第六章基因工程抗体
基因工程抗体
双特异性抗体研究摘要：靶向肿瘤相关抗原与免疫效应细胞表面触发分子的双特异性抗体，可高效地将体内的免疫效应细胞富集于肿瘤细胞周围，激活免疫效应细胞特异性地杀伤肿瘤细胞，从而起到治疗肿瘤的目的，是目前肿瘤免疫治疗研究中的一个热点。
单链双特异性抗体(scBsAb)是目前比较有临床应用前景的一种小分子基因工程抗体，是在DNA水平上把编码不同单链抗体(scFv)片段的基因通过一段域间连接肽(interlinker)连接起来，直接表达成单链的双特异性抗体分子。
由于不同特异性的抗体片段之间为共价连接，稳定性好，可以在各种表达系统中稳定表达。
已有许多不同的氨基酸序列作为interlinker用来构建scBsAb。
一、双特异性抗体的制备方法早在单克隆抗体出现前，人们就已经知道双特异性抗体。
最早具有双特异性的抗体出现在1961年，是将两种不同特异性的多克隆抗体的Fab片段混合物经过温和氧化而制备的。
双特异性抗体的制备方法有以下几种：1.化学偶联法：在体外用化学交联剂如SPDP、DTNB、O-PDM等可将两种不同特异性的mAb或抗体片段通过二硫键或硫醚键连成双特异性抗体，同时设法避免链内或错配二硫键的产生。
该方法不需要细胞融合，制备简便迅速，产物易纯化。
但操作中难免由于改变抗体的抗原结合部位结构而破坏其活性。
目前，对交联剂本身的致畸、致癌性尚未有确切报道，该类BsAb 较多在体外用于基础研究、细胞毒性观察和特异性的鉴定。
有报道用O-PDM将三个不同特异性的Fab片段交联从而构建成三特异性抗体。
2.双杂交瘤法：广发应用的双特异性抗体生产方法是在二次杂交瘤中共表达两种不同特异性的mAb。
但是，共表达两种不同的mAb会产生九种不需要的轻、重链配对产物，有活性的双特异性IgG大约占10-50%。
而且，从这些结构相似的抗体中分离纯化目的蛋白也费时费力。
另外，多倍体的杂交—杂交瘤细胞稳定性差，若想连续获得BsIgG，必须经常进行克隆，以保持两套基因的完整。
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体名词解释基因工程抗体是利用基因工程技术对人工合成抗体进行定制和改造的一种生物工程技术。
抗体是一种由免疫系统产生的蛋白质，它可以识别和结合体内外的异物，从而协助机体进行免疫防御。
基因工程抗体通过选择性克隆和定制抗体基因序列，可以产生特异性更强、稳定性更好、生产成本更低的抗体。
基因工程抗体包括以下几种：1. 单克隆抗体（Monoclonal Antibodies）：基因工程技术可以使得单个淋巴细胞克隆产生大量相同的抗体，从而获得具有高度特异性的单克隆抗体。
这种抗体广泛应用于医学诊断、疾病治疗和科学研究等领域。
2. 重链抗体（Recombinant Antibodies）：重链抗体是利用基因工程技术使抗体重链蛋白的编码基因与其他蛋白的编码基因相融合，生成融合抗体。
这种重链抗体可以通过改变其结构和功能来提高其生物活性和稳定性。
3. 组合抗体（Bispecific Antibodies）：基因工程技术可以将两种不同的单克隆抗体的编码基因进行融合，产生具有双特异性的组合抗体。
这种抗体可以同时结合两个不同的目标分子，从而实现更强的疗效和更多样化的应用。
4. 人源化抗体（Humanized Antibodies）：由于小鼠源抗体和人类抗体在体内效价和安全性方面存在差异，基因工程技术可以通过改造抗体的基因序列，使得抗体具有更接近人类抗体的结构和功能。
这种人源化抗体更适合在治疗和预防疾病时使用。
基因工程抗体的应用广泛，其中的一些常见应用包括：1. 肿瘤治疗：通过基因工程技术，可以定制针对特定肿瘤抗原的单克隆抗体，用于治疗癌症。
2. 自身免疫性疾病治疗：基因工程抗体可以定制具有特异性和高效的抗体，用于治疗自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮等。
3. 传染病治疗：通过基因工程技术，可以改造抗体的结构和功能，用于治疗传染病，如艾滋病、流感和乙肝等。
4. 分子诊断：基因工程抗体可以用于检测和诊断疾病，如癌症标志物的检测和感染性病原体的检测等。
基因工程抗体
基因工程抗体[摘要]抗体在生物医学领域中的应用极为广泛,其制备技术经历了从多克隆抗血清、单克隆抗体到基因工程抗体等3个发展阶段。
基因工程抗体是按人类设计所重新组装的新型抗体分子,可保留或增加天然抗体的特异性和主要生物学活性,去除或减少无关结构,从而可克服单克隆抗体在临床应用方面的缺陷。
关键词: 基因工程抗体；抗体基因工程抗体,即应用基因工程技术将抗体的基因重组并克隆到表达载体中,在适当的宿主中表达并折叠成有功能的一种抗体分子。
一、基因工程抗体概述基因工程抗体具有分子小、免疫原性低、可塑性强及成本低等优点。
此技术的基本原理是[1],首先从杂交瘤或免疫脾细胞、外周血淋巴细胞等中提取mRNA,逆转录成cDNA,再经PCR分别扩增出抗体的重链及轻链基因,按一定的方式将两者连接克隆到表达载体中,并在适当的细胞(如大肠杆菌、CHO细胞、酵母细胞、植物细胞及昆虫细胞等)中表达并折叠成有功能的抗体分子,筛选出高表达的细胞株,再用亲和层析等手段纯化抗体片段。
