抗体的研制及其在生物医学中的应用11208120杨文清

抗体的研制及其在生物医学中的应用

11208120 杨文清

抗体药物是以细胞工程技术和基因工程技术为主体的抗体工程技术制备的

药物，具有特异性高、性质均一、可针对特定靶点定向制备等优点，在各种疾病治疗，特别是肿瘤治疗领域的应用前景备受关注。当前，抗体药物的研究与开发已成为生物技术药物领域研究的热点，居近年来所有医药生物技术产品之首。

一、背景历史：

1890年Behring和北里柴三郎发现白喉抗毒素,建立了血清疗法,开创了抗体制药。

1937年Tiselius用电泳法将血清蛋白分离为白蛋白、α、β、γ球蛋白，并证明抗体活性主要存在于γ球蛋白组分。

20世纪60年代发现多发性骨髓瘤是浆细胞癌变形成的恶性增殖性疾病。病人血清中出现同抗体结构类似的球蛋白，统称为免疫球蛋白。

1975年Kohler和Milstein首先利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。

单克隆抗体的研究一直是生物医药领域的重要研究内容。白20世纪90年代中期以来，单克隆抗体和多克隆抗体的基础研究论文产出有所下降，而人源化抗体的研究则不断得到重视(参见图1)。这说明，单克隆抗体相关生物医学理论的基础研究已经相对成熟，单克隆抗体应用研究则不断发展。

在这一研究发展历程中，人源化抗体和重组多克隆抗体技术的发展促进了抗体药物研究的深入(参见图2)。其中，人源化抗体是在鼠源单抗应糖体展示技术、酵母展示技术、转基因鼠技术等的发展，使人源性基因工程抗体的获得不再是难题．这又激发了单抗药物的研究热情。1994年．美国批准第二个抗体药物上市。之后，抗体药物不断上市。2006年利用能够产生人类抗体的转基因小鼠XenoMouse技术首个完全人源化单克隆抗体药物Panitumumab上市，标志着人源化抗体技术的发展达到了新的水平。

近年来，随着Symphoge公司的Symplex 和Sympress 等技术的发展．以及由此而生产、用于治疗原发性血小板减少性紫癜(ITP)和新生儿溶血症(HDN)

的多克隆抗体药物Sym001(anti—RhD)进入II期临床试验重组多克隆抗体药

物研究也呈现出良好的发展态势。

二、技术知识：

抗体制药工程主要基于抗原抗体反应。抗原与抗体能够特异性结合是基于抗原决定簇（表位）和抗体超变区分子间的结构互补性与亲和性。这种特性是由抗原、抗体分子空间构型所决定的。除两者分子构型高度互补外，抗原表位和抗体超变区必须密切接触，才有足够的结合力。

抗原抗体反应可分为两个阶段：第一阶段为抗原与抗体发生特异性结合的阶段，此阶段反应快，仅需几秒至几分钟，但不出现可见反应；第二阶段为可见反应阶段，这一阶段抗原抗体复合物在适当温度、pH、电解质和补体影响下，出现沉淀、凝集、细胞溶解、补体结合介导的肉眼可见的反应，此阶段反应慢，往往需要数分钟至数小时。在血清学反应中，以上两阶段往往不能严格分开，往往受反应条件（如温度、pH、电解质、抗原抗体比例等）的影响。

1.单克隆抗体技术：

单克隆抗体技术是1975年英国科学家Milstein和Kohler所发明，并获得1984年诺贝尔医学奖。 1984 德国人G. J. F. Kohler、阿根廷人C. Milstein 和丹麦科学家N. K. Jerne由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔生理医学奖。单克隆抗体原理：要制备单克隆抗体需先获得能合成专一性抗体的单克隆B淋巴细胞，但这种B淋巴细胞不能在体外生长。而实验发现骨髓瘤细胞可在体外生长繁殖，应用细胞杂交技术使骨髓瘤细胞与免疫的淋巴细胞二者合二为一，得到杂种的骨髓瘤细胞。这种杂种细胞继承两种亲代细胞的特性，它既具有B淋巴细胞合成专一抗体的特性，也有骨髓瘤细胞能在体外培养增殖永存的特性，用这种来源于单个融合细胞培养增殖的细胞群，可制备一种抗原决定簇的特异单克隆抗体。1975年，Kohler 和 Milstein运用这种技术，获得了抗绵羊红细胞的单克隆抗体，而经30多年的发展，抗体技术经历了鼠源性单克隆抗体、嵌合体单克隆抗体、人源化和全人源化4个阶段（如下图）。

2.重组多克隆抗体技术：

微生物入侵后机体的反应是B淋巴细胞激活抗原反应和克隆性扩张。一旦进入浆细胞（产生抗体的细胞），细胞的每一克隆将分泌其特异抗体，因此入侵的病原体将遇到能在其表面许多不同位点结合的一连串抗体分子。这种多克隆反应，其特异性及亲和力范围随时间而改变，对抗感染是理想的。第3代抗体治疗药，重组多克隆抗体，瞄准第1，2代抗体治疗药的缺点，模拟天然免疫方式，能与任一抗原的数种不同表型结合。因而重组多克隆抗体接近多靶点表型，相信能触发更多效应器功能，包括调理作用（加强抗原的内吞），位阻（抗原外包抗体防止与宿主细胞或粘膜表面接触），中和毒性，凝集或沉淀（抗体与数种可溶性抗原结合引起凝集和然后的消除），激活补体和抗体依赖性细胞毒性（使自然杀伤细胞和中性粒细胞杀死靶细胞）。mAb丧失抗高突变靶标的作用，包括发生随机突变的病毒，因而逃避免疫系统。而病原体逃避一个多克隆反应的可能性较小，故重组多克隆抗体可为感染疾病提供较好的治疗。另外，重组多克隆抗体技术在病毒毒株变异时仍能较好地保持治疗活性。重组多克隆抗体还有超过经典血浆提取免疫球蛋白的许多优点。传统免疫球蛋白中有靶特异治疗作用的抗体只占全部注射抗体的一小部分，浪费了大量的球蛋白，增加了组织交叉反应和副作用。重组多克隆抗体较纯、较特异，可以克服以上缺点。理论上，各种抗原靶标均可产生重组多克隆抗体，没有血清提取产品那样的限制。最后，新一代抗体不携带病毒，无转染危险，故改善了安全性。

3.基因工程抗体：

基因工程抗体是以基因工程技术等高新生物技术为平台，制备的生物药物总称。借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平对免疫球蛋白分子进行切割、拼接、修饰和重新组装的一种新型抗体。所制备的抗体去除或减少了可引起副作用的无关结构，但保留天然抗体的特异性和主要生物学活性，并可赋予抗体分子以新的生物学活性。

三、前沿技术：

1．抗体的高通量、大规模制备技术：