最新基因工程抗体及其发展前景
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药物(drug)：是一类分子（化学合成物，蛋白质，核酸等）可以 干扰人体内细胞生命过程中一些重要的生理和病理活动或通路。
基因抗体：通过基因工程手段，保留抗体重轻链可变区中主要 与抗原结合的CDR功能区, 而形成的各种功能抗体．
Complementary-determining regions: CDR
酶切，连接 克隆载体(T载体)
转化 原核表达系统检测
1。获得鼠单抗重轻链可 变区的基因片段。
2. 基因片段插入含有人 IgG重轻链恒定区的表达 载体。
否
否 酶切
是
测序 是 酶切，连接
构建表达载体
人鼠嵌合 抗体的真 核表达在 CHO细胞
（共转染模式和
单载体转染模式）
Until 2003,7，8437 people have been infected with SARS over the 32 countries, in which 813 patients were died form disease. The disease incidence is about 10.5%. There are many unresolved questions about disease pathogenesis, treatment and diagnosis.
• 大部分完整抗体和双链抗体、微型抗体等 需要在CHO等哺乳动物细胞中表达
• 利用完整的动植物体通过转基因的方法表 达外源蛋白：如利用转基因烟草生产抗狂 犬病毒抗体
抗体工程的发展历程
动物多克隆抗血清
成份复杂，副反应严重
被抗生素所代替
1975年，杂交瘤技 术制备单抗成功
分子生物学 基因工程技术
鼠源单克隆抗体 “魔弹”
HAMA反应
20世纪90年代初， 抗内毒素单抗用于 治疗脓毒败血症遭 遇失败。抗体药物 的研究进入低谷。
马血清,破伤风,狂犬病
基因工程抗体
抗体工程就是指利用分子生物学、 基因工程等手段对抗体进行各种不同的改造并在原核、
真核细胞中表达制备的工程技术。
鼠源抗体的人源化 及形式多样的改造抗体
The Evolution of Therapeutic Antibodies
• 目的：
➢ 减小鼠源性成份，降低HAMS反应（human against mouse syndrome)。
➢ 易于大规模生产和应用于临床。 ➢ 保留抗体的抗原结合能力。
• 基本原理：
➢ 借助基因工程手段，将编码Ab的重轻链可变区 基因重组到真核表达载体上并进行表达。
基因工程抗体的表达
• 原核细胞和酵母可以用于表达小分子抗体 和抗体片段
• 缺点：
✓鼠抗体部分亦能作为一种异种抗原，多次反 复使用在人体产生抗体及过敏反应（HAMS 反应，human against mouse syndrome)。
✓嵌合抗体可保持特异性结合和外源性抗原降 低，但亲和力明显下降。
Chimeric antibodies
杂交瘤细胞株
RT-PCR 获得两个可变区
基因工程抗体及其发展前 景
主要内容
• 第一节:基因工程抗体的基本原理： • 第二节:人源化抗体制备的主要方法： • 第三节:抗体靶向治疗的新的思考： • 第四节:工程抗体的未来发展与展望：
第一节：基因工程抗体的基本原理 (antibody engineering）
Antibody has a higher specificity and affinity to bind to target protein.
Biblioteka Baidu
Murine
嵌合抗体
Chimeric
100% mouse protein
34% mouse protein
人源化抗体
Humanized
全人抗体
Fully Human
5 - 10% mouse protein
High
Potential for Immunogenicity
Lonberg N. Nat Biotechnol. 2005;23:1117-1125. Ternant D, et al. Expert Opin Biol Ther. 2005;5(Suppl 1):S. 37-S47. Yang X-D, et al. Crit Rev Oncol Hematol. 2001;38:17-23. Weiner LM. J Immunother. 2006;29:1-9.
2. humanized antibodies
• "Humanization" or "reshaping" of
murine antibodies is an attempt to
transfer the full antigen specificity
基因工程抗体的分类
基因工程抗体的分类
2.小分子抗体 （1）Fab片段 （2）单链抗体（single chain antibody，
scFv）、双链抗体、三链抗体 （3）微型抗体（minibody，两个scFv与抗体
CH3区连接） （4）双特异性抗体（diabody） （5）其他形式抗体（细胞内抗体、催化抗体、
免疫脂质体、最小结合单位等）
抗体药物在应用中存在的问题：
• 一般必须用小鼠骨髓瘤制备单抗，故所 得鼠源性单抗，必须人源化，在临床上 可减少异源性蛋白所引起的过敏反应和 增加疗效。
• 鼠源抗体人源化后，抗体效价明显降低， 导致临床疗效降低。
• 临床治疗需要大量的抗体(克级），故需 要生物反应器制备抗体。由于抗体的产 量和质量受到限制，而影响疗效。
问题:工程细胞系,大规模生产工艺技术
基因工程抗体的优点和缺点
• 优点：
➢不受动物品系（species)和抗体类型（isotype) 的限制。
➢利用嵌合抗体，使鼠源抗体人源化，减少潜在 的抗原表位，增强抗体的疗效。
➢全人源化抗体，可以降低抗体的异源性和免疫 源性，最大化提升抗体的的疗效。
• 缺点：
➢抗体的亲和力减弱，与完整抗体结 构相比，功能明显降低。
Low
100% human protein
第二节： 基因工程抗体制备的主要方法：
1.人鼠嵌合抗体 （Chimeric Antibodies）
• 原理：利用基因重组技术，把鼠抗体的 重轻链可变区部分与人抗体重轻链恒定 区的进行重组，减少鼠源结构，增加人 源结构，而保持抗体与原抗原的特异性 结合。
基因抗体：通过基因工程手段，保留抗体重轻链可变区中主要 与抗原结合的CDR功能区, 而形成的各种功能抗体．
Complementary-determining regions: CDR
酶切，连接 克隆载体(T载体)
转化 原核表达系统检测
1。获得鼠单抗重轻链可 变区的基因片段。
2. 基因片段插入含有人 IgG重轻链恒定区的表达 载体。
否
否 酶切
是
测序 是 酶切，连接
构建表达载体
人鼠嵌合 抗体的真 核表达在 CHO细胞
（共转染模式和
单载体转染模式）
Until 2003,7，8437 people have been infected with SARS over the 32 countries, in which 813 patients were died form disease. The disease incidence is about 10.5%. There are many unresolved questions about disease pathogenesis, treatment and diagnosis.