基因工程抗体技术的着眼点在于尽量减少鼠源成分,保留原有抗体的亲和力和特异性。
借助于基因工程技术,既可以对完整抗体,又可以对抗体片段进行改造。
二、基因工程抗体类型1.重组抗体片段小分子抗体以表达抗体轻重链可变区基因为主,含或不含外源肽链的分子较小的抗体片段,以分子小、体内半衰期短、免疫原性低、可在原核细胞系统表达、易于基因工程操作等特点而倍受关注。
主要包括单链抗体、双特异性抗体、二硫键抗体、抗体Fab段、单域抗体(single domain antibody,SDA)、三链抗体(triabody)、抗体F(ab')2等。
目前研究较多的是单链抗体、双特异性抗体、二硫键抗体和抗体Fab段。
1.1单链抗体单链抗体单链抗体是用基因工程方法将抗体重链和轻链可变区通过一段连接肽连接而成的重组蛋白,是保持了亲本抗体的抗原性和特异性的最小功能型抗体片段,具有分子小、免疫原性低、无Fc端、不易与具有Fc受体的靶细胞结合、对肿瘤组织的穿透力强等特点,可作为将药物、毒素、放射性核素、细胞因子导向肿瘤的有价值分子;还可以将单链抗体基因导向到肿瘤细胞,在肿瘤细胞中表达,干扰肿瘤细胞蛋白表达,这种抗体称为胞内抗体。
基因工程抗体
基因工程抗体综述前言：抗体的实验研究始于上世纪末，1888年Emile及Alexander Yersin由白喉杆菌的培养上清分离到可溶性毒素，后者注入动物内可引起典型的白喉发病症状。
Von Behring及同事Kitasato(北里)报告，以白喉或破伤风毒素免疫动物后，其血清中可产生一种中和毒素的物质，该物质能阻止毒素引发的疾病，来自实验动物的抗血清用于感染的患儿，获得明显的治疗效果，尤其是在发病的早期。
于是将能中和毒素的物质称为抗毒素(antitoxin)，随后引入抗体一词，泛指抗毒素一类的物质，而将引起相应抗体产生的物质称为抗原（antigen）。
1896年Gruber和Durham发现了凝集素。
1897年Draus发现可与相应抗原形成沉淀反应的抗体，称为沉淀素。
于是认识到毒素及细菌之外的众多蛋白质均可诱导相应抗体的生成，是一种广义的免疫现象。
直至本世纪30年代，“抗体”一词才得以通用，1939年，Tiselius和Kabat采用电泳方法证实抗体的活性存在于泳动速度最慢的血清组分，称为丙种球蛋白（gammaglobulin）。
免疫后的抗血清的电泳图形中，gamma球蛋白明显升高，抗血清经相应抗原吸收后再电泳，其gamma球蛋白又恢复到正常血清图形相同。
在之后相当长的一段时期内，人们曾将抗体与gamma球蛋白作为同义词相互用。
但事实上，具有抗体活性的球蛋白并不都泳动至gamma组分，反之在gamma组分的球蛋白并不都具有抗体活性。
在1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会所属专门委员会决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（immunoglobulin），由此可见，抗体是一个生物学和功能的概念，可理解为能与相应抗原特异结合的具有免疫功能的球蛋白，免疫球蛋白则是一个结构概念，除抗体外，它尚包括正常个体中天然存在的免疫球蛋白及病理情况下（如骨髓瘤，巨球蛋白血症及冷球蛋白血症等）患者血清中的免疫球蛋白及其亚单位等，因此，抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都具有抗体活性，至少目前尚不了解这此天然的或病理的球蛋白的免疫功能。
第六章抗体的表达
常用的原核表达载体分类及特征
转录载体：用以表达本身带有原核核糖体结合位 点和AUG起始密码子的目的基因T-24（+）和pET-23（+）
体
翻译载体：包括来自T7噬菌体主要衣壳蛋白的高效
核糖体结合位点，用于表达一些不带有核糖体结合
位点的目的基因
pET载体系统为满足不同的需求，生产了带有His·Tag、 T7·Tag、S·Tag、GST·Tag、ompT、CBD S·Tag、 Thioredoxin、DsbA·Tag 、Trx·Tag等标签的融合蛋白，其中带 有S·Tag、His·Tag、T7·Tag的蛋白易于通过蛋白质杂交检测。
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一种表达体系的核心是表达载体及宿主菌，而表达方法的进步也 主要体现在载体元件的优化和宿主菌基因型的改造上。 理想的原核表达载体应具有以下特征：
（1）稳定的遗传复制和传代能力；
（2）具有显性的转化筛选标记； （3）启动子的转录是可调控的，抑制时本底转录水平较低； （4）启动子转录的mRNA能够在适当的位置终止，转录过程 中不影响表达载体的复制； （5）具备适用于外源基因插入的酶切位点，以确保目的基因 按一定方向与载体正确衔接表达产物的分离、纯化。
第六章抗体的表达
第一节 概述
目前抗体的主要类型： 1、多克隆抗体：通过免疫手段制备。 2、单克隆抗体：通过杂交瘤技术制备。 3、基因工程抗体：包括嵌合抗体、改型抗体等，通过 基因工程手段制备，涉及设计、构建与表达等。
2
