基因工程抗体片段课件
合集下载
高中生物基因工程课件
毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。
基因工程抗体PPT课件
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).
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》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PPT课件
第二代免疫毒素是利用抗体或抗体片 段与毒素的A链或与A链相似的单链核 糖体失活蛋白的结合物。因避免了第 一代免疫毒素的非特异性，故能在体 内有一定的抗肿瘤作用。
第三代免疫毒素重组免疫毒素用基因 克隆方法改造毒素基因和小分子抗体 基因重组表达。特异性好、稳定性强、 渗透性佳、免疫源性低、可大量制备。
3.间 质 性 肺 炎 以肺间 质炎症 为主， 病变累 及支气 管壁及 其周围 组织， 有肺泡 壁增生 及间质 水肿。 可由细 菌、支 原体、 衣原体 、病毒 或卡氏 肺囊虫 等引起 。 病因 学分类 1.细 菌 性 肺 炎 如肺炎 链球菌 （即肺 炎球菌 ）、金 黄色葡 萄球菌 、甲型 溶血性 链球菌 、肺炎 克雷白 杆菌、 流感嗜 血杆菌 、铜绿 假单胞 菌、埃 希大肠 杆菌、 绿脓杆 菌等。 2.非 典 型 病 原 体所致 的肺炎 如军团 菌、支 原体和 衣原体 等。
③小分子抗体易到达肿瘤部位， 可显著提高N/NT值。
④抗体在肿瘤部位可保留6～9日 ⑤能观擦抗体在血中的半衰期和
可能出现的不良反应。
放射免疫显像定位技术
将抗肿瘤单克隆抗体（Ab）与二乙基 三胺五乙酸（DTPA）在体外偶联成 Ab-DTPA，再注入体内后，就能与体 内组织相结合。由于抗体分子量大， 需3天完成。3天后注入放射性核素In113M（半衰期100m），因DTPA是重 金属离子络合剂，所以In-113M可以结 合到DTPA分子上，使肿瘤组织显像。 这一过程在2小时内可完成。
④测定HIV（人免疫缺陷病毒）抗 原的酶标抗体诊断试剂
⑤甲胎蛋白（AFP）酶标抗体诊 断试剂
⑥癌胚抗原（CEA）的酶标抗体 诊断试剂
⒊放射免疫用抗体诊断试剂
放射免疫技术是将放射性核素 分析的高度灵敏性与抗原抗体 反应的特异性结合起来建立的 检测技术。
基因工程抗体演示文稿
（一）嵌合抗体
从杂交瘤细胞基因组 中分离和鉴别出功能 性VL和VH基因，与 人Ig恒定区基因连接， 插入适当表达载体， 转染宿主细胞，使之 表达人-鼠嵌合抗体。
嵌合抗体优点： § 减少了鼠源性抗体的
免疫原性 § 保留了亲本抗体特异
性结合抗原的能力
（二）改型抗体
尽管嵌合抗体的免疫原性已 降低很多，但有时它仍可能 引发较强的免疫反应。为了 进一步降低抗体的鼠源成分， 发展出CDR移植技术。即把 鼠抗体的CDR序列移植到 人抗体的可变区内，所得到 的抗体称CDR移植抗体或 改型抗体，也就是人源化抗 体。
• 该项技术的优点:
§ 将抗体的基因型和表型紧密联系起来; § 可绕过杂交瘤技术，不需要复杂的基因工程技术; § 抗体基因筛选的范围广; § 技术稳定、可靠、生产周期短;可规模化生产; § 适用范围广，既可用于抗体制备，也适用于其它
蛋白如激素、酶、随机多肽等的生产。
噬菌体抗体库技术的临床应用
一.在新型疫苗研制方面的应用
抗体名称 MDX-33
SCH55700
SB-240563 SB-240683 rhuMab-E25
IDEC-152
抗体来源 Human
临床阶段 Ⅱ
Humanized Ⅱ (IgG4)
Humanized Ⅱ Humanized Ⅱ Humanized( Ⅲ IgG1)
Primmatized Ⅰ
适用病症
移植物抗宿 主疾病
靶抗原 CD147
CD2
CD2 同种异体移 CD3 植排斥
CD3
抗体名称
抗体来源
临床阶段
ABX-CBL
BTI-322
MEDI－507 Orthoclone/ OKT3 SMAT antiCD3
单克隆抗体和基因工程抗体的制备 ppt课件
课件
11
(二) 杂交瘤细胞的选择性培养
