Expressão e caracterização de fragmentos de anticorpos recominanes Anti-CD3 humano em Pichia pastoris

Abstract

As imunoglobulinas são moléculas complexas de interesse biofarmacêutico que têm sido geralmente produzidas em células animais. Biorreatores alternativos, tais como leveduras também foram considerados, mas sua utilização é dificultada pelo dobramento ineficiente dos anticorpos e adição de cadeias de carboidratos. O objetivo deste trabalho foi produzir um vetor de expressão otimizado para produção de anticorpos completos e seus fragmentos bivalentes F(ab’)2 na levedura Pichia pastoris. Desenvolvemos um vetor de expressão de anticorpos em cadeia única que utiliza uma seqüência reconhecida pela protease KEX para o processamento das cadeias do anticorpo. Usamos este vetor de expressão para inserir um fragmento gênico de uma cadeia variável humanizada anti-CD3, desenhada de forma a otimizar o uso de códons e seu conteúdo GC. Os plasmídeos resultantes foram introduzidos na levedura metilotrófica Pichia pastoris, linhagem GS115, e cultivado em meio BMMY. A melhor indução foi obtida com metanol 2%. O fragmento de anticorpo mantém sua capacidade de reconhecimento ao antígeno recombinante CD3 produzido em E. coli. Análises por SDS-PAGE e Western Blot indicam degradação das construções recombinantes de anticorpos completos. Para verificar atividade biológica das imunoglobulinas recombinantes, também desenvolvemos um peptídeo recombinante CD3 de cadeia única, contendo cadeias gama e epsilon do antígeno CD3. O antígeno foi expresso na forma de corpúsculo de inclusão em Escherichia coli BL21 pLysE. A associação do antígeno-anticorpo foi verificada por meio de ELISA. Portanto, foi descrito um vetor de expressão em P. pastoris eficiente para a expressão de fragmentos F(ab’)2 com capacidade de ligação ao antígeno CD3. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Antibody is a complex biopharmaceutical that has been usually produced in animal cell. Alternative bioreactors such as yeasts have also been considered, but its use is hampered by the inefficient antibody folding and carbohydrate addition. The aim of this work is to produce an optimized expression vector for complete antibodies and its divalent Fab antibody fragment production. We developed a single-chain F(ab’)2 expression vector that codes for a KEX cleavage site, used to process antibody's chains. We used this expression vector to insert a humanized anti-CD3 variable region gene fragment, optimally designed for codon usage and GC content. The resulting plasmid was introduced in the methylotrophic yeast Pichia pastoris strain GS115 and it was grown in BMMY media. Improved induction was achieved using 2% methanol. The antibody fragment appears to maintain its affinity to the antigen site CD3. This suggests that it harbors correctly processed heavy and light chains. SDS-PAGE and Western Blot analyses showed a degradation of the antibody complete form when compared to its fragment F(ab’)2. To check F(ab’)2 biological activity, we also developed a recombinant CD3 peptide, containing gamma and epsilon chain of CD3 antigen produced as a single chain molecule. The antigen was expressed as inclusion bodies in E. coli BL21 pLysE. The antibody-antigen association was observed by ELISA. Therefore, we had described an efficient F(ab`)2 expression vector for P. pastoris, successfully used for the production of a biologically active anti-CD3 antibody F(ab`)2.