推荐-单链抗体研究进展

抗体工程课程论文

单链抗体研究进展

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时间：2015-2016上半学年

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，在理论和应用方面的研究引起了广泛的

关注，其在显像定位诊断、靶向治疗和参与细胞免疫等方面展示出了可观的应用前景。本文对单链抗体的结构及特点、制备技术及其应用的研究进展等进行了综述，以期能够为单链抗体的进一步深入研究和应用提供理论基础。

关键词：单链抗体；结构；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，产生的免疫球蛋白能与抗原发生特异性结合，识别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的重要组成部分之一［ 1 ］，因此,人们对抗体的制备、纯化技术进行了长期的探索。早期使用的传统方法以天然抗原免疫实验动物，产生相应的多克隆抗体。该方法获得的抗体主要用于治疗某些感染性疾病，但因其存在均一性差、交叉反应多、易产生副作用等缺点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的单克隆抗体与多克隆抗体相比，具有性质均一、特异性强、容易生产等优点，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，抗体本身稳定性差,在人体内重复应用时会发生人抗鼠抗体反应（ human and anti-mouse antibody ，HAMA ），而大大降低了治疗效果，因此使得其在临床治疗中的应用困难重重。20 世纪 80 年代初，随着基因工程抗体的成功研制，抗体的研究进入了新的发展阶段。此后，人们尝试利用基因工程技术大量生产重组抗体，通过基因工程的方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、治疗的小分子抗体。这些抗体不仅保留了天然抗体的生物学活性和特性，同时也去除了大部分的无关结构，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,引起人们越来越多的关注和研究。

1 scFV 的结构和特点

scFV 是将抗体的重链可变区（ variable region of heavy chain,VH ）和轻链可变区（ variable region of lightchain ,VL）通过 15～25 个氨基酸的短肽（ linker ）首尾连接而成的重组蛋白，是亲代抗体全部抗原结合特异性的最小功能结构单位。

与传统抗体相比,scFV 存在如下几方面的优势：

①分子质量小；②较好地保留了原抗体的结合位点构型、位置及其对抗原的亲和活力和准确度；③有很好的穿透性，易透过血管壁与靶细胞进行接触、接合，适用于肿瘤的诊断和治疗；④易于进行分子改造，可直接杀伤靶细胞；⑤可由适当的大肠杆菌进行大批量生产；⑥可绕过常规抗体制备程序，获得常规方法难以实现的人源性抗体和毒素类抗体［ 2 ］。当然，scFV 也存在一些缺点，如分子量小，免疫系统对抗体的清除速度快，难以达到诊断或治疗所需的时间；结构简单,亲和力低,稳定性差等。

2 scFV 的制备技术

2.1 噬菌体展示技术近年来，噬菌体成为展示scFV 的重要平台。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，便于进一步的鉴定与筛选。黄爱玲等［3］通过 RT-PCR 技术扩增出轻链和重链片段，并利用噬菌体展示技术构建了兔天然抗体库，为开展兔的免疫系统、抗体结构与性质等方面的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-淀粉样蛋白的人源性抗体奠定了基础。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的抗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有诸多优点，如亲和力高、展示速度快、简便易行、不受细菌转化效率的影响等，从而缩短了实验周期。核糖体展示技术是一种高效的体外筛选 scFV 的方法，主要过程是使新生scFV与其mRNA 连接形成复合物,富集与抗原具有高亲和性的 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有高特异性和亲和力scFV的有力方法,但由于酵母转化效率低，使得实验周期变长，因此限制了筛选抗体的种类和产量。酵母表面展示技术的核心是将重组蛋白连接到酵母的细胞壁上。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］。该技术充分利用了酵母细胞的内质网,使得重组蛋白在内质网中能够准确折叠。