人源化治疗性单克隆抗体的研究进展

抗体 Ａ４．６．１ ｍ４ Ｎ９０１ ＰＭ－１ ａｎｔｉ－Ｂ４ ＭＡＴ Ｍ１９５ Ｋ２０ ＭａＥ１１ ＲＳＶ１９ ｍｕｍＡｂ４Ｄ５ ＹＴＨ１２．５ ＯＫＴ３
表 １ 已经制备的部分人源化抗体及其潜在的临床应用
靶抗原
潜在的临床应用
血 管 上 皮 生 长 因 子 受 体 （ ＶＥＧＦ） 肿 瘤 相 关 糖 蛋 白 （ ＴＡＧ７２） ｓｉａｌｏｓｙｌ－Ｔｎ 表 位 ＣＤ５６ 人 ＩＬ－６ 受 体 人 Ｂ 细 胞 表 面 的 ＣＤ１９ 抗 原 人 ＩＬ－２ 受 体 的 ｐ５５ 链 ＣＤ３３（ ｐ６７ 蛋白 ） 人 整 合 素 的 β１ 链 （ ＣＤ２９） 游 离 的 人 ＩｇＥ 呼吸道合胞病毒的 Ｆ 蛋白 酪 氨 酸 蛋 白 激 酶 （ ｐ１８６ＨＥＲ２） 的 胞 外 结 构 域 人 Ｔ 细 胞 表 面 的 ＣＤ３ 抗 原 复 合 物 人 Ｔ 细 胞 表 面 ＣＤ３ 分 子 的 Ｅ 亚 单 位
与鼠单抗相比， 人源化抗体的免疫 原性明显减弱， 且血清半衰期显著延长， 其用途已在临床得到验证， 在近年美国 ＦＤＡ 批 准 的 新 药 中 ， 有 ８ 种 改 型 抗 体 上 市。下表列举了近年来成功制备的部分 人 源 化 抗 体 及 其 应 用 ［３］ 。然 而 人 源 化 抗 体 想得到更广泛的应用， 还必须进一步考 虑 其 免 疫 原 性 、亲 和 力 、特 异 性 和 在 实 验 室或工业上大量制备等问题。
克隆的基因［６］ ， 这 样 可 以 提 高 高 亲 和 力 抗 体的分离和提高现有抗体的亲和力或选 择性。
采用噬菌体展示技术制备完全人源 化 的 单 抗 已 较 成 熟 。 如 ＩｍＣｌｏｎｅ 公 司 的 ＩＭＣ－１１Ｆ８ 是 来 自 于 Ｆａｂ 片 段 的 人 类 抗 体， 现在还处于Ⅱ期的临床试验， 其靶标 是 内 皮 生 长 因 子 受 体 （ ＥＧＦＲ） 。在 临 床 的 应用中利用噬菌体展示技术制备的单抗 已占约 ３０％。但还是有其不足之处： （ １） 一 般而言， 从库中筛选出活性抗体的机会 和库容量大小成正比， 但由于转化效率
２ 完全人源化抗体 ２．１ 噬菌体展示技术产生的人类抗体 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 ， Ｓｍｉｔｈ［４］ 发 现 了 可 以 分 离 基因的噬菌体展示技术。这种技术利用 了丝状纤维噬菌体（ 细菌病毒） 根据基因 的 蛋 白 产 物 来 分 离 基 因 。Ｓｍｉｔｈ 的 模 型 是 通过在平板里孵育带有抗体的噬菌体来
现 在 ， 至 少 有 ３５ 个 完 全 人 类 的 单 抗 已经进入临床的治疗试验阶段。这些单 抗的靶抗原都是临床癌症、自身免疫疾 病或炎症疾病和传染病中的主要抗原。 例 如 ＥＧＦＲ、ＣＴＬＡ－４ 和 ＣＤ４ 等 ［ １１］ 。 在 治 疗一些异种移植、骨质疏松症等疾病已 经 有 显 著 的 效 果 。但 是 ， 免 疫 原 性 仍 是 存 在 的 问 题 。在 临 床 的 试 验 中 ， 治 疗 性 的 单 抗仍可以产生弱的免疫原性。但相对于 其他的方法来说， 利用转基因鼠技术得 到的单抗仍是未来药物的主流。 ３ 结论
作 者 单 位 ： ５１０６４０ 广 州 市 ， 华 南 理 工 大 学 生 物 科 学 与 工 程 学 院 （ 彭 如 意 ） ； ５１００１０ 广 州军区广州总医院医学实验科（ 王 捷）
