噬菌體展示技術(shù)的本質(zhì)是 “將分子的‘基因型’（噬菌體 DNA 中的外源基因）與‘表型’（噬菌體表面展示的外源蛋白）綁定”，通過三輪核心循環(huán)完成特異分子的篩選，流程可概括為：
- 吸附：將靶分子（如抗體、受體蛋白）固定在固相載體（如聚乙烯平皿）上，加入噬菌體展示庫（含 10?-10?種不同外源分子的噬菌體）—— 僅能與靶分子特異性結(jié)合的噬菌體，會(huì)通過蛋白互作吸附在載體表面，未結(jié)合的游離噬菌體則留在溶液中；
- 洗脫：用酸性溶液或競(jìng)爭配體洗去非特異性結(jié)合的噬菌體，只保留與靶分子高親和力結(jié)合的克隆；
- 擴(kuò)增：將洗脫的特異噬菌體感染大腸桿菌，利用細(xì)菌快速繁殖實(shí)現(xiàn)噬菌體擴(kuò)增，獲得足量的特異克隆。
經(jīng)過 3-5 輪循環(huán)，特異噬菌體的比例可從初始的百萬分之一富集到 90% 以上，最終通過測(cè)序即可直接獲得外源分子的編碼序列，實(shí)現(xiàn) “篩選即得序列” 的高效性。
根據(jù)噬菌體類型的差異，噬菌體展示系統(tǒng)分為三類，核心區(qū)別在于 “用于融合外源分子的外殼蛋白” 不同，直接決定了其適用的外源分子大小、分泌需求與應(yīng)用場(chǎng)景：
以 “次要外殼蛋白 PⅢ” 和 “主要外殼蛋白 PⅧ” 為核心融合位點(diǎn)，適配抗體片段、短肽篩選：
- PⅢ 展示系統(tǒng)：PⅢ 位于噬菌體尾端（每顆粒 3-5 個(gè)拷貝），外源分子可融合在其信號(hào)肽與功能區(qū)之間，不影響噬菌體感染性。優(yōu)勢(shì)是支持較大分子（如 scFv 抗體片段、50kDa 以內(nèi)蛋白）的展示，且可通過輔助噬菌體實(shí)現(xiàn) “單價(jià)展示”（每噬菌體僅展示 1 個(gè)外源分子），避免多價(jià)結(jié)合導(dǎo)致的假陽性，是抗體篩選的首選系統(tǒng)；
- PⅧ 展示系統(tǒng)：PⅧ 是噬菌體主要外殼蛋白（每顆粒 2700 個(gè)拷貝），僅能融合短肽（≤5 個(gè)氨基酸）—— 較大分子會(huì)阻礙噬菌體裝配，但加入輔助噬菌體提供野生型 PⅧ 后，可展示稍長肽段，適合構(gòu)建隨機(jī)短肽庫（如篩選抗原線性表位）。
λ 噬菌體在細(xì)菌內(nèi)完成裝配，無需跨膜分泌，解決了 “真核蛋白因分泌困難無法展示” 的痛點(diǎn)，核心融合位點(diǎn)為 PV 蛋白與 D 蛋白：
- PV 展示系統(tǒng)：PV 構(gòu)成噬菌體尾部管狀結(jié)構(gòu)，外源分子可插入其 C 端非功能區(qū)，已成功展示 120kDa 的植物外源凝血素 BPA（傳統(tǒng)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)），每噬菌體平均展示 1 個(gè)外源分子，避免多價(jià)干擾；
- D 蛋白展示系統(tǒng)：D 蛋白參與噬菌體頭部裝配，外源分子融合后，可通過宿主抑制 tRNA 活性調(diào)控融合蛋白比例 —— 這一特性對(duì)展示 “可能干擾噬菌體裝配的毒性蛋白” 尤為重要，且支持體內(nèi)外雙重裝配模式。
T4 噬菌體的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是 “可同時(shí)展示兩種外源分子”，且能形成無 DNA 的空衣殼，生物安全性高：
- 利用外殼蛋白 SOC（9kDa）和 HOC（40kDa）的表面暴露區(qū)域融合外源分子，兩者均不影響噬菌體生存繁殖，可同時(shí)展示抗原表位與佐劑分子；
- 當(dāng) DNA 包裝被抑制時(shí)，T4 可形成不含基因組的空衣殼（SOC 和 HOC 仍正常裝配），這種空衣殼展示抗原時(shí)，無需擔(dān)心病毒 DNA 整合風(fēng)險(xiǎn)，在新型疫苗研發(fā)中極具潛力（如展示肉毒梭菌中和表位的空衣殼，免疫小鼠可產(chǎn)生高滴度特異性抗體）。
噬菌體展示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在 “靶標(biāo)結(jié)合分子篩選” 與 “表位研究” 中尤為突出，具體應(yīng)用包括：
- 抗原表位鑒定：通過篩選隨機(jī)肽庫，可快速確定抗體識(shí)別的線性或構(gòu)象表位 —— 例如已成功解析 HIV、HBV、HCV 病毒抗原的表位，甚至找到 “模擬表位”（與天然表位序列不同，但能誘發(fā)相同免疫反應(yīng)），為疫苗設(shè)計(jì)提供精準(zhǔn)靶點(diǎn)；
- 抗體 / 配體篩選：從噬菌體抗體庫中篩選全人源抗體（如阿達(dá)木單抗），或篩選受體的特異性配體，避免傳統(tǒng)雜交瘤技術(shù)依賴動(dòng)物免疫、免疫原性高的缺點(diǎn)；
- 新型疫苗研發(fā)：利用 T4 噬菌體空衣殼或絲狀噬菌體的免疫原性（無需佐劑即可誘導(dǎo)抗體），展示病原體抗原表位，構(gòu)建安全高效的疫苗候選物。
- 高通量：單輪篩選可處理 1011 PFU 的噬菌體庫，快速富集特異分子；
- 易純化：絲狀噬菌體可分泌到培養(yǎng)基中，通過離心 + 沉淀即可富集，無需復(fù)雜蛋白純化步驟；
- 模擬表位篩選：可獲得天然表位的替代分子，解決 “天然表位難以表達(dá)” 的問題。
- 庫容限制：常規(guī)文庫庫容上限為 10?，難以覆蓋超大分子的序列多樣性；
- 表達(dá)限制：真核蛋白因折疊機(jī)制與細(xì)菌不同，易在噬菌體中表達(dá)失敗或降解；
- 毒性分子難題：對(duì)細(xì)菌有毒性的分子（如生物毒素）難以有效展示。
盡管存在局限，噬菌體展示技術(shù)憑借 “基因型 - 表型統(tǒng)一”“高效篩選” 的核心優(yōu)勢(shì)，仍是生物醫(yī)學(xué)研究中不可或缺的工具。隨著文庫構(gòu)建技術(shù)（如高轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞提升庫容）、真核蛋白展示優(yōu)化的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)將在抗體藥物、疫苗研發(fā)、分子診斷等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮更大價(jià)值。
泰克生物提供噬菌體展示技術(shù)全流程支持，涵蓋展示庫構(gòu)建、靶標(biāo)結(jié)合篩選及陽性克隆鑒定，助力抗原表位研究與抗體 / 配體開發(fā)。
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