免疫學專題：單株抗體製備

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    1984年的諾貝爾獎，落到了三位傑出的科學家(Niels K. Jerne, Georges J.F. Köhler and César Milstein)手中，他們因為在免疫學上傑出的貢獻而獲獎，其中這次要介紹的是研究出製備單株抗體（Monoclonal antibody）方法而獲獎的兩位科學家，Georges J.F. Köhler 和César Milstein所作的貢獻。



    單株抗體為何如此重要？原因在於其具有高度的專一性，因此在醫學的應用上可以透過單株抗體去精準的結合到想要的位置，作為疫苗或是癌症治療劑使用。

    單株抗體的製備不易，在於能夠產生抗體的B細胞，難以在體外（In vitro）的環境生長，往往很快就死亡了，因此為了突破這個困境以能夠大量生產單株抗體，我將要介紹Köhler 和Milstein所研究出的方法。

    他們使用的方法是所謂的融合細胞法，原理為將腫瘤癌細胞和能夠產生抗體的B細胞融合，形成融合細胞（Hybridoma）。這個方法的好處是可以讓原本容易在體外培養時快速死亡的B細胞存活得更久，以滿足抗體產生的需求，但是要如何選殖出正確融合的細胞，則是難題所在。



    為了解決這個問題，他們在培養融合細胞時，會加入一個特殊的培養基，HAT medium。Hat medium之所以如此命名源自于其中的三個關鍵化合物：Hypoxanthine、Aminopterin、Thymidine。



    這時就要補充一下先前先不提的一項資訊了，細胞融合法所使用的癌細胞株（NS-1）有兩個缺陷，那便是該癌細胞株缺乏HGPRT酵素以及Thymidine kinase（TK）；有生化基礎的人或許聽到這個酵素都不會陌生，因為這是核苷酸合成的Salvage pathway的重要酵素。癌細胞由於缺乏HGPRT和TK，因此只能嘗試走核苷酸合成的de novo pathway，此時HAT medium中的Aminopterin會抑制Dihydrofolate reductase使其無法被還原成Tetrahydrofolate，而Tetrahydrofolate正好是這個路徑的重要輔酶，因此在兩條路徑都無法進行的情況下，癌細胞會因為缺乏核苷酸而被迫走向細胞凋亡；相反地，由於此方法使用的B細胞無此缺陷，因此可以正常合成核苷酸而存活，這也正是這個培養基特別之處。

    將融合細胞在HAT培養基培養一段時間後，沒有成功融合兩者的細胞會分別因為壽命過短死亡（B細胞）或是因為缺乏核苷酸而死亡（NS-1癌細胞），剩下的便是成功融合的融合細胞。將其分離出後，稀釋並且移至微量多孔盤培養（Multiwell plates），使每個孔（well）只含有一個融合細胞，分別檢測每個孔中上清液的抗體，篩選後便可以找到想要的單株抗體來源B細胞，因為其來自于同一個B細胞，所以為單株（Monoclonal），進行培養後便完成所有步驟。

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