杂交瘤细胞的筛选： 两种亲本细胞经PEG或其他方法处理后， 可融合 成不同类型的融合体， 正常的脾细胞在培养基中存活 仅5~7天，无需特别筛选，细胞的多聚体形式也容易 死去。而未融合的瘤细胞则需进行特别的筛选去除。 要从中筛选出真正的杂交瘤细胞， 必须进行选择 性培养。目前，常用HAT培养基。 HAT培养基：
课件 13
细胞DNA生物合成途径示意图
糖+氨基酸
正常途径
氨基喋呤(A)
次黄嘌呤(H) HMP
HGPRT
核苷酸Βιβλιοθήκη 核苷酸前体DNA应急途径
TK
胸腺嘧啶(T) 课件
TMP
14
用来融合的瘤细胞是经毒性培养基选择 出来的缺乏 HGPRT 的细胞株，所以在 HAT选择培养基中不能生长。只有杂交 瘤细胞具有亲代双方的遗传特性，即既 有骨髓瘤细胞在体外无限繁殖的生命力 又有 B细胞经辅助途径合成 DNA 的能力， 故可在HAT培养基中长期存活并繁殖。
课件
7
2．小鼠骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞为B细胞系恶性肿瘤，能在体外 长期增殖并容易与B细胞融合。
课件
8
用于杂交瘤技术的骨髓瘤细胞 应符合的条件
①本身不分泌免疫球蛋白； ②为次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转化酶 （hypoxanthine-guanine- phospheribosyl-transfer ase ， HGPRT ） 或 胸 腺 嘧 啶 激 酶 （ thymidinekinase，TK）缺陷的细胞株； ③瘤细胞能与B细胞杂交形成稳定的杂交瘤细胞； ④与B细胞融合率高。
课件
3
第一节 杂交瘤技术的基本原理
基因工程抗体
和特异性。 在人体内的半衰期明显延长。
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
克隆可变区基因的方细胞的mRNA中扩 增VH及VL基因。
同一抗体的两个抗原结合部分分别针对两个不同 的抗原，在结构上是双价的，而与抗原结合的功能 是单价的。
－可介导标记物与靶抗原的结合 －使某种效应分子定位于靶细胞 －可提高抗体的某些生物学效应 －减少抗体的体内非特异性分布
增强抗体效应功能
细胞内抗体（intrabody）
在抗体基因的N端或C端加入引导序列使抗体表达定 位在亚细胞部位，如胞质、线粒体、内质网或细胞核 部位。在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体称为 细胞内抗体或内抗体。
IgG2、IgG4
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
表达系统的选择
大肠杆菌、噬菌体 无糖基化功能
酵母菌 Asn-X-Ser/Thr 糖基化错误
哺乳动物细胞表达系统 最常用的表达体系
表 达 载 体 的 构 建
共转染模式和单载体转染模式
真核表达载体的要求
为保证PCR产物的准确性，应尽量采 用引导肽部分的引物。
克隆可变区基因常用的引物
克隆鼠κ轻链可变区所用的部分引物
克隆鼠重链可变区所用的部分引物
克隆可变区基因的操作流程
杂交瘤细胞
单链cDNA分离
RNA提取试剂盒
H链引导肽引物 /恒定区引物
L链引导肽引物/ 恒定区引物
制备总RNA
第一链cDNA合成试剂 盒
鼠抗体的人源化及人源抗体制备技术
抗 原 表 位 导 向 选 择
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
克隆可变区基因的方细胞的mRNA中扩 增VH及VL基因。
同一抗体的两个抗原结合部分分别针对两个不同 的抗原，在结构上是双价的，而与抗原结合的功能 是单价的。
－可介导标记物与靶抗原的结合 －使某种效应分子定位于靶细胞 －可提高抗体的某些生物学效应 －减少抗体的体内非特异性分布
增强抗体效应功能
细胞内抗体（intrabody）
在抗体基因的N端或C端加入引导序列使抗体表达定 位在亚细胞部位，如胞质、线粒体、内质网或细胞核 部位。在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体称为 细胞内抗体或内抗体。
IgG2、IgG4
