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Lexikon der Biologie: Phagen-Display-Bibliothek

Phagen-Display-Bibliothekw, umfangreiches Repertoire an Peptiden oder Proteinen, die als rekombinante Moleküle auf der Oberfläche von genetisch veränderten Bakteriophagen exprimiert werden (Phagen-Display). Peptidbibliotheken z.B. bieten die Möglichkeit, antikörperbindende Epitope eines Antigens zu bestimmen. Von besonderem Interesse ist die Herstellung von scFv-Bibliotheken (single-chain antigen-binding proteins), also von Phagen, die antigenbindende Domänen von Antikörpern exprimieren und somit, wie Antikörper, für den Nachweis von Antigenen eingesetzt werden können. Solche scFv-Bibliotheken können hergestellt werden, indem man mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Immunglobulin-spezifischen Oligonucleotid-primern die Sequenzen der variablen Domänen (variable Region) der schweren (H-Ketten) und leichten Kette (L-Ketten) von Antikörpergenen aus B-Lymphocyten vervielfältigt und in das Phagen-Genom einbaut. Verwendet man für die Erstellung einer scFv-Bibliothek die DNA aus B-Lymphocyten eines imununen (z.B. gegen eine bestimmte Viruskrankheit) Individuums oder eines Patienten mit einer Autoimmunkrankheit zusammen mit IgG-spezifischen Oligonucleotid-primern, so können Virus-neutralisierende bzw. potentielle Autoantikörper identifiziert werden. Die Selektion von spezifischen Antikörperfragmenten erfolgt dann über Affinitätsanreicherung. Für die Erstellung sog. universeller scFv-Genbibliotheken verwendet man IgM-spezifische Oligonucleotid-primer und isoliert DNA aus naiven B-Lymphocyten (naive Lymphocyten), die noch nicht klonal stimuliert worden sind und in denen folglich noch kein Rearrangement der Antikörper-Gensegmente (Immunglobulin-Gen-Rearrangement) stattgefunden hat. Eine Steigerung der Vielfalt der möglichen scFv läßt sich erreichen, indem zusätzlich in vitro verschiedene Gensegmente kombiniert werden oder im Bereich der CDR ("komplementaritätsbestimmende Regionen"; vor allem CDR3) der antigenbindenden Domäne zufällig Mutationen erzeugt werden (halbsynthetische Genbibliotheken). Noch weiter geht die vollständig synthetische Erzeugung von Genbibliotheken mit Zufallssequenzen in allen CDRs. Bei dieser müssen jedoch einige technische Tricks durchgeführt werden, um das häufige Auftreten von Stop-Codonen zu vermeiden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Trinucleotid-Elementen statt Mononucleotiden für die Generierung der cDNAs mit der PCR. Auf diese Weise werden Stop-Codonen vermieden, und durch die beliebige Kombination der Trinucleotide kann eine große Vielfalt von scFv-Sequenzen erzeugt werden. Die Herstellung von rekombinanten scFv-Bibliotheken bietet die Möglichkeit, monoklonale Antikörper zu generieren, die mit der Hybridomtechnik (Hybridom) nicht oder nur schwer erzeugt werden können, da eine erfolgreiche Immunisierung nicht notwendig ist.

R.We.

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