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要想获得全长的抗体分子，就必须选择恰当的抗体表 达系统，而要使所表达的蛋白质结构不具有免疫原性 或避免半衰期过短，就需要使用一个标准的抗体工程 技术生产全人抗体。
大肠杆菌表达系统昆虫细胞表达系统哺乳动物表达系统酵母表达系统存在一些蛋白不能有效地折叠发酵周期较长容易污染需要考虑表达产物的卫生安全性筛选产物价格昂贵有时表达产物没有生物活性等问题都为临床生产和应用带来了不便也存在产物低表达或不表达的问题产物纯化问题依然存外源基因不能持久稳定地表达而且表达成本很高技术背景复杂存在不正确的糖基化修饰且表达量低原核表达系统具有吸引力的原因在于它的成本低生产率高和能够大规模快速的生产等优点第二节原核表达系统原核表达是指通过基因克隆技术将外源目的基因通过构建表达载体并导入表达菌株的方法使其在特定原核生物或细胞内表达
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体是由人工合成或修改的基因来产生的抗体，也称为重组抗体。
与传统的抗体不同，基因工程抗体不受限于动物来源，可以通过人工合成的方式来获得。
基因工程抗体的制备过程包括选择目标抗原、构建重组抗体基因、转染宿主细胞、高效表达和纯化等步骤。
因为基因工程抗体可以定制化地设计和制备，具有高度特异性和亲和力，因此在生物医学研究、临床诊断和治疗等方面具有广泛的应用前景。
常见的基因工程抗体包括单克隆抗体、人源化抗体、嵌合抗体和重组抗体等。
其中，单克隆抗体是指由单一克隆细胞产生的抗体，具有高度特异性和一致性；人源化抗体是将动物源的抗体人源化，避免了人体免疫系统对异种抗体的攻击；嵌合抗体是将两种或以上不同来源的抗体结合起来产生的新型抗体，具有更广泛的抗原覆盖范围和高亲和力；重组抗体则是根据目标抗原的结构和性质，设计并合成新的抗体基因来产生新型抗体，具有更高的特异性和亲和力。
基因工程抗体的发展将会在生物医学领域带来更多的应用和发展机会，同时也将推动基础研究和药物研发的进步。
基因工程抗体
展望
基因工程抗体由于将抗体基因置于人的操作之 下，抗体分子的大小、亲和力的高低、对细胞 毒性的强弱，以及是否接上其它有用的分子等 都可根据治疗和诊断的要求进行设计，这是杂 交瘤技术所不及的，因此有着强大的生命结束仅依靠免 疫获得抗体的状况。
用三乙撑胺Co3+盐作为金属离子辅因子，所用 半抗原分子带有一肽键。且通过羧酸根及仲胺 基与金属离子相连。将此半抗原通过共价键连 接在载体蛋白上免疫动物后产生的抗体，在金 属离子复合物作为辅因子的参与下，这些抗体 酶能选择性水解甘氨酸和丙氨酸之间的肽键， 其转化数达6×10－4。
4．基因工程抗体技术
催化抗体（catalytic antibody）
催化抗体也叫抗体酶（abzyme），是具 有催化活性的免疫球蛋白，它兼具抗体 的高度选择性和酶的高效催化性
1986年Lerner和Schultz两个研究小组研究已取得了相当 广泛的成功。
在亲和性和结合特异性方面，抗 体－抗原的相互作用与酶-底物的 相互作用相似。
抗体与处于稳定、低能构型的抗原作用，而酶 与处于不稳定、高能的过渡态底物结合。酶结 合能量帮助打开底物分子的化学键。
抗体酶的结构应该与底物过渡态互补。但这种 过渡态往往只存在短时间，所以研究者必须先 制备底物过渡态的稳定低能类似物，然后制备 抗体酶。
优点
这类抗体具有分子量小，作为外源性蛋 白的免疫原性较低；在血清中比完整的 单克隆抗体或F(ab)2片段能更快地被清 除；无Fc片段，体内应用时可避免非特 异性杀伤；能进入实体瘤周围的微循环 等优点。
（四）Ig相关分子
原理：可将抗体分子的部分片段（如V区 或C区）连接到与抗体无关的序列上（如 毒素），就可创造出一些Ig相关分子
高中生物 第六章基因重组与基因工程
第六章基因重组与基因工程教学大纲要求1.熟悉基因工程、基因文库、载体、限制性核酸内切酶、PCR等概念；2.掌握以质粒为载体进行DNA克隆的基本过程；3.了解重组DNA技术在医学上的应用。
教材内容精要一、自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种演变、进化的基础。
基因重组的方式有：接合作用、转化、转导、转座。
1．接合作用(Conjugation) 当细胞(细菌)与细胞(细菌)相互接触时，质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移到另一个细胞(细菌)。
2．转化与转导作用(1)转化作用(Transformation)：由外源性DNA导入宿主细胞，并引起生物类型改变或使宿主细胞获得新的遗传表型的过程，称为转化作用。
(2)转导作用(Transduction)：当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来，再次感染另一(受体)细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。
3．转座(转位)(Transposition) 可移动的DNA序列包括插入序列和转座子。
故由插入序列和转座子介导的基因转移或重排称转座。