通讯作者 ： 王 捷 Ｅ－ｍａｉｌ： 抗原从而使噬菌体得到扩 增 。然 而 ， 现 在 噬 菌 体 展 示 技 术 的 应 用 却 是相反的， 是通过已知的抗原从大的抗 体 库 （ １０８～１０１０） 中 来 筛 选 抗 体 。 当 Ｆｖｓ 不 是以单独的重链和轻链表达而是由一个 连接物连接两个单域从而有一个单独的 多位点的形式表达时， 抗原和抗体的反 应 亲 和 力 能 够 保 持 不 变 ［５］ 。噬 菌 体 展 示 技 术 最 显 著 的 应 用 是 可 以 从 约 ３×１０７ 的 抗 体库中挑选每个抗体的单克隆。为了提 高效率， 可以扩大库容或者通过低保真 度的聚合酶或密码子引起的突变来扩增
在 敲 除 鼠 的 重 链 和 κ轻 链 后 ， 再 转 入人的重链和轻链得到的转基因鼠可以 表达免疫球蛋白。一些像囊胚显微注射 法 或 者 ＹＡＣ 和 ＥＳ 细 胞 融 合 法 已 经 得 到 了很大的改进。现在可以用微细胞介导
的染色体转移的方法转入更大的人类片 段 。在 这 种 方 法 中 ， 人 类 纤 维 原 细 胞 在 未 插入到鼠的内源性染色体的细胞分化过 程 中 能 够 复 制 ， 并 且 获 得 各 自 的 功 能 。这 些 人 类 纤 维 原 细 胞 来 源 于 微 细 胞 和 ＥＳ 细胞融合后产生的那些具有端粒和着丝 点的单个的人类染色体或染色体片段的 多 能 细 胞 系 。Ｔｏｍｉｚｕｋａ［９］ 用 这 种 技 术 得 到 了 包 括 人 类 κ轻 链 和 重 链 位 点 的 染 色 体 ２ 片 段 和 １４ 片 段 的 嵌 合 鼠 。此 外 ， 还 得 到 了 包 含 人 类 λ轻 链 位 点 的 完 整 染 色 体 ２２ 的 嵌 合 鼠 。 种 系 的 转 移 由 人 类 的 κ轻 链 ＥＳ 细 胞 系 获 得 。随 后 ， 种 系 的 转 移 由 人 类 的 重 链 ＥＳ 细 胞 系 获 得 ， 并 且 在 敲 除 了 鼠 的 重 链 和 κ轻 链 后 可 以 表 达 出 完 整 的 人 类 重 链 和 轻 链 ［１０］ 。 这 样 就 可 以 得 到 完 全 人类的高亲和力单抗。
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实 用 医 学 杂 志 ２００７ 年 第 ２３ 卷 第 ５ 期
的限制， 目前所能建立的噬菌体抗体库 的 最 大 库 容 为 １０１０ 左 右 ， 而 且 构 建 这 么 大的库容量费时耗力； （ ２） 有些编码蛋白 由于其不利于宿主菌生长或是有毒性， 因而在表达时不可避免地存在偏差， 导 致一些蛋白的缺失； （ ３） 体内和体外之间 重复转换的操作耗费大量人力。 ２．２ 转基因鼠技术产生的人类抗体 转 基因鼠技术是现今最重要的制备完全人 源 化 单 抗 的 方 法 。１９８５ 年 ， Ａｌｔ 报 道 了 转 基 因 技 术 可 以 使 未 重 排 的 种 系 （ ｇｅｒｍｌｉｎｅ） 结构的转基因产生新的人类抗体序列。 １９８９ 年 ， Ｂｒｕｇｇｅｍａｎｎ 报 道 了 人 类 重 链 全 部 基 因 的 表 达 。 在 敲 除 鼠 的 重 链 和 κ轻 链后转入人类的不同重链和轻链， 可引 起高亲和力的人类单抗的二次免疫应 答 。１９９４ 年 ， 两 位 研 究 者 报 道 了 有 ４ 种 不 同种系修饰的小鼠产生： ２ 种是小鼠内源 性 的 重 链 和 κ轻 链 基 因 敲 除 ， 另 ２ 种 是 人类重链和轻链转基因表达。虽然都使 用了同源重组的方法利用小鼠的胚胎干 细 胞 （ ＥＳ） 设 计 相 似 的 小 鼠 基 因 敲 除 的 位 点， 但是采用了不同的导入人类序列的 转基因方法。