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抗体工程课程论文单链抗体研究进展

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单链抗体研究进展

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摘要：单链抗体作为一种小分子基因工程抗体，在理论和应用方面研究引起了广泛关注，其在显像定位诊断、靶向治疗和参加细胞免疫等方面展示出了可观应用前景。本文对单链抗体构造及特点、制备技术及其应用研究进展等进行了综述，以期可觉得单链抗体进一步进一步研究和应用提供理论基本。

核心词：单链抗体；构造；制备技术；应用

Abstract:Micro-molecule antibody prepared by genetic engineering have attracted wide attentions. And it showed considerable application prospects in imaging localization and diagnosis，targeted therapy and cellular immunity. The structure，characteristics and preparation technology of single-chain antibody as well as its applications were reviewed，so as to provide theoretical foundation for further study on single-chain antibody and its applications.

Key words：single-chain antibody ； structure ； preparation technology ；application

前言：机体在受到抗原物质刺激后，B 淋巴细胞或记忆B 细胞增殖分化形成浆细胞，产生免疫球蛋白能与抗原发生特异性结合，辨认并清除外来入侵物质。防御系统中抗体不可或缺，是维护机体生理平衡和稳定重要构成某些之一［ 1 ］，因而,人们对抗体制备、纯化技术进行了长期摸索。初期使用老式办法以天然抗原免疫实验动物，产生相应多克隆抗体。该办法获得抗体重要用于治疗某些感染性疾病，但因其存在均一性差、交叉反映多、易产生副作用等缺陷而限制了其大规模生产应用。1975 年以来，使用杂交瘤技术制备单克隆抗体与多克隆抗体相比，具备性质均一、特异性强、容易生产等长处，现已在科学研究、临床诊断与治疗等方面发挥着重要作用。但由于制备周期较长，操作难度高，抗体自身稳定性差,在人

体内重复应用时会发生人抗鼠抗体反映（ human and anti-mouse antibody ，HAMA ），而大大减少了治疗效果，因而使得其在临床治疗中应用困难重重。20 世纪 80 年代初，随着基因工程抗体成功研制，抗体研究进入了新发展阶段。此后，人们尝试运用基因工程技术大量生产重组抗体，通过基因工程办法在基因水平对免疫球蛋白分子进行加工、修饰，开发了大量可用于研究、诊断、治疗小分子抗体。这些抗体不但保存了天然抗体生物学活性和特性，同步也去除了大某些无关构造，使其更加适合体内诊断和治疗。单链抗体（ single-chain antibodyfragment ，scFV ）以其分子量小、穿透性强、亲和力高等优势,引起人们越来越多关注和研究。

1 scFV 构造和特点

scFV 是将抗体重链可变区（ variable region of heavy chain,VH ）和轻链可变区（ variable region of lightchain ,VL）通过 15～25 个氨基酸短肽（ linker ）首尾连接而成重组蛋白，是亲代抗体所有抗原结合特异性最小功能构造单位。

与老式抗体相比,scFV 存在如下几方面优势：

①分子质量小；②较好地保存了原抗体结合位点构型、位置及其对抗原亲和活力和精确度；

③有较好穿透性，易透过血管壁与靶细胞进行接触、接合，合用于肿瘤诊断和治疗；④易于进行分子改造，可直接杀伤靶细胞；⑤可由恰当大肠杆菌进行大批量生产；⑥可绕过常规抗体制备程序，获得常规办法难以实现人源性抗体和毒素类抗体［ 2 ］。固然，scFV 也存在某些缺陷，如分子量小，免疫系统对抗体清除速度快，难以达到诊断或治疗所需时间；构造简朴,亲和力低,稳定性差等。

2 scFV 制备技术

2.1 噬菌体展示技术近年来，噬菌体成为展示scFV 重要平台。噬菌体展示技术是借助基因工程，使scFV片段与噬菌体外壳蛋白编码基因相融合，从而将 scFV 表达于噬菌体表面，便于进一步鉴定与筛选。黄爱玲等［3］通过 RT-PCR 技术扩增出轻链和重链片段，并运用噬菌体展示技术构建了兔天然抗体库，为开展兔免疫系统、抗体构造与性质等方面进一步研究提供了可靠保障。李楠等人[4]成功构建人源性阿尔茨海默病（AD）噬菌体单链抗体

（scFV）库，为筛选β-淀粉样蛋白人源性抗体奠定了基本。以及刘琼等人[5]成功从大容量甲状腺髓样癌（MTC）人原噬菌体单链抗体库中筛选出特异抗MTC单链抗体，并对其生物学特性进行鉴定。

2.2 核糖体展示技术核糖体展示技术具备诸多长处，如亲和力高、展示速度快、简便易行、不受细菌转化效率影响等，从而缩短了实验周期。核糖体展示技术是一种高效体外筛选 scFV 办法，重要过程是使新生scFV与其mRNA 连接形成复合物,富集与抗原具备高亲和性 mRNA ，再通过 PCR 反转录得到扩增产物。但在此过程中若未对 DNA 聚合酶进行功能校对，则较容易发生基因突变［6］。

2.3 酵母表面展示技术酵母表面展示是筛选具备高特异性和亲和力scFV有力办法,但由于酵母转化效率低，使得实验周期变长，因而限制了筛选抗体种类和产量。酵母表面展示技术核心是将重组蛋白连接到酵母细胞壁上。例如，蛋白质可以通过与α- 凝集素黏附受体融合展示在酵母菌细胞壁上［7］。该技术充分运用了酵母细胞内质网,使得重组蛋白在内质网中可以精确折叠。

3 scFV 应用

scFV 具备分子质量小、体积小、无 Fc 构造域等长处，使得其在许多领域具备较为辽阔应用前景。

3.1 scFV 在肿瘤治疗方面应用

3.1.1 靶向治疗：肿瘤靶向治疗是 scFv 最直接应用领域。由于其具备免疫原性低、靶向性好、穿透力强、副作用小等长处，因而在靶向治疗中具备独特优势。如抗体导向酶—前药疗法（ antibody-directedenzyme prodrug therapy ，ADEPT ），就是将 scFv 与药物活化酶在体外进行连接，再将无活性或低活性前药静脉注射入人体，与抗体连接酶在肿瘤细胞处激活前药活性，避免了脱落抗原与之结合在肝肾，导致堆积，而使得肿瘤组织内药物大量富集。当前，scFV对肿瘤治疗研究，已在靶向脂质体、免疫毒素、靶向性病毒载体及scFV融合蛋白等方面获得了一定进展。德国学者 Castoldi 等［8］研制出一种特殊双特异性scFV，可以通过阻碍表皮生长因子受体（ epidermal growth factor receptor ， EGFR ）和 Met