噬菌体展示技术的原理，是将一段外源基因插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，在阅读框正常且不影响外壳蛋白正常功能的情况下，外源基因会随着外壳蛋白的表达而表达，从而使多肽或蛋白以融合蛋白的形式展现在噬菌体表面。

图1.噬菌体展示原理
被展示的蛋白可以保持相对独立的空间结构和生物活性，有利于靶蛋白的结合，因而可以利用靶蛋白快速的进行噬菌体展示抗体库的筛选。在展示文库构建完成后，以靶蛋白为固定相，和展示文库共同孵育一段时间，洗去未结合噬菌体，再以竞争受体洗脱吸附的噬菌体。洗脱得到的噬菌体感染宿主菌繁殖扩增，然后进行下一轮洗脱。经过3~5轮的“吸附-洗脱-扩增”后（对于某些亲和力弱的抗体需经过更多轮的洗脱），便可以得到能与靶蛋白特异性结合的噬菌体的高度富集。

图2. 生物淘洗法筛选噬菌体展示文库
筛选得到的高度亲和力的噬菌体集合中可能含有多个克隆，可以利用ELISA或Westen Blot进一步对得到的外源蛋白进行筛选，或对蛋白进行铺盘分离单克隆菌株，从而得到特异性的单克隆抗体，进而进行生物学方面研究。
噬菌体展示技术与其他抗体制备方法对比
免疫血清杂交瘤技术噬菌体展示技术
抗体形式多克隆抗体单克隆抗体单克隆基因重组抗体
宿主细胞N/A杂交瘤细菌
筛选范围N/A~103107-109（免疫库）
操作简单复杂相对简单
免疫必须必须可避免
时间数月数月几周
人源化抗体否否是
生产量有限有限无限
基因获取N/A再克隆直接获取
应用前景有限有限广阔
表1.不同抗体制备方法比较
噬菌体展示系统
单链丝状噬菌体（M13）展示系统
丝状噬菌体是一种能够感染阴性细菌的病毒大家族。他们都含有单链DNA基因组，其衣壳蛋白为管状，通常由几千个拷贝的主要衣壳蛋白（PⅧ）和位于尾端的次要衣壳蛋白（PⅢ）组成。

图3. 丝状噬菌体结构
PⅢ展示系统：PⅢ是丝状噬菌体的次要外壳蛋白，位于病毒颗粒的尾端，是噬菌体感染大肠埃希菌所必须的。每个病毒颗粒都有3个～5个拷贝PⅢ蛋白，其在结构上可分为N1、N2和CT 3个功能区域，这3个功能区域由两段富含甘氨酸的连接肽G1和G2连接。其中N1作用于E.coli细胞膜上的TolA蛋白，与噬菌体入侵有关；N2为受体结合区，负责结合F菌毛；CT疏水区在组装前粘附在细菌内膜上，与噬菌体组装中止有关。PⅢ有2个位点可供外源序列插入，当外源的多肽或蛋白质融合于PⅢ蛋白的信号肽(SgⅢ)和N1之间时，该系统保留了完整的PⅢ蛋白，噬菌体仍有感染性；但若外源多肽或蛋白直接与PⅢ蛋白的CT结构域相连，则噬菌体丧失感染性，这时重组噬菌体的感染性由辅助噬菌体表达的完整PⅢ蛋白来提供。PⅢ蛋白很容易被蛋白水解酶水解，所以有辅助噬菌体超感染时，可以使每个噬菌体平均展示不到一个融合蛋白，即所谓“单价”噬菌体。
