示的步驟不同基因分別被插入噬菌體基因組中分離純化的噬菌體只是展示一個(gè)蛋白，多肽或者抗體。收集所有的噬菌體就構(gòu)成一個(gè)文庫(kù)將噬菌體文庫(kù)與靶蛋白相互作用，篩選能與靶蛋白相互作用的噬菌體第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

目前，能用于蛋白質(zhì)/多肽展示的噬菌體系統(tǒng)有絲狀噬菌體展示系統(tǒng)、λ噬菌體展示系統(tǒng)、T4噬菌體展示系統(tǒng)和T7噬菌體展示系統(tǒng)。

其中絲狀噬菌體展示PⅢ系統(tǒng)單價(jià)展示，可以篩選高親和力配體，PⅧ系統(tǒng)拷貝數(shù)高，利于疫苗的研制，但絲狀噬菌體分泌釋放，不易展示大分子蛋白；λ噬菌體展示和T4噬菌體展示系統(tǒng)容量大，拷貝數(shù)高，但不易篩選高親和配體；T7展示系統(tǒng)可以高、中、低拷貝地展示不同分子量的蛋白質(zhì)，是目前最為理想的展示系統(tǒng)。第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日五、噬菌體展示技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

噬菌體抗體庫(kù)技術(shù)噬菌體抗體庫(kù)技術(shù)模擬了機(jī)體免疫系統(tǒng)的選擇作用，呈現(xiàn)在噬菌體表面的抗體能夠在體外用固相化抗原進(jìn)行篩選，同時(shí)由于噬菌體對(duì)大腸桿菌的感染性，噬菌體抗體庫(kù)技術(shù)能夠以淘篩的方式，為快速選擇特異性抗體提供簡(jiǎn)便而高效的操作系統(tǒng)。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日疫苗：與傳統(tǒng)的質(zhì)粒DNA疫苗相比,利用噬菌體展示技術(shù)研制基因工程疫苗具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：噬菌體傳遞的DNA疫苗誘生的抗體應(yīng)答持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng),滴度更高；噬菌體有強(qiáng)的免疫原性，是天然的免疫佐劑；噬菌體疫苗在對(duì)核酸酶的穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)明顯，而且噬菌體疫苗能直接靶向抗原提呈細(xì)胞，使用比質(zhì)粒DNA疫苗低得多的劑量就能誘發(fā)很好的免疫效果。第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日3.多肽類藥物：

如一些激動(dòng)劑或拮抗劑從多肽庫(kù)中分離鑒定出來；已獲得一13肽，它能中和蛇毒α-bungarotoxin；從CX7C多肽庫(kù)中掏選到一個(gè)多肽能與Hantavirus結(jié)合，并使該病毒不能結(jié)合或感染細(xì)胞。人血管促生素（angiogenin）是一種能促進(jìn)腫瘤血管生長(zhǎng)的蛋白，用這個(gè)蛋白去淘選一個(gè)噬菌體展示多肽庫(kù)，所獲得的一個(gè)環(huán)狀8肽能與血管促生素結(jié)合，并能阻遏血管促生素的活性；等等。第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日腫瘤藥物導(dǎo)航載體：用腫瘤細(xì)胞特殊的受體蛋白從展示文庫(kù)中淘選到的多肽或單鏈抗體，可以作為抗癌藥物的定向輸送工具。一個(gè)成功的實(shí)例是：將噬菌體多肽展示庫(kù)注射入具有腫瘤的小鼠體內(nèi)，然后殺死小鼠，取出腫瘤，再將結(jié)合其上的噬菌體洗脫下來。展示在其上的多肽具有與該腫瘤的特異性親和力。將此多肽與細(xì)胞毒素doxorubicin偶聯(lián)。結(jié)果顯示，此偶聯(lián)物具有更強(qiáng)的抑制腫瘤的效果.第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日5.信息傳遞研究:

利用噬菌體展示多肽庫(kù)，發(fā)現(xiàn)了一些受體，如凝血致活酶、黑皮質(zhì)素受體、CD80和一個(gè)Hantaviral受體；受體的配體，如血管促生素、α-bungarotoxin，和一些大蛋白分子中的折疊區(qū)域，如SH2、SH3和WW區(qū)域。從多肽庫(kù)中可分離到與天然激素相似的、與受體結(jié)合的高親和力的多肽,因此用完整細(xì)胞可以從多肽庫(kù)中找到受體的高選擇性配體。在不知道任何有關(guān)的受體和配體信息的情況下，用完整細(xì)胞和組織或動(dòng)物，可篩選到特異與靶組織結(jié)合的多肽和蛋白。第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

6.DNA結(jié)合蛋白：鋅指蛋白是一類DNA結(jié)合小肽結(jié)構(gòu)物，這些結(jié)構(gòu)含有鋅，能用于構(gòu)建一個(gè)大的蛋白區(qū)域，去識(shí)別和結(jié)合特殊的DNA序列。噬菌體展示技術(shù)也可以用于創(chuàng)造一個(gè)大的、具有識(shí)別不同DNA序列的鋅指的多肽庫(kù)。利用這個(gè)多肽庫(kù)，可以研究有關(guān)氨基酸序列與DNA結(jié)合位點(diǎn)之間的識(shí)別規(guī)則，可以通過設(shè)計(jì)鋅指多肽去控制基因的表達(dá)，比如抑制小鼠細(xì)胞系中的癌基因，也可以啟動(dòng)表達(dá)質(zhì)粒的基因，或干擾病毒感染生活周期。第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日7.蛋白質(zhì)組學(xué)：噬菌體展示技術(shù)作為一個(gè)多肽和蛋白質(zhì)合成的工具箱，使得任何蛋白均能找到與其有特異結(jié)合力的多肽和蛋白質(zhì)，其構(gòu)建的文庫(kù)的滴度可達(dá)1012。蛋白質(zhì)組學(xué)的基本點(diǎn)就是利用蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用，對(duì)成千上萬種蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行分析。而噬菌體展示技術(shù)正好能符合這種要求。例：將噬菌體展示cDNA文庫(kù)制成蛋白點(diǎn)陣，成功的應(yīng)用于尋找與過敏癥有關(guān)的蛋白質(zhì)。第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

目前噬菌體展示技術(shù)的研究進(jìn)展非常迅速，在抗原決定簇的定位、蛋白質(zhì)相互作用位點(diǎn)的確定、特異調(diào)節(jié)分子的分離和人工抗體和疫苗的制備、診斷技術(shù)、酶抑制劑的研究開發(fā)、多肽藥物的研制等生物技術(shù)研究的不同領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并對(duì)這些領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日噬菌體展示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)噬菌體展示技術(shù)最關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)有：第一，淘選的高效率使得在極低的存在水平下，挑選到高親和力噬菌體成為可能；第二，所挑選到的噬菌體可在微量存在的情況下，通過感染細(xì)菌得到富集；第三：展示的多肽或蛋白質(zhì)與其包含在噬菌體內(nèi)部的基因密碼的連接，使得結(jié)合肽或蛋白質(zhì)的序列分析既快速又簡(jiǎn)便。第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日噬菌體展示技術(shù)的局限性

（1）在噬菌體展示過程中必須經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、噬菌體包裝，有的展示系統(tǒng)還要經(jīng)過跨膜分泌過程，這就大大限制了所建庫(kù)的容量和分子多樣性。目前，常用的噬菌體展示文庫(kù)中含有不同序列分子的數(shù)量一般限制在109。（2）不是所有的序列都能在噬菌體中獲得很好的表達(dá)，因?yàn)橛行┑鞍踪|(zhì)功能的實(shí)現(xiàn)需要折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)、膜插入和絡(luò)合，導(dǎo)致在體內(nèi)篩選時(shí)需外加選擇壓力。例如，在噬菌體展示文庫(kù)試驗(yàn)中，由于部分未折疊的蛋白在細(xì)菌中很容易被降解，因此，必須小心控制條件，以保證在噬菌體表面展示的文庫(kù)沒有降解。另外，鼠源抗體在噬菌體中表達(dá)差，也是體內(nèi)選擇壓力的一個(gè)例子。真核細(xì)胞蛋白在細(xì)菌中表達(dá)差是因?yàn)樗鼈兊牡鞍踪|(zhì)合成與折疊機(jī)制不同的緣故。