一个是使用囊胚显微注射 法［７］ 导 入 改 造 后 的 转 基 因 ， 这 种 重 链 的 转 基 因 有 ３ 个 ＶＨ 基 因 、１６ 个 Ｄ 基 因 、６ 个 ＪＨ 基 因 、μ及 γ１ 恒 定 区 基 因 片 段 。 在 这 个 过 程 中 ， 抗 体 发 生 ＶＤＪ 重 排 、小 鼠 的 发 育和相关类型的转换。轻链的转基因包 括 ４ 个 Ｖκ基 因 、５ 个 Ｊκ基 因 和 Ｃκ基 因 。相 反 地 ， 另 一 个 是 用 酵 母 原 生 质 体 融 合 法 ［８］ 来 转 入 酵 母 人 工 染 色 体 （ ＹＡＣ） 克 隆的转基因。建立人抗体基因座转基因 小 鼠 的 特 殊 性 在 于 必 须 将 完 整 的 人 Ｉｇ 基 因 全 部 转 入 ， 但 人 的 Ｉｇ 基 因 的 各 个 基 因 座都长达 １ Ｍｂ 左右， 所以 只 能 用 ＹＡＣ 载 体 进 行 克 隆 。 其 中 ， 重 链 包 括 ５ 个 ＶＨ 基 因 、２５ 个 Ｄ 基 因 、６ 个 ＪＨ 基 因 、μ和 δ恒 定区基因片段。发生 ＶＤＪ 重排后 表达 ＩｇＭ 和 ＩｇＧ。ＹＡＣ 轻链包括 ２ 个 Ｖκ基因、５ 个 Ｊκ基因和 Ｃκ基因。这 ２ 种方法都没有活 化内源性的 λ轻链位点。小鼠 Ｉｇλ基因的 表 达 在 小 鼠 的 血 清 中 仅 占 Ｉｇ 的 ５％左 右 。 功 能 性 的 λ链 的 表 达 导 致 Ｂ 细 胞 分 化 产 生 ＢＣＲ 并 分 泌 含 人 类 重 链 和 小 鼠 λ轻 链 的 抗 体 。但 是 它 并 不 影 响 在 识 别 靶 抗 原 时 分 泌 完 全 人 源 化 的 单 克 隆 ＩｇＭ 和 ＩｇＧ 杂 交瘤细胞的分离。
事实上， 嵌合抗体并不能完全解决 ＨＡＭＡ 反 应 所 带 来 的 问 题 ， 在 临 床 上 应 用嵌合抗体的治疗中人类抗嵌合抗体反 应 （ ＨＡＣＡ） 仍 是 一 个 显 著 的 问 题 。 因 此 ， 将鼠源性抗体的可变区中具有抗原结合 功 能 的 ＣＤＲ 移 植 到 人 类 抗 体 可 变 区 的 框 架 区 （ ＦＲ） 内 ， 便 得 到 了 人 源 化 抗 体 ， 又 称 为 ＣＤＲ 移 植 抗 体 或 改 型 抗 体 。
抗 体 的 ＣＤＲ 是 抗 体 和 抗 原 表 位 直 接 接 触 的 部 位 ， 每 个 可 变 区 有 ３ 个 ＣＤＲ，
形 成 ３ 个 环 状 结 构 。ＦＲ 是 β片 状 结 构 ， 有 ４ 个 ＦＲ 位 于 可 变 区 的 顶 端 。改 型 抗 体 可变区基因的构建方法有定点诱变法和 化学合成法： （ １） 定点诱变法是以人单链 ＤＮＡ 为 模 板 ， 化 学 合 成 含 有 鼠 ＣＤＲ 序 列 的 ３ 个引物， 分别进行 ３ 轮突变， 即获得 ＣＤＲ 移 植 可 变 区 基 因 ； （ ２） 化 学 合 成 包 括 合 成 双 链 片 段 ， 通 过 Ｔ４ ＤＮＡ 连 接 酶 来 连 接完整基因， 部分合成基因片段， 应用 ＰＣＲ 技 术 或 Ｋｌｅｎｏｗ 大 片 段 酶 补 平 再 连 接 的方式组装完整基因。
等优点在临床得到更广泛的应用， 而基 于降低鼠抗体的免疫原性设计出的嵌合 抗 体 发 展 更 是 迅 速 。随 后 ， 对 抗 体 进 行 了 人源化的改造， 出现了互补决定区 （ ＣＤＲ） 移 植 的 人 源 化 抗 体 。 但 是 这 些 抗 体 仍 不 能 完 全 解 决 ＨＡＭＡ 反 应 所 带 来 的 问 题 。于 是 ， 就 转 向 于 利 用 噬 菌 体 技 术 和转基因鼠技术来制备完全人源化抗 体。 １ 人源化抗体