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Monoclonal antibodies are used worldwide as highly potent and efficient detection reagents for research and diagnostic applications. Nevertheless, the specific targeting of complex antigens such as whole microorganisms remains a challenge. To provide a comprehensive workflow, we combined bioinformatic analyses with novel immunization and selection tools to design monoclonal antibodies for the detection of whole microorganisms. In our initial study, we used the human pathogenic strain E. coli O157:H7 as a model target and identified 53 potential protein candidates by using reverse vaccinology methodology. Five different peptide epitopes were selected for immunization using epitope-engineered viral proteins. The identification of antibody-producing hybridomas was performed by using a novel screening technology based on transgenic fusion cell lines. Using an artificial cell surface receptor expressed by all hybridomas, the desired antigen-specific cells can be sorted fast and efficiently out of the fusion cell pool. Selected antibody candidates were characterized and showed strong binding to the target strain E. coli O157:H7 with minor or no cross-reactivity to other relevant microorganisms such as Legionella pneumophila and Bacillus ssp. This approach could be useful as a highly efficient workflow for the generation of antibodies against microorganisms.
Monoclonal antibodies are used worldwide as highly potent and efficient detection reagents for research and diagnostic applications. Nevertheless, the specific targeting of complex antigens such as whole microorganisms remains a challenge. To provide a comprehensive workflow, we combined bioinformatic analyses with novel immunization and selection tools to design monoclonal antibodies for the detection of whole microorganisms. In our initial study, we used the human pathogenic strain E. coli O157:H7 as a model target and identified 53 potential protein candidates by using reverse vaccinology methodology. Five different peptide epitopes were selected for immunization using epitope-engineered viral proteins. The identification of antibody-producing hybridomas was performed by using a novel screening technology based on transgenic fusion cell lines. Using an artificial cell surface receptor expressed by all hybridomas, the desired antigen-specific cells can be sorted fast and efficiently out of the fusion cell pool. Selected antibody candidates were characterized and showed strong binding to the target strain E. coli O157:H7 with minor or no cross-reactivity to other relevant microorganisms such as Legionella pneumophila and Bacillus ssp. This approach could be useful as a highly efficient workflow for the generation of antibodies against microorganisms.
Monoklonale Antikörper (mAK) sind eines der wichtigsten Biomoleküle für die Umweltanalytik und die medizinische Diagnostik. Für die Detektion von Mikroorganismen bilden sie die Grundlage für ein schnelles und präzises Testverfahren. Bis heute gibt es, aufgrund des hohen zeitlichen und materiellen Aufwandes und der unspezifischen Immunisierungsstrategien, nur wenige mAK, die spezifisch Mikroorganismen erkennen.
Zu diesem Zweck sollte ein anwendbares Verfahren für die Generierung von mAK gegen Mikroorganismen entwickelt werden, welches anhand von Escherichia coli O157:H7 und Legionella pneumophila validiert wurde. In dieser Dissertation konnten neue Oberflächenstrukturen auf den Mikroorganismen mittels vergleichender Genomanalysen und in silico Epitopanalysen identifiziert werden. Diese wurden in das Virushüllprotein VP1 integriert und für eine gezielte Immunisierungsstrategie verwendet. Für die Bestimmung antigenspezifischer antikörperproduzierender Hybridome wurde ein Immunfärbeprotokoll entwickelt und etabliert, um die Hybridome im Durchflusszytometer zu sortieren.
In der vorliegenden Studie konnten für E. coli O157:H7 insgesamt 53 potenzielle Proteinkandidaten und für L. pneumophila 38 Proteine mithilfe der bioinformatischen Analyse identifiziert werden. Fünf verschiedene potenzielle Epitope wurden für E. coli O157:H7 und drei verschiedenen für L. pneumophila ausgewählt und für die Immunisierung mit chimären VP1 verwendet. Alle Immunseren zeigten eine antigenspezifische Immunantwort. Aus den nachfolgend generierten Hybridomzellen konnten mehrere Antikörperkandidaten gewonnen werden, welche in Charakterisierungsstudien eine starke Bindung zu E. coli O157:H7 bzw. L. pneumophila vorwiesen. Kreuzreaktivitäten zu anderen relevanten Mikroorganismen konnten keine bzw. nur in geringem Maße festgestellt werden.
Folglich konnte der hier beschriebene interdisziplinäre Ansatz zur Generierung spezifischer mAK gegen Mikroorganismen nachweislich spezifische mAK hervorbringen und ist als hocheffizienter Arbeitsablauf für die Herstellung von Antikörpern gegen Mikroorganismen einsetzbar.