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
表达系统的选择
大肠杆菌、噬菌体 无糖基化功能
酵母菌 Asn-X-Ser/Thr 糖基化错误
哺乳动物细胞表达系统 最常用的表达体系
表 达 载 体 的 构 建
共转染模式和单载体转染模式
真核表达载体的要求
为保证PCR产物的准确性，应尽量采 用引导肽部分的引物。
克隆可变区基因常用的引物
克隆鼠κ轻链可变区所用的部分引物
克隆鼠重链可变区所用的部分引物
克隆可变区基因的操作流程
杂交瘤细胞
单链cDNA分离
RNA提取试剂盒
H链引导肽引物 /恒定区引物
L链引导肽引物/ 恒定区引物
制备总RNA
第一链cDNA合成试剂 盒
鼠抗体的人源化及人源抗体制备技术
抗 原 表 位 导 向 选 择
抗体库技术_图文
• 3.抗体库技术直接得到抗体的基因,既无杂交瘤丢失之 虞,又便于进一步构建各种基因工程抗体。
• 4.抗体库技术得到的抗体可以在大肠杆菌表达,可利用 原核表达系统的优势。
• 5.一些难于制备的抗体,如针对弱免疫原、毒性抗原的 抗体,以及人源抗体的制备可以得到解决。
• 组合抗体库技术出现后不到一年, 即被噬 菌体抗体库技术所代替, 该技术是在噬菌 体表面展示(phage display)技术基础上 建立起来的, 是迄今为止发展最成熟、应 用最为广泛的抗体库技术。
抗体库技术_图文.ppt
丹麦
Niels K. Jerne
Georges J.F. Köhler
César Milstein
多克隆抗体的制备
B
A
C
Antigen
D
a
b
c
d
Antibodibody c
C
Antibody d
单克隆抗体的制备
基因工程抗体技术
• 20世纪80年代, DNA重组技术发展使制 备部分或全部人源化的基因工程抗体成 为可能，因此产生了基因工程抗体技术 。
（二）适应于大规模工业化生产
• DNA 操作是在细菌中增殖,比杂交瘤技术 简单快速,制备单抗从取脾细胞到稳定的 克隆株至少需要数月,而噬菌体抗体库技 术最短只需几周的时间。
（三）可获得不同亲和力的抗体
• 在构建噬菌体抗体库时,抗体重链与轻链 基因的重组,就模拟了机体内抗体亲和力 的成熟过程。在噬菌体抗体库中,抗体重 链与轻链间的配对存在着很大的随意性, 这往往能改变B 细胞中原有的抗体重、 轻链间的配对方式,产生出不同亲和力的 抗体。
• 药物开发 利用噬菌体肽库的多样性,筛 选出能同受体特异结合的重组噬菌体多 肽，可作为受体的激动剂或拮抗剂。
• 4.抗体库技术得到的抗体可以在大肠杆菌表达,可利用 原核表达系统的优势。
• 5.一些难于制备的抗体,如针对弱免疫原、毒性抗原的 抗体,以及人源抗体的制备可以得到解决。
• 组合抗体库技术出现后不到一年, 即被噬 菌体抗体库技术所代替, 该技术是在噬菌 体表面展示(phage display)技术基础上 建立起来的, 是迄今为止发展最成熟、应 用最为广泛的抗体库技术。
抗体库技术_图文.ppt
丹麦
Niels K. Jerne
Georges J.F. Köhler
César Milstein
多克隆抗体的制备
B
A
C
Antigen
D
a
b
c
d
Antibodibody c
C
Antibody d
单克隆抗体的制备
基因工程抗体技术
• 20世纪80年代, DNA重组技术发展使制 备部分或全部人源化的基因工程抗体成 为可能，因此产生了基因工程抗体技术 。
（二）适应于大规模工业化生产
• DNA 操作是在细菌中增殖,比杂交瘤技术 简单快速,制备单抗从取脾细胞到稳定的 克隆株至少需要数月,而噬菌体抗体库技 术最短只需几周的时间。
（三）可获得不同亲和力的抗体
• 在构建噬菌体抗体库时,抗体重链与轻链 基因的重组,就模拟了机体内抗体亲和力 的成熟过程。在噬菌体抗体库中,抗体重 链与轻链间的配对存在着很大的随意性, 这往往能改变B 细胞中原有的抗体重、 轻链间的配对方式,产生出不同亲和力的 抗体。
• 药物开发 利用噬菌体肽库的多样性,筛 选出能同受体特异结合的重组噬菌体多 肽，可作为受体的激动剂或拮抗剂。
第十一章基因工程抗体_PPT幻灯片
构建重组表达载体
13
2 鼠单抗可变区的人源化
