纳米抗体发现平台怎么选：噬菌体展示与酵母表面展示的库容、筛选通量及亲和力成熟对比-纳米抗体专题-泰克生物

纳米抗体发现平台怎么选：噬菌体展示与酵母表面展示的库容、筛选通量及亲和力成熟对比

噬菌体展示技术已广泛用于制备单克隆抗体十余年，酵母表面展示是较新发展的技术。做纳米抗体发现，平台选择非常重要。噬菌体展示技术和酵母表面展示技术原理不同，擅长开发的内容也完全不同。本期从库容、筛选机制、亲和力成熟三个方面进行分享，并对两种技术的预算和周期进行比较，帮助我们针对自己的项目选择合适的体系。

一、两种展示的库容天花板与筛选通量

噬菌体展示技术的库容优势具有很大的优势，典型噬菌体库可达10^9–10^10克隆数量级。原因在于噬菌体颗粒在大肠杆菌中扩增，转化效率高、扩增成本低。对于从免疫或合成库中“大海捞针”式地筛选结合物，噬菌体的库容量大意味着更高的覆盖度，但大库容不等于高通量筛选。噬菌体展示技术的筛选方式是生物淘选，将展示结合物的噬菌体与固定化抗原孵育，洗掉不结合的，洗脱结合的，再感染细菌扩增。经过3轮淘选，富集出结合物。问题在于，淘选无法区分“高亲和力”和“仅仅扩增得快”的单克隆结合物

酵母表面展示的库容较小。常规酵母库在10^7–10^9克隆数量级。原因在于酵母转化效率远低于大肠杆菌，建一个超过10^9的酵母库需要大量电转操作，时间和成本都陡增。但酵母展示的筛选通量并不依赖“库有多大”，而依赖FACS的精度。流式分选可以同时读取两个信号：一个标记结合物展示量（表面表达水平），一个标记抗原结合量。将结合信号对表达信号归一化后，真正的高亲和力的单克隆结合物不会被“仅仅高表达”的“假阳性”掩盖。

图1 噬菌体展示技术与酵母表面展示技术原理比较

二、噬菌体展示擅长什么、酵母展示擅长什么

噬菌体展示技术：从头发现

从免疫驼源文库、合成纳米抗体库或天然库中快速筛选出第一批结合物，噬菌体展示技术是更经济的选择，其淘选周期短，整个筛选可以在3周内完成，成本远低于真核系统。对于纳米抗体而言，其单域结构相对简单，在噬菌体表面展示时折叠负担小于scFv或Fab，因此假阴性风险相对可控。

噬菌体局限性：从大肠杆菌中表达某些真核蛋白时，其表达存在不可预测的偏差，因为大肠杆菌缺乏真核细胞内质网中的折叠酶和伴侣蛋白，这些是分泌蛋白（如抗体片段）高效折叠所必需的。

酵母表面展示技术：精确筛选与复杂靶点

酵母已成为展示和筛选抗体片段的一种替代技术，包括单克隆抗体scFv和Fab段。由于酵母的蛋白质折叠和分泌途径更接近哺乳动物细胞，因此，酵母展示技术可能比噬菌体展示获得更多或不同类型的抗体。2018年Nature Structural & Molecular Biology上报道的酵母展示平台，专门用于快速发现构象选择性纳米抗体，正是利用了酵母折叠系统对复杂膜蛋白胞外域的兼容性。

纳米抗体酵母展示流程：将纳米抗体库克隆至酵母展示载体（通常融合表达于Aga2p表面蛋白），诱导展示后隆，再进行FACS分选，这样诱导和FACS分选大概需要3-4轮，整个过程比噬菌体淘选多花2–3周，但拿到手的克隆质量通常更高。

图2 酵母表面展示技术FACS分选示意图

三、亲和力成熟更适合放在哪个平台?

酵母表面展示的FACS分选是单细胞水平的定量操作。可以用荧光标记抗原孵育酵母，然后分选荧光强度最高的那一小群细胞，同时，双色标记归一化排除了表达量的干扰，即一个展示量低但亲和力高的克隆，不会被展示量高但亲和力中等的克隆淹没。文献中已有明确结论：酵母表面展示技术在亲和力成熟方面比噬菌体展示技术更有优势，噬菌体淘选难以通过归一化展示比例来区分动力学结合特性。

四、预算与周期对照表

以下为典型纳米抗体筛选项目噬菌体展示与酵母展示区别：

比较内容	噬菌体展示技术	酵母表面展示技术
建库成本	低（大肠杆菌电转，常规实验室可完成）	中高（酵母电转效率低，大库需多批次操作）
典型库容	10^9-10^10	10^7-10^9
筛选周期	2-3周（3轮淘选+扩增）	4-6周（3-4轮诱导+FACS分选）
从建库到拿到克隆	6-8周	8-11周
单克隆鉴定成本	低（ELISA即可初筛）	中（需FACS富集高质量克隆）
亲和力成熟能力	有限（依赖淘选压力调整）	强（FACS定量分选+定向进化兼容）
复杂/构象靶点适配性	中低（细菌折叠限制）	高（真核折叠+翻译后修饰）
展示平台筛选成功率对比	库容大，稀有克隆捕获概率高；但假阳性率也高，需更多下游验证	库容小，从头发现命中率受限；但FACS归一化筛选使真阳性率显著更高

选择逻辑总结：

(1) 合成库/免疫库从头发现，靶点简单，预算紧，要快，选择噬菌体展示技术，拿到初步候选序列后再考虑转换酵母表面展示平台做亲和力成熟。

(2) 靶点是复杂膜蛋白胞外域、构象表位，优先选择酵母表面展示。

(3) 已有先导纳米抗体，想要进一步获得更高亲和力的抗体，选择酵母表面展示+流式分选。

关于泰克生物：

泰克生物科技（天津）有限公司基于噬菌体展示技术和酵母展示技术建立了完善的纳米抗体候选序列发现平台，能够为客户提供高质量的候选药物开发服务以及配套的下游成药性评估服务（包括体外亲和力验证、流式结合验证、流式信号通路阻断验证、信号通路验证、活体动物实验等）和下游抗体产品开发服务（CAR-T、ADC、双特异性抗体等），为不同客户的抗体药物开发项目提供有力的技术支持。