抗体属于结构较为复杂的分泌型蛋白，其形成不仅需要完成重链和轻链的蛋白合成，还涉及信号肽介导的分泌、蛋白折叠、二硫键形成、重链与轻链组装以及糖基化等过程。因此，重组抗体表达通常需要依赖具有完整真核蛋白加工和分泌能力的表达宿主。

在常见的哺乳动物细胞表达系统中，CHO细胞和HEK293细胞是应用较广的两类宿主。两种细胞均能够支持抗体重链和轻链的表达，并完成相应的折叠、组装和分泌过程，但由于细胞来源和生物学特征不同，CHO表达系统和HEK293表达系统在表达形式、培养特点以及部分翻译后修饰方面存在差异。

一、抗体表达系统的基本原理

抗体表达是利用宿主细胞的蛋白合成系统，根据编码抗体重链和轻链的遗传信息合成相应蛋白，并进一步形成完整抗体分子的过程。

以IgG为例，一个完整抗体通常由两条重链和两条轻链组成。重链和轻链分别由相应基因编码，在细胞内完成翻译后进入内质网等细胞器，随后经历蛋白折叠、二硫键形成和分子组装。

成熟抗体经过细胞内分泌途径加工后，可以释放到细胞外。

因此，抗体表达并不只是获得重链和轻链蛋白，而是一个连续的细胞生物学过程：

基因表达 → 蛋白翻译 → 内质网转运 → 折叠 → 二硫键形成 → 重链与轻链组装 → 翻译后修饰 → 分泌

这也是为什么复杂抗体通常采用哺乳动物细胞表达系统进行研究。

与原核表达体系相比，哺乳动物细胞具有较完整的内质网、高尔基体及蛋白质分泌途径，可以为重组抗体表达提供更加接近天然真核细胞环境的蛋白加工条件。

二、为什么抗体常采用哺乳动物细胞表达系统？

抗体具有复杂的空间结构和多种翻译后修饰。

以IgG为例，抗体分子内部存在多个二硫键，需要在适当的细胞环境中形成正确连接。与此同时，抗体的Fc区域还具有糖基化位点，需要经过内质网和高尔基体相关加工过程形成成熟糖蛋白。

因此，抗体表达体系需要同时满足几个基本条件：

● 能够有效表达抗体重链和轻链； 

● 支持蛋白质正确折叠； 

● 支持二硫键形成； 

● 能够完成重链和轻链组装； 

● 具有分泌型蛋白运输途径； 

● 能够进行相应的翻译后修饰。 

哺乳动物细胞具有相对完整的真核蛋白表达和分泌机制，因此在重组抗体表达中具有重要应用。

CHO和HEK293均属于哺乳动物细胞表达体系，也是目前常见的抗体表达宿主。

三、CHO抗体表达系统

CHO是Chinese Hamster Ovary的缩写，即中国仓鼠卵巢细胞。

CHO细胞具有较完善的真核蛋白表达和分泌能力，可以支持抗体重链和轻链的合成，并完成后续折叠、组装和分泌。

在CHO抗体表达过程中，编码重链和轻链的遗传信息进入细胞后分别进行表达。新生多肽链进入内质网，在细胞内蛋白质加工体系参与下完成折叠及二硫键形成，随后重链与轻链组装形成完整抗体，并经分泌途径释放到细胞外。

CHO表达系统的一个重要特点是能够进行哺乳动物细胞特有的翻译后修饰，其中包括N-连接糖基化。

对于IgG等抗体而言，Fc区域的糖基化属于重要的结构特征。不同宿主细胞的糖基化相关酶体系存在差异，因此由不同细胞表达获得的抗体，在糖链组成和分布方面可能存在一定差别。

CHO细胞还具有较为成熟的细胞培养和稳定表达体系，因此CHO表达系统常用于重组蛋白和抗体相关研究。

从表达形式来看，CHO既可以用于瞬时表达，也可以建立稳定表达体系。具体采用何种形式，需要根据抗体研究目的和表达体系进行确定。

四、HEK293抗体表达系统

HEK293来源于人胚肾细胞，是另一种常见的哺乳动物表达宿主。

HEK293具有较强的外源基因表达能力，在重组蛋白和抗体研究中应用广泛。

HEK293抗体表达的基本过程与CHO类似。重链和轻链基因在细胞中分别表达后，蛋白进入内质网并进行折叠和加工，随后完成二硫键形成以及重链、轻链组装，成熟抗体通过分泌途径释放到细胞外。

HEK293表达系统的一个明显特点是瞬时表达应用较为常见。

在科研环境中，如果需要较快获得一定量的重组抗体用于后续实验，HEK293瞬时表达体系具有较好的适用性。

由于HEK293属于人源细胞背景，其蛋白加工和翻译后修饰体系与CHO存在一定差异。同一种抗体序列在HEK293和CHO中表达时，虽然都可以形成完整抗体，但部分糖基化特征可能不同。

因此，HEK293抗体表达获得的抗体分子同样需要结合具体表达体系分析其结构和质量特征。

五、CHO与HEK293抗体表达有什么区别？

CHO和HEK293均属于哺乳动物细胞表达系统，二者都可以用于重组抗体表达，但在细胞来源、表达形式和应用特点等方面存在差异。

需要注意的是，不能简单认为CHO表达一定优于HEK293表达，或者HEK293一定具有更高的抗体表达水平。实际表达结果受到抗体序列、重链与轻链表达比例、细胞状态、表达载体以及具体培养体系等多方面因素影响。

六、抗体重链和轻链如何完成组装？

抗体表达与普通单链重组蛋白表达的重要区别之一，就是完整抗体需要多个多肽链正确组装。

以IgG为例，其基本结构由两条相同的重链和两条相同的轻链组成。

抗体重链和轻链在细胞内分别进行翻译，随后进入内质网。新生蛋白需要经过正确折叠，并通过二硫键形成稳定的分子结构。

完成折叠后，重链和轻链进一步形成完整抗体。

因此，评价抗体表达时，不能只观察某一条链的表达量。

即使重链或轻链具有较高表达水平，如果两者之间不能形成正确组装，也无法说明已经获得了完整的功能性抗体分子。

从这个角度来看，抗体表达实际上是“表达、折叠、组装和分泌”多个过程共同作用的结果。

七、抗体表达中的糖基化与翻译后修饰

翻译后修饰是哺乳动物抗体表达的重要组成部分。

抗体蛋白在细胞内合成后，并不是立即形成最终成熟状态，而是需要经过一系列加工。

其中，糖基化是较为典型的翻译后修饰。

IgG的Fc区域具有保守的N-连接糖基化位点。抗体经过内质网和高尔基体后，糖链会经历进一步加工，形成成熟的糖蛋白结构。

CHO和HEK293均具有哺乳动物细胞的糖基化加工体系，但由于两种细胞的来源和细胞内酶系统存在差异，同一抗体在不同宿主中表达后，糖基化谱可能存在差异。

因此，在研究不同抗体表达系统时，除了比较抗体产量，还需要关注抗体完整性、聚集状态以及相应的翻译后修饰特征。