转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。
可分为插入序列(insertionsequenceIS)转座和转座予(transposons)转座。
4．基因重组不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。
基因重组有两种类型：位点特异的重组(sitespecial recombmatlon)和同源重组(homologous recomblnation)。
二、重组DNA技术’1．重组DNA技术的相关概念(1)DNA克隆：克隆(Clone)就是来自同一个体的相同的集合。
DNA克隆（DNA clone）：应用酶学方法在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的重组DNA分子，通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增，提取获得大量同一DNA分子的过程。
《基因工程抗体》PPT课件
（三）单链抗体（single-chain antibody
） • 又称FV分子。
• 目的：基因工程手段构建更小的具有结合抗原能力的抗体片段，即FV分子或单链抗体 蛋白。
• 本质：是由VL区氨基酸序列与VH区氨基酸序列经肽连接物（linker）连接而成。此外肽 连接物还可将药物、毒素或同位素与单链抗体蛋白相融合。
优点
• 这类抗体具有分子量小，作为外源性蛋白的免疫原性较低；在血清中比完整的单 克隆抗体或F(ab)2片段能更快地被清除；无Fc片段，体内应用时可避免非特异性 杀伤；能进入实体瘤周围的微循理：可将抗体分子的部分片段（如V区或C区）连接到与抗体无关的序列上（如 毒素），就可创造出一些Ig相关分子
• 催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的，特别是自然界不存在 的高效催化剂，对生物学、化学和医药等多种学科有重要的理论意义和实用价值。
（二）催化抗体的制备
• 催化抗体（抗体酶）技术是化学和免疫生物学的研究成果在分子水平交叉渗透的产物 ，是将抗体的极其多样性和酶分子的巨大催化能力结合在一起的蛋白质分子设计的新 方法，故而显示出较高的理论和实用价值，成为酶工程领域中的研究热点。
2. 导入骨髓瘤细胞，使之表达嵌合重链 3. 再将小鼠杂交瘤细胞的Ig VL基因与人的CL基因相连 4. 转染含嵌合重链的小鼠骨髓瘤细胞 5. 筛选分泌鼠－人嵌合抗体的骨髓瘤细胞
所分泌的嵌合抗体与原杂交瘤细胞分 泌的抗体特异性和亲和力相同，但减 少了抗体中的鼠源性成分
（二）重构抗体（reshaping anti body）
基因工程抗体
（genetic engineering antibody）
• 随着DNA重组技术以及其它分子生物学技术的发展，人们利用基因工程技术来制备抗体 分子，这种抗体分子称为基因工程抗体，这是分子水平的抗体。
基因工程抗体和抗体工程
2023-10-30contents •基因工程抗体概述•基因工程抗体技术•抗体工程技术•基因工程抗体和抗体工程的应用•未来展望与挑战目录01基因工程抗体概述基因工程抗体是指通过基因工程技术对抗体基因进行改造或合成，以产生具有特定性能的抗体分子。
基因工程抗体是通过操作DNA分子层面，根据需求对抗体基因进行各种形式的改造，如插入、敲除或突变等，以获得具有特定性能或去除不良特性的抗体。
基因工程抗体的定义基因工程抗体的种类将鼠源性抗体的人源化改造，使其具有人抗体的亲和性和特异性，同时降低鼠源性抗体的免疫原性。
人源化抗体单克隆抗体双特异性抗体突变体抗体通过杂交瘤技术，将鼠源性的B细胞和骨髓瘤细胞融合，产生的杂交瘤细胞能产生单一抗体的克隆。
具有识别两种不同抗原表位的抗体，通常用于肿瘤免疫治疗和自身免疫性疾病的治疗。
通过基因突变技术，改造抗体分子的结合位点，以获得更强的亲和力、更高的稳定性或降低免疫原性。
基因工程抗体可以用于肿瘤免疫治疗，如靶向肿瘤细胞的抗体-药物偶联物(ADC)，通过将细胞毒性药物偶联到抗体上，实现定向杀伤肿瘤细胞。
肿瘤免疫治疗基因工程抗体可以用于治疗自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等，通过抑制或调节免疫反应达到治疗目的。
自身免疫性疾病治疗基因工程抗体可以作为疫苗的一部分，通过刺激机体产生特异性抗体来增强免疫力。
疫苗开发基因工程抗体的应用02基因工程抗体技术从免疫原刺激的B细胞中提取抗体基因，包括重链和轻链可变区基因。
抗体基因的获取将抗体基因与适当的载体连接，构建成表达载体。
载体构建将表达载体导入合适的宿主细胞，如细菌、酵母或哺乳动物细胞系。
转化宿主细胞在宿主细胞中表达抗体，通常以融合蛋白的形式存在。
抗体表达抗体基因的克隆和表达抗体库的建立和筛选抗体筛选通过亲和力、特异性等指标筛选出高亲和力和高特异性的抗体。
抗体库的建立通过PCR扩增抗体基因，构建成多样性抗体库。
B细胞克隆从免疫动物的脾脏或淋巴结中提取B细胞，并克隆化。
基因工程抗体
