背景介绍
噬菌体(phage)是一种病毒，在细菌和古生菌中感染和复制，然后将它们的基因组注射到细胞质中。噬菌体是由包住DNA或RNA基因组的蛋白质组成的，可能有相对简单或复杂的结构。
噬菌体展示是由G. Smith在1985年首次提出的，它是一种在溶原性丝状噬菌体表面呈现多肽的方法。在噬菌体展示技术中，将编码感兴趣蛋白的基因插入噬菌体外壳蛋白基因中，使噬菌体将蛋白展示在外壳上。并含有蛋白质的基因，导致基因型和表现型之间的联系。
这些展示噬菌体可以用来筛选其他蛋白质、多肽或DNA序列，以显示待检测的蛋白质和其他分子之间的相互作用。因此，它已成为蛋白质-蛋白质、蛋白质-肽和蛋白质- dna相互作用研究中最强大和应用最广泛的生物技术之一。
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技术流程
一般来说，噬菌体展示技术有以下5个步骤:
步骤1:构建噬菌体展示库
重组DNA技术用于将外来cDNA整合到病毒DNA中。不同的基因组被插入到多个噬菌体的基因组中。剪接到一个外壳蛋白的基因中，使该蛋白显示在噬菌体颗粒的外面，而这些分离的噬菌体只展示一种蛋白、肽或抗体。这些噬菌体的集合即为库，如抗体噬菌体库、蛋白质噬菌体库或随机噬菌体库。
步骤2：结合
这些库暴露于选定的目标，只有一些噬菌体会与目标相互作用。这些目标是计划识别特定的配体，如固定的蛋白、细胞表面蛋白或组织细胞表面蛋白。
步骤3：洗涤
未结合的噬菌体可以被洗涤缓冲液冲走，只留下那些对受体有亲和力的噬菌体。
步骤4：洗脱
洗脱缓冲液洗脱回收对目标有亲和力的噬菌体
步骤5：放大
展示特异性的洗脱噬菌体被用来感染新的宿主细胞进行扩增，或直接进行细菌感染和扩增回收的噬菌体。
图1.噬菌体展示流程图
技术应用
噬菌体展示是一项迅速发展的技术，已被用于支持一系列的应用。根据噬菌体展示库的性质，这些应用包括表位定位、受体和配体识别、蛋白质-蛋白质相互作用研究、重组抗体生产、蛋白质定向进化和药物发现。
（1）表位定位
当一个抗体识别一个特定的抗原时，它所结合的抗原区域被称为抗原表位。抗原表位的知识对于开发有效的抗体试剂是有价值的，无论是用于研究还是作为治疗，可以帮助研究人员阐明免疫反应。表位定位在疫苗开发中也具有重要的实用价值，例如能够构建基于特定表位的肽疫苗。利用噬菌体展示向抗体展示大量的肽段，可以获得抗体与目标结合的详细信息。
（2）受体配体相互作用鉴定
噬菌体展示是一种有效的确定哪些蛋白质或肽特异性地结合到预定的目标上的方法。这有助于受体-配体相互作用的研究，通过识别关键的抑制剂、激动剂和拮抗剂，为细胞信号通路的研究提供新的思路。在受体与多个配体相互作用的情况下，噬菌体展示可以帮助对结合亲和力最高的配体进行分类，从而指导进一步的下游研究。
（3）蛋白-蛋白相互作用的研究
几乎所有的生物过程都是由蛋白质间的相互作用介导的。通过提供一种评估复杂蛋白质间关系的方法，噬菌体展示允许研究人员识别已知的和新的蛋白质结合分子，并评估这些联系的特异性。仅举一个例子，利用噬菌体展示将多个磷酸化和未修饰的肽段呈现给目标蛋白，可以得知蛋白-蛋白相互作用的磷特异性。
（4）重组抗体生产
抗体噬菌体展示被许多人认为是重组抗体生产的金标准。通过对目标抗原进行大量抗体展示噬菌体的筛选，研究人员可以快速识别表达特定抗体的噬菌体。构建抗体显示噬菌体文库的方法之一是免疫动物，分离B淋巴细胞，提取mRNA，合成cDNA编码抗体单链可变区(scFv)，克隆成噬菌体载体。也可以购买由许多不同的scFV预合成库。
（5）蛋白质定向进化
定向进化将理想的特性引入到现有的蛋白质中，通常是通过获取突变实现的。这可能导致结合分子的特异性改变，或可能改变蛋白质的性质或功能，使其与原始生物分子相比较。利用由多种蛋白质变体组成的噬菌体展示文库，研究人员可以识别出那些有助于形成所需特征的突变。
（6）药物发现
噬菌体展示在药物发现中有着广泛的应用。它可以促进治疗靶点的肽配体的识别，为药物发现工作提供一个出发点，同时它也是理解这些生物分子如何与其他蛋白质发生交叉反应的关键。专注于开发抗体药物的研究小组使用噬菌体展示来研究抗体的选择性，同时该技术也可用于识别适合靶向向肿瘤传递细胞毒素的scFv片段。
噬菌体展示技术由于其广泛的应用领域备受关注，这就要求广大从业者在熟悉，掌握噬菌体展示技术的同时，广泛的开展交流与学习，不断地在应用这一技术的同时取得新的突破，希望在不久的将来，应用噬菌体展示技术，无论是在理论基础研究领域，还是药物发现等诸多领域有更多的新成果涌现。
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