• 大部分完整抗体和双链抗体、微型抗体等 需要在CHO等哺乳动物细胞中表达
• 利用完整的动植物体通过转基因的方法表 达外源蛋白：如利用转基因烟草生产抗狂 犬病毒抗体
抗体工程的发展历程
动物多克隆抗血清
成份复杂，副反应严重
被抗生素所代替
1975年，杂交瘤技 术制备单抗成功
分子生物学 基因工程技术
鼠源单克隆抗体 “魔弹”
HAMA反应
20世纪90年代初， 抗内毒素单抗用于 治疗脓毒败血症遭 遇失败。抗体药物 的研究进入低谷。
马血清,破伤风,狂犬病
基因工程抗体
抗体工程就是指利用分子生物学、 基因工程等手段对抗体进行各种不同的改造并在原核、
真核细胞中表达制备的工程技术。
鼠源抗体的人源化 及形式多样的改造抗体
The Evolution of Therapeutic Antibodies
• 目的：
➢ 减小鼠源性成份，降低HAMS反应（human against mouse syndrome)。
➢ 易于大规模生产和应用于临床。 ➢ 保留抗体的抗原结合能力。
• 基本原理：
➢ 借助基因工程手段，将编码Ab的重轻链可变区 基因重组到真核表达载体上并进行表达。
基因工程抗体的表达
• 原核细胞和酵母可以用于表达小分子抗体 和抗体片段
• 缺点：
✓鼠抗体部分亦能作为一种异种抗原，多次反 复使用在人体产生抗体及过敏反应（HAMS 反应，human against mouse syndrome)。
✓嵌合抗体可保持特异性结合和外源性抗原降 低，但亲和力明显下降。
Chimeric antibodies
杂交瘤细胞株
RT-PCR 获得两个可变区
基因工程抗体及其发展前 景
主要内容
• 第一节:基因工程抗体的基本原理： • 第二节:人源化抗体制备的主要方法： • 第三节:抗体靶向治疗的新的思考： • 第四节:工程抗体的未来发展与展望：
第一节：基因工程抗体的基本原理 (antibody engineering）
Antibody has a higher specificity and affinity to bind to target protein.
Biblioteka Baidu
Murine
嵌合抗体
Chimeric
100% mouse protein
34% mouse protein
人源化抗体
Humanized
全人抗体
Fully Human
5 - 10% mouse protein
High
Potential for Immunogenicity
Lonberg N. Nat Biotechnol. 2005;23:1117-1125. Ternant D, et al. Expert Opin Biol Ther. 2005;5(Suppl 1):S. 37-S47. Yang X-D, et al. Crit Rev Oncol Hematol. 2001;38:17-23. Weiner LM. J Immunother. 2006;29:1-9.
2. humanized antibodies
• "Humanization" or "reshaping" of
murine antibodies is an attempt to
transfer the full antigen specificity
基因工程抗体的分类
基因工程抗体的分类
2.小分子抗体 （1）Fab片段 （2）单链抗体（single chain antibody，
scFv）、双链抗体、三链抗体 （3）微型抗体（minibody，两个scFv与抗体
CH3区连接） （4）双特异性抗体（diabody） （5）其他形式抗体（细胞内抗体、催化抗体、
免疫脂质体、最小结合单位等）
抗体药物在应用中存在的问题：
• 一般必须用小鼠骨髓瘤制备单抗，故所 得鼠源性单抗，必须人源化，在临床上 可减少异源性蛋白所引起的过敏反应和 增加疗效。
• 鼠源抗体人源化后，抗体效价明显降低， 导致临床疗效降低。
• 临床治疗需要大量的抗体(克级），故需 要生物反应器制备抗体。由于抗体的产 量和质量受到限制，而影响疗效。
问题:工程细胞系,大规模生产工艺技术
基因工程抗体的优点和缺点
• 优点：
➢不受动物品系（species)和抗体类型（isotype) 的限制。
➢利用嵌合抗体，使鼠源抗体人源化，减少潜在 的抗原表位，增强抗体的疗效。
➢全人源化抗体，可以降低抗体的异源性和免疫 源性，最大化提升抗体的的疗效。
• 缺点：
➢抗体的亲和力减弱，与完整抗体结 构相比，功能明显降低。
Low
100% human protein
第二节： 基因工程抗体制备的主要方法：
1.人鼠嵌合抗体 （Chimeric Antibodies）
• 原理：利用基因重组技术，把鼠抗体的 重轻链可变区部分与人抗体重轻链恒定 区的进行重组，减少鼠源结构，增加人 源结构，而保持抗体与原抗原的特异性 结合。