基因工程抗体基因工程抗体基因工程抗体基因工程抗体【摘要摘要摘要摘要】：基因工程抗体以其独特的优点(免疫原性低、可按人的意愿加以改造等)正逐渐取代动物源性单抗。
随着基因工程和蛋白质工程等生物技术在抗体研制领域的广泛应用, 适应不同需要的基因工程抗体的种类日趋多样化, 构建日趋合理化, 在体内的生物学效应也日臻完善, 使之较天然单抗的治疗效果更好, 范围更广, 并在初步临床试用中展示了光辉的前景。
【关键词】：基因工程抗体生物技术【前言】：单抗作为一种有效的新型生物制剂促进了基础医学、临床医学、生物学、农学等众多生命学科的发展, 尤其在疾病的预防、诊断及治疗方面的作用日益重要。
然而作为体内的应用, 啮齿类动物单抗的高免疫原性, 使所有病人均发生不同程度的人抗鼠抗体反应(HAMA), 削弱了治疗的有效性, 并对清除抗体的器官产生毒性损害, 因此其应用严重受限。
为了创造出更理想的治疗用抗体分子, 将制备单抗的细胞工程技术与生产重组分子的基因工程技术和蛋白质工程技术相结合, 产生了基因工程抗体。
短短的几年研究使得这个领域的发展日新月异, 目前已成为抗体应用研究的热点。
但随着研究的深入进展, 也暴露出许多问题。
目前在以单抗为基础的临床治疗研究中, 面临五个最重要的问题及技术挑战:(1)使基因工程抗体具有与亲本抗体相一致的亲和力及特异性;(2)(2)克服人抗动物单抗及人抗任何与单抗相交联的细胞毒性物质的免疫反应;(3)(3)制备合适的细胞毒性物质;(4)(4)符合体内药物动力学及生物分布特性;(5)高产量, 低成本。
本文综述了近几年国内外学者为攻克这几个难题在基因工程抗体领域所做的努力及研究进展。
1.基因工程抗体概述基因工程抗体又称重组抗体, 是指利用重组DNA 及蛋白质工程技术对编码抗体的基因按不同需要进行加工改造和重新装配, 经转染适当的受体细胞所表达的抗体分子。
目前报道的基因工程抗体很多, 分类方法不一, 大体可以分为三类。
基因工程抗体
（二）双特异性抗体的特点及应用
双特异性抗体的两个抗原结合位点具有不 同的特异性，可同时结合两个不同的抗原 或抗原决定簇，即结构上双价、功能上单 价。它实际是一种杂交分子，两条H链之间 与两条L链之间的结构不同，两条Fab片段 也不同。
A BiTE (Bi-specific T Cell Engager) antibody
CD20是分子量为33至37 KD的跨膜蛋白。 美罗华是人-鼠嵌合性抗CD20单克隆抗体，其人源化程度 其人源化程度 超过90%，故不会在人体内引发人抗鼠抗体（HAMA）。 超过 ， 美罗华的抗肿瘤机制主要在于抗体依赖性的细胞杀伤作用 （ADCC）和补体依赖性的细胞杀伤作用（CDC）。 美罗华与CD20的结合还可诱导肿瘤细胞凋亡，并具有化 疗增敏作用。 由于CD20是一种泛B细胞抗原，故美罗华对许多B细胞非 霍奇金淋巴瘤的具有良好的应用前景。
肿瘤的体内显像诊断 病毒的诊断和抗病毒感染 血液性疾病的诊断
cover illustration Antibody single-chain fragment stability-engineered by point mutations (A) and by a CDR-graft to the most stable human consensus framework (B). Insufficient thermodynamic stability can limit the use of particular antibody fragments as targeting moieties in therapeutic constructs, such as e.g. immunotoxins or immunoliposomes. This limitation can be overcome by a graft of the antigen combining site to a more stable antibody framework. However, such grafts sometimes fail to reach the superior stability of the acceptor framework. Comparison with the stabilization obtained with a set of designed point mutations shows that this is not always due to destabilizing interactions within the complementary determining regions, but to subtle structural differences between different classes of antibody frameworks that introduce strain in CDR grafts to divergent frameworks. For further details please see Kügler et al. (pp.135–148) and Honegger et al. (pp. 121–134).