尽管嵌合抗体的免疫原性已降低很多，但有时 它仍可能引发较强的免疫反应。为了进一步降低抗 体的鼠源成分，发展出CDR移植技术。
CDR移植即把鼠抗体的CDR序列移植到人抗体的 可变区内，所得到的抗体称CDR移植抗体或改型抗 体，也就是人源化抗体。
14
15
经过CDR移植，抗体的免疫原性很低， 而其抗原结合能力保持不变，结合半抗原 及全抗原(如细胞表面受体、病毒等)的改 形抗体都已有报道，到现在已有数百种人 源化抗体。
20
由于人杂交瘤-单抗体系的低效性，使人 单抗的制备一直进展缓慢。抗体库技术为人 单抗的制备提供了有效的手段。对于能获得 体内免疫的抗原，从被免疫者获取淋巴细胞
体。
21
随着抗体库技术的成熟，大容量抗体库 的构建，已能够不经免疫从总抗体库筛选 出高亲和力的人源抗体。
22
治疗型单克隆体－基因时代明星
10
第二节 鼠单抗的人源化 1.人鼠嵌合抗体：
鼠单抗的可变区序列＋人抗体恒定区序列 2.利用计算机辅助设计，通过定点突变，改变
可变区的氨基酸，减少鼠源性。
11
1 人一鼠嵌合抗体(Chimeric Antibodies)
人一鼠嵌合抗体是将鼠源单抗的可变区与人抗体的恒 定区融合而得到的抗体。
12
构建嵌合抗体的大致过程是，将鼠源单抗的可 变区基因克隆出来，连到包含有人抗体恒定区基因 及表达所需的其它元件(如启动子、增强子、选择 标记等)的表达载体上，在哺乳动物细胞(如骨髓瘤 细胞、CHO细胞)中表达。
8
HAMA反应的示意图
影响单抗与靶细胞或抗原结合 引起变态反应和器官损害
9
基因工程抗体
《基因工程抗体》课件
抗体药物长效化
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。
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PPT课件
3
抗体治疗存在的问题及对策
问题
对策
异源蛋白导致产生抗抗体，• 抗体人源化 影响靶向性和效果
靶部位摄取的量太低
• 改变抗体分子大小
效应功能弱
• 连接毒素、放射性 同位素、药物
在体内被清除速度快
• 抗体人源化
4
抗体药物改造的方向
抗体人源化和人源抗体制备 改变抗体分子大小 增强抗体亲和力 增强抗体效应功能
微调即更换某个位点上的氨基酸。
12
第二代改型抗体： ①应用了人抗体基因库； ②引进计算机技术模拟抗体分子的立
体结构(分子模拟法)； ③使用了鼠人嵌合FR。其目的是获得
具有高亲和力的治疗性抗体
13
CDR序列
CDR序列
鼠单克隆抗体
人抗体
人源化抗体
鼠单克隆V区人源化（CDR移植） 14
小分子抗体
人源化抗体属完全的抗体分子。通过基 因重组技术，可以在保持原有抗原结合活性 的基础上，把完整的抗体分子改造成较小的 分子，称为小分子抗体。
25
双特异性抗体的特点
* 将免疫细胞锚着于肿瘤部位，提高肿瘤 部位的效靶比。
* 不受MHC的限制，直接激活免疫细胞的 杀瘤机制。
26
2 1
3
27
提高抗体效应功能
双特异性抗体
抗体融合蛋白
提高抗体 效应功能
细胞内抗体
偶连细胞毒物质
28
抗体融合蛋白：抗体的一部分被非抗体序列替代，
所形成的具有新的特性融合蛋白。 根据构建方式的不同，主要分为两种形式： Fc融合蛋白（Fc fusion protein,FcFP）由抗体的 Fc 段与某些具有特定功能的蛋白结构域融合而成。 如 CD4 免 疫 粘 附 素 ， 就 是 由 抗 体 的 Fc 段 与 2 个 CD4分子的Ig同源区重组而成 抗 原 结 合 融 合 蛋 白 （ antigen-Binding fusion protein,ABFP）由具有抗原结合功能的抗体结 构与其他功能性蛋白融合构成。如免疫毒素，抗 体部分主要包括嵌合抗体、单链抗体形式。 29
抗体治疗存在的问题及对策
问题
对策
异源蛋白导致产生抗抗体，• 抗体人源化 影响靶向性和效果
靶部位摄取的量太低
• 改变抗体分子大小
效应功能弱
• 连接毒素、放射性 同位素、药物
在体内被清除速度快
• 抗体人源化
4
抗体药物改造的方向
抗体人源化和人源抗体制备 改变抗体分子大小 增强抗体亲和力 增强抗体效应功能
微调即更换某个位点上的氨基酸。
12
第二代改型抗体： ①应用了人抗体基因库； ②引进计算机技术模拟抗体分子的立