基因工程抗体的定义及种类
基因工程抗体的定义及种类
基因工程抗体是通过基因工程技术手段，将人工合成的抗体基因导入到生物体中，使其能够产生特定的抗体蛋白。
基因工程抗体具有高效、可定制、可扩展的特点，被广泛应用于生物研究、医学诊断和治疗等领域。
根据抗体来源的不同，基因工程抗体可以分为以下几类：
1. 全人源抗体：完全由人类基因编码的抗体，与人体内自然产生的抗体非常相似，因此具有较低的免疫原性和较高的亲和力，被广泛用于治疗人类疾病。
2. 人鼠嵌合抗体：将人源的可变区（variable region）基因与
小鼠的恒定区（constant region）基因组合，形成具有人源可
变区和小鼠源常变区的抗体。
这种抗体在结构上更接近于人体抗体，可以减少免疫反应。
3. 草鼠抗体：有时称为小鼠源抗体，是最早被研究和开发的基因工程抗体。
草鼠抗体的可变区与小鼠相同，常量区与人类相似。
尽管草鼠抗体具有较高的免疫原性，但其广泛用于研究和诊断领域。
4. 单特异性抗体：这是由单个抗体链变体或人工构建的抗体基因克隆产生的抗体。
与完整抗体相比，单特异性抗体更小，更便于制备和改造，广泛应用于研究和临床领域。
5. 二抗（二抗体）：由两种不同的单克隆抗体通过基因工程技
术合并而成，具有双重特异性。
这种抗体可用于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
总的来说，基因工程抗体的种类非常丰富，每一种都具有特定的特点和应用价值。
随着基因工程技术的不断发展，未来还会有更多新型的基因工程抗体涌现。
《基因工程抗体》课件
通过基因工程技术改进抗体的稳定性、半衰期等特性，实 现抗体药物的长效化，减少给药频率，提高患者依从性。
基因工程抗体面临的挑战与机遇
免疫原性
基因工程抗体的免疫原性是一个重要问题，需要加强研究以降低免疫 原性，提高安全性。
生产成本
基因工程抗体的生产成本较高，需要进一步降低生产成本，提高可及 性。
《基因工程抗体》 PPT课件
目 录
• 基因工程抗体的概述 • 基因工程抗体的技术原理 • 基因工程抗体的应用实例 • 基因工程抗体的未来展望
CHAPTER 01基因工程Βιβλιοθήκη 体的概述基因工程抗体的定义
基因工程抗体是指利用基因工程技术，通过重组DNA或RNA技术制备的 抗体分子。
基因工程抗体可以针对特定抗原或抗体，通过体外基因操作和表达，获得 具有特定结构和功能的抗体分子。
基因工程抗体的制备流程
01
抗体基因的克隆
从免疫小鼠的脾细胞中提取抗体 基因，经过PCR扩增后，将目的 基因片段插入到载体分子中。
02
抗体基因的表达
03
抗体蛋白的纯化
将重组载体导入到宿主细胞中， 通过培养和筛选，获得能够表达 目标抗体的细胞株。
从表达抗体的细胞培养液中分离 出抗体蛋白，经过层析等手段进 行纯化。
监管政策
随着基因工程抗体的快速发展，监管政策也需要不断完善，以确保安 全性和有效性。
机遇
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗、自身免疫性疾病、感染性疾病等领域 具有广阔的应用前景，为患者提供更多治疗选择。
基因工程抗体的发展前景与展望
肿瘤免疫治疗
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗 领域具有巨大潜力，未来将有 更多针对肿瘤相关抗原的抗体
治疗方案。
基因工程抗体检测原理及方法
基因工程抗体检测原理及方法基因工程抗体检测原理及方法，说起来很高大上，实际上它就是通过一种“魔法”般的方式，帮助我们在看不见的细微世界里找到病原、毒素，甚至是我们身体里面的某些小小的异常。
可能你会想：“这和咱平常看电视或者做菜有什么关系？”别急，先听我慢慢给你解释清楚。
基因工程抗体呢，就像是一个超级侦探，它们被设计得既聪明又灵敏，能专门识别特定的“罪犯”——那些坏东西，比如病菌或者病毒。
咱们身体里有好多的细菌、病毒，有时候它们偷偷摸摸地潜伏在你身体的某个角落，咱不小心就被它们坑了。
但这个侦探不一样，经过基因工程的“训练”后，它们就变得无比精准，可以在你根本没有感觉到的情况下，找到这些潜在的“坏蛋”。
神奇吧？基因工程抗体的工作原理并不复杂。
大家都知道，抗体就像是我们体内的防卫队员，它们专门打击入侵者。
现在，科学家通过基因工程技术，把这些抗体“升级”了，赋予它们更多的能力，使它们变得更加专一，能精准地识别和结合某一种特定的物质。
就像你找一个人帮你做事，他只做你交代的任务，不做其他的，那效率多高！这时候，这些改造过的抗体就变成了超级特工，能在检测过程中迅速锁定目标，准确地告诉我们有没有问题。
有了这群聪明的侦探，咱们在做抗体检测时，效率自然提升了。
举个简单的例子，就像是你把一堆资料扔到桌子上，随便翻翻就能找到你要的那个文件。
原来那些复杂的检验流程，现在通过基因工程抗体的辅助，变得更加简便高效。
咱们通常会用抗体检测来检测体内是否有病原，比如艾滋病、乙肝、结核等，甚至是一些新型病毒，比如新冠病毒。
也就是说，通过这种技术，你基本上能迅速判断你的身体状况，这比盲目去医院检查好多了。
没错，这就是它的魔力——通过高科技手段，快速找出问题，不让坏东西趁虚而入。
方法上呢，通常咱们会用到几种手段来实现抗体检测。
常见的比如免疫层析法、酶联免疫吸附法等等。
听上去可能有点拗口，但实际上就是通过把特制的抗体和样本结合，看看会不会发生反应。