体结构(分子模拟法)； ③使用了鼠人嵌合FR。其目的是获得
具有高亲和力的治疗性抗体
13
CDR序列
CDR序列
鼠单克隆抗体
人抗体
人源化抗体
鼠单克隆V区人源化（CDR移植） 14
小分子抗体
人源化抗体属完全的抗体分子。通过基 因重组技术，可以在保持原有抗原结合活性 的基础上，把完整的抗体分子改造成较小的 分子，称为小分子抗体。
25
双特异性抗体的特点
* 将免疫细胞锚着于肿瘤部位，提高肿瘤 部位的效靶比。
* 不受MHC的限制，直接激活免疫细胞的 杀瘤机制。
26
2 1
3
27
提高抗体效应功能
双特异性抗体
抗体融合蛋白
提高抗体 效应功能
细胞内抗体
偶连细胞毒物质
28
抗体融合蛋白：抗体的一部分被非抗体序列替代，
所形成的具有新的特性融合蛋白。 根据构建方式的不同，主要分为两种形式： Fc融合蛋白（Fc fusion protein,FcFP）由抗体的 Fc 段与某些具有特定功能的蛋白结构域融合而成。 如 CD4 免 疫 粘 附 素 ， 就 是 由 抗 体 的 Fc 段 与 2 个 CD4分子的Ig同源区重组而成 抗 原 结 合 融 合 蛋 白 （ antigen-Binding fusion protein,ABFP）由具有抗原结合功能的抗体结 构与其他功能性蛋白融合构成。如免疫毒素，抗 体部分主要包括嵌合抗体、单链抗体形式。 29
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• 3）能有效地穿过血脑屏障：有望成为治疗神经 性疾病和脑肿瘤的新药
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VHH稳定的机制
• 传统抗体的VH 和VL 区通过疏水作用形成稳 定结构，而重链抗体则通过选择性突变VHH 胚系基因中几个功能位点，使其形成较高的亲 水性表面，可在缺失VL 条件下保持结构稳定；
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VHH 胚系基因序列特性
• 1）对骆驼VHH 胚系基因序列分析发现， VHH 与人源VH 基因Ⅲ家族序列具有较 高的同源性；
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• 2）比较人类和骆驼IgG 重链可变区发现，在框架
FR2 区的氨基酸组成中，有4 个氨基酸显著不同。这 4 个氨基酸在VH 和VHH 中分别是V42F 或V42Y， G49E，L50R 和W52G，，
• 是含有完整抗原结合部位的最小抗体片段；
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ScFV的功能
• 1）用于治疗：可进人一般抗体不能达到的部 位, 如蛋白偶联受体、酶活性部位和病毒表面 的腔囊等；
• 2）多肽接头可设计为具有特殊功能的位点： 多肽接头是单链抗体的独特组成,可设计为具 有特殊功能的位点：如金属赘合、连接毒素或 药物等, 用于影像和临床治疗；
基因工程抗体片段之前奏曲 ———小分子抗体
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第一代小分子抗体———抗原结合片段 ( fragment with antigen binding，Fab重链的VH + CH1构成， 其大小为完整抗体的1/3,约55KD；
• 重组Fab 是将轻、重链可变区分别与人抗体的 κ 链和重链CH1重组；
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第三代小分子抗体———纳米抗体和 分子识别单位( molecular recognition unit，MRU)
• 1. 纳米抗体主要指仅由一个重链可变区 组成的单域抗体( VHH)，其体积约为完 整抗体的1 /10，故称为纳米抗体；
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• 利用这一特点, 可以对人源抗体VH 结构 域FR2 中的一些氨基酸进行VHH特征性 改造, 所得到的骆驼化单域VH 抗体不仅 保持原有的抗体的特异性和亲和力, 而且 溶解性好、稳定性好。