基因工程抗体
质抗原表位的核苷酸片段插入重链CDR3序列 中进行表达，从而产生具有天然抗原表位构 象和免疫原性的新型抗体。
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今后抗体药物发展的方向
寻找新的靶抗原 基于抗原立体结构设计抗体 基于抗原-抗体相互作用设计小分子抗 体模拟物
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单克隆抗体人源化的改进
鼠抗体人源化（人-鼠嵌合、改型抗体） 小分子抗体（Fab、单链、单域、超变区
多肽） 基因工程抗体（双特异、免疫黏连素、催
化抗体） 人源抗体（噬菌体抗体库、转基因小鼠） 人-人抗体
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1、抗体人源化 鼠单克隆抗体人源化 ：嵌合抗体、改型抗体 小分子抗体：单价(Fab、ScFv、单域抗体、 超变区多肽)、多价（Di-, Tri-, Minibody） 特殊类型抗体 (双特异性抗体、细胞内抗体、
功能：具有较好的抗原结合能 力，且分子量小、穿透力强、免 疫原性低等特性。可与其他效应 分子构建成多种具有新功能的抗 体分子，是构建免疫毒素和双特 异抗体等的理想而基本的元件 。
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ScFv应用： 用于肿瘤的导向治疗 肿瘤的影像分布 基因治疗 研究基因结构与功能的关系
五、细胞内抗体
细胞内抗体主要是指在细胞内合成并作 用于细胞内组分的抗体，亦称内抗体 （intrabody）。
目前的研究主要集中在单链抗体上，在 ScFv的C端或N端插入其它靶向信号 （targeting signals），如分泌信号、核定位 信号、线粒体定位信号和内质网滞留信号等， 从而进行检测、识别、发挥特定功能。
基因工程抗体概述和基本技术
基因工程抗体概述和基本技术(Genetic Engineering Antibody)一、概述以生物高技术为手段，将动物淋巴细胞产生的抗体基因，人为地使其在非淋巴细胞中表达，所产生的抗体称基因工程抗体。
产生抗体的基因工程是建立在单克隆抗体(McAb)技术之上的，如果说后者是生物科学的一场革命，那么抗体的基因工程技术无疑是这场革命的拓宽和延续。
1975年，Khler和Milstein等创立的B淋巴细胞杂交瘤技术给抗体技术的深入研究及应用带来了突破，单克隆抗体作为临床诊断、治疗、预防及基础理论研究的新型制剂，已日益显示出重要的作用和广阔的应用前景，尤其是McAb或“McAb复合物”对临床某些疾病如肿瘤的治疗作用更引人注意。
将McAb与化疗药物、毒素或同位素等连接后，借助McAb的特异性识别，可有效地将治疗性药物运送到靶细胞，这种称为魔弹(magic bullets)的导向药物疗法的出现，曾令人们兴奋不已，以为找到了攻克癌症的尖端武器。
尽管这一技术有许多不可比拟的优点，随着研究的深入，也暴露出许多问题，其中最主要的就是难以获得大批量的人类杂交瘤抗体，致使用于临床治疗的McAb绝大多数都来源于小鼠和大鼠。
由于人和鼠之间遗传背景的差异，在人体内使用鼠源McAb，会被作为外源性蛋白抗原而产生人抗鼠抗体(human anti-murine antibodies, HAMA)，这种抗体会被迅速清除，如由静脉注入人血液中的小鼠单抗，会妨碍小鼠McAb与抗原或靶细胞的结合，从而降低McAb的治疗效应，更为重要的是HAMA可在人体内与小鼠McAb结合，可产生类似血清病的超敏反应，因而限制了鼠源McAb在临床上的反复使用。
最好的办法是应用人源性单抗。
但人-人杂交瘤技术尚未出现重大的突破，存在着建株困难、Ig产量太低、稳定性和亲和力差，以及本身还分泌一些杂蛋白等问题。
基因工程抗体技术依赖于两个基础：一是抗体的结构功能关系以及抗体多样性的遗传机制，二是分子生物学技术进展，特别是PCR技术，为基因片段的大量扩增提供了简单有效的途径。
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2、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb）
由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗 原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。
特点：具有高度均一性。
杂交瘤细胞：
骨髓瘤细胞 --- 无限增殖； 免疫B细胞 --- 合成、分泌特异性抗体。 杂交瘤技术 --- HAT培养基：次黄嘌呤(H), 氨 基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。
特点：减少了鼠源性抗体的免疫原性， 同时保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力。
1994年基因工程抗体。
1、多克隆抗体(polyclonal antibody; PcAb)
多价抗原
多个克隆 （致敏的B细胞）
多克隆抗体
实际意义
（1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风， 胎盘球蛋白 抗病毒感染等， 副作用： 超敏反应。
（2）临床诊断， 如：肥达氏反应 --- 伤寒、副伤寒， 缺点：特异性差。
epitope
在Ig分子多肽 链中，κ型、λ 型轻链和Ig的 重链分别写作 Igκ、Igλ和IgH， 基因依次写作 IGK、IGL和 IGH，其分别 位于第2、22 和14号染色体 上。
13
V区编码基因: VH (可变区) ----- 48 DH (多样性区) ----- 23 JH (连接区) ----- 6
单抗体内应用和疗效受限原因：
1.鼠源性单抗对人体有较强的免疫原性 2.注入人体的单抗在肿瘤部位的摄取量
甚少 3.生产成本高,难于普及应用
人杂交瘤技术未获真正突破原因:融合率低、 建株难、不稳定、产量低、人体不能随意 免疫
新思路：尽量减少抗体中的鼠源成分，但又 尽量保留原有的抗体特异性。
基因工程抗体：根据研究者的意图，采用基 因工程方法，在基因水平，对免疫球蛋白 基因进行切割、拼接或修饰后导入受体细 胞进行表达，产生新型抗体，主要包括嵌 合抗体、人源化抗体、小分子抗体、抗体 融合蛋白和双特异性抗体。
C区编码基因: CH (恒定区): Cμ, Cδ, Cγ等10个片段
Cμ
14
V区编码基因: ---- V, J --- 40, 5 ---- V, J --- 30, 4
C区编码基因: C (1); C(4)
15
二、细胞工程抗体和基因工程抗体
抗体技术的发展经历了三个阶段
第一代：多克隆抗血清 第二代：细胞工程抗体 第三代：基因工程抗体
免疫球蛋白的功能区
免疫球蛋白的水解片段
complimentarity determining region,
CDR
hypervarible region (HVR)
(complimentarity determining region, CDR) :
formation of the Ag binding site
Emil von Behring, 1901, antitoxins
Paul Ehrlich , 1908, production of antibody
Georeges Kohler and Cesar Milstein, 1984, monoclonal antibody
Gerald Edelman and Rodney Porter, 1972, structure of antibody
Susumu Tonegama ,1987, structure of Ig gene
Nobel Prize winners
免疫球蛋白的功能
Orthoclone 移植排斥
ReoPro
心绞痛
Rituxan
B细胞非霍奇金淋巴瘤
Zenapax
移植排斥
Simulect
移植排斥
Synagis
婴儿呼吸道合胞病毒
单抗制备的流程图
实际意义：
（1）抗原的纯化和结构分析； （2）细胞发生、分化及功能的阐明； （3）临床疾病的诊断和治疗，
如：免疫分子检测；
免疫导向药物治疗恶性肿瘤
--- McAb抗癌药物(毒素或 放射核素偶联)。
多克隆抗体与单克隆抗体的比较
多克隆抗体
单克隆抗体
来源 动物免疫血清、恢复期病人血 多为鼠源性 清或免疫接种人群
Remicade 类风湿关节炎
Herceptin 乳腺癌
Mylotarg 急性复发性髓性白血病
Campath-1H 难治性慢性淋巴细胞白血病
Zevalin
难治性B细胞非霍奇金淋巴瘤
1986 1994 1997 1997 1998 1998 1998 1998 2000 2001 2002
5
一 抗体分子结构
基 因 工 程 抗 体
27
1 小分子抗体
基
因
工
程
改
2
造
的
抗
体
3 鼠单抗人源化
第一代的抗体人源化—嵌合抗体
从杂交瘤细胞分离出鼠MAb功能 性可变区基因，与人Ig恒定区（决定 免疫原性）基因连接，插入适当表达 载体，转染宿主细胞，表达人-鼠嵌 合抗体。嵌合抗体由于这两部分在空 间结构上相对独立，其独特的抗体亲 和力保持得很好，但因鼠单抗可变区 的存在，应用时仍有较强的免疫排斥 反应。
1890年Behring和北里柴三郎等人发现白喉抗毒素， 并建立了血清疗法，开抗体制药之先河。
1937年Tiselius等人用电泳法将血清分为白蛋白、 甲种（α）球蛋白、乙种（ β ）球蛋白、丙种（ γ ） 球蛋白，并证明抗体活性主要存在于丙种球蛋白 组分。
1975年Köhler and Milstein等首次利用B淋巴细胞 杂交瘤技术制备出单克隆抗体 (monoclonal antibody, MAb)。
特点 来源广泛、制备容易
纯度高、特异性强、效价高、少 或无血清交叉反应
组成 针对不同抗原表位的抗体的混 针对单一表位，结构和组成高度
合物
均一，抗原特异性及同种型一致
应用 缺点
疾病的被动免疫治疗
疾病诊断、特异性抗原或蛋白的 检测和鉴定、疾病的被动免疫治 疗和生物导向药物制备
特异性不高、易发生交叉反应， 人体应用后可导致人鼠抗体反应 不易大量制备
antibody
antigen antigen-antibody complex:
purple : HV CDR ( in both the ribbon and ball and stick views)
green : antigen
HV sequences contact the antigen.