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2. 分子识别单位( molecular recognition unit，MRU)
• 2）兰尼单抗( lucentis)：治疗黄斑变性， 2006 年获得FDA 的 批准。
• 3）赛妥珠单抗( cimzia)：克罗恩病和风湿性关节炎，2008 年 获得FDA 的批准。
• 在临床研究中，Fab 占据了临床研发抗体片段的大多数( 30 /54 种) 。
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纳米抗体的来源
• 1993 年Hamers 等偶然发现骆驼体内存在一 • 种仅具有重链的抗体，被称为重链抗体( heavy-chain
antibodies，HCAbs) 。此后，在一些软骨鱼，如护 士鲨体内也发现类似骆驼重链抗体结构的新抗原受体 ( new antigen receptor，NAR) 。
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Fab 基因工程构建方法及其性能
• 通常是保留鼠源性的CDR区, 其余换成人源化,通 过大肠杆菌以分泌表达的方式表达L链和Fd链, 二者能在细菌的外周质腔中折叠成具有一定构象 的Fab；
• 该Fab具有抗体的活性。因为其不含有Fc段、分 子量小、结合力高、抗原性低, 故在肿瘤治疗上 有其优越性。目前已有多个片段药物获得FDA 批准上市.
• 这类抗体的抗原结合位点仅由重链的可变区 VHH( variable domainof the heavy chain of HCAbs， VHH) 单结构域形成，尽管缺失轻链可变区，却仍具 有良好和广泛的抗原结合力；
• 克隆这种抗体重链的可变区，构建仅由一个重链可变 区组成的单域抗体( VHH)。
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第二代小分子抗体———单链抗体 ( single chain Fv，ScFv)
• ScFv指在重链V区cDNA5’端与轻链V区cDNA5’ 端之间用一寡聚核甘酸连接, 在大肠杆菌中表 达成一单链多肽, 并在细菌体内折叠成只由重 链和轻链可变区构成的一种新型的抗体, 大小 仅为完整Ig的1/6(约28KD);
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Fab的临床应用
• 1）阿昔单抗( abciximab，ReoPro) • 1994 年12 月FDA 批准的第一个重组Fab 片段，该产品以血小
板糖蛋白Ⅱb /Ⅲa 为靶点，用以防止血小板聚集及血栓形成，作 为冠状动脉导管插术时预防心肌缺血的辅助用药，取得了巨大的 成功；
原结合活性，为口服治疗胃肠道功能紊乱性疾
病提供新的思路；
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• 2）纳米抗体能识别独特的抗原表位，由于具有 伸展的抗原互补结合区( CDR) 以及更高的组织 穿透性和更小的分子，VHH抗体可以结合一些 常规抗体无法接近的抗原表位。可进入酶的活 性部位及细菌或病毒表面受体裂缝中，可以利 用其模拟药物来设计小分子酶的抑制剂、受体 的激动剂或拮抗剂等；
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纳米抗体单域的性质
• 1）有高度水溶性和构象稳定性：尽管缺失轻 链可变区，却仍具有良好和广泛的抗原结合力。 并且由于在框架FR2 区存在一些不同于常规抗 体的亲水性氨基酸，使得VHH 抗体在水溶液 中具有良好的稳定性。
• 在苛刻的条件中，如胃液和内脏中仍能保持抗
• MRU 是由单个互补决定区组成的小分子抗体 片段，约为完整抗体分子的1/80 ～ 1 /70。
MRU 也具有与抗原结合的能力，且由于其穿 透力强、半衰期短、显像时本底低，在临床诊 断中具有潜在的应用前景。
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