治疗性抗体的研究

治疗性抗体的研究与应用的最新进展情况

【摘要】作为一种具有靶向性的生物大分子，单克隆抗体始终是人们关注的热点之一，被广泛用于治疗肿瘤、病毒感染和抗移植排斥等。但鼠源单克隆抗体的临床应用受限于诱导产生人抗鼠抗体、肿瘤渗入量低、亲和力低和半衰期短等。随着分子生物学技术的发展及其向各学科的渗透，通过基因操作技术对抗体进行改造，可使其适用于多种疾病的治疗。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势，同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服了抗体本身的应用局限，为治疗人类疾病提供了利器。本文简要介绍上述技术的基本原理、特点和治疗性抗体的研究进展。

【关键词】治疗性抗体；单克隆抗体；噬菌体；人源性抗体；抗体药物

自1986 年第一个治疗性抗体进入临床以来，治疗性抗体得到了迅速的发展，截止2012年， FDA共批准45个治疗性抗体，其已成为现代生物医药的重要组成部分。伴随现代科技的发展，治疗性抗体经历了鼠源性抗体，嵌合抗体，改性抗体和表面重塑抗体(部分人源化抗体)，以及全人源化抗体等不同发展阶段【1】。全人源化抗体因全部由人类基因编码的蛋白组成，其免疫原性小(副作用小)，临床药效好，是当前和未来抗体工程的主要发展方向。本文重点对全人源化抗体研究现状进行分析，并对未来治疗用抗体的发展趋势进行展望。

目前正在研究中的生物技术药物有1 / 4以上是单克隆抗体药物,临床治疗中人抗鼠抗体反应(HAMA)的出现使鼠源性单克隆抗体的应用受到极大限制。因此,对于疗程长、需反复给药的单克隆抗体药物,人源化是其重要而必然的发展方向。现阶段,已有30余个通过细胞工程和墓因工程制备的人源化抗体应用于临床,适应证包括变态反应性疾病、恶性肿瘤、器官移植排斤反应、心血管疾病、病毒感染等难治性疾病。此外尚有近百个人源化抗体药物正处在临床前或临床研究阶段。预计它们将在人类疾病的治疗中发挥重要作用。

自第一个基因工程抗体——人—鼠嵌合抗体于1984年诞生以来，新型基因工程抗体不断出现，包括人源化抗体、单价小分子抗体（Fab 、单链抗体、单域抗体等）、多价小分子抗体（双链抗体、三链抗体、微型抗体等）、某些特殊类型的抗体（双特异抗体、抗原化抗体、细胞内抗体等）及抗体融合蛋白（免疫毒素、免疫黏连素等）等【2】。用于制备新型抗体的噬菌体抗体库技术成为继杂交瘤技术之后生命科学研究中又突破性进展。在噬菌体抗体库的基础上，近年来又发展了核糖体展示抗体库技术，利用核糖体展示技术筛选抗体的整个过程均在体外进行，不经过大肠杆菌转化步骤，因此可以构建高容量、高质量的抗体库，更易于筛选高亲和力抗体和利用体外进行的方法对抗体性状进行改造【3】。核糖体展示抗体库技术代表了抗体工程的未来发展趋势。

1、抗体治疗作用的机理

抗体的基本单位是由4条肽链组成的对称结构，包括2条相同的重链和2条相同的轻链。重链和轻链分别由可变区和恒定区组成。可变区中的互补决定区( complementrity determing region，CDR)与抗体和抗原结合的多样性直接有关，而恒定区的结构与抗体的生物学活性相关。在少数情况下，抗体与抗原结合后可以对机体直接起保护作用，如用抗体中

和毒素的毒性，但在多数情况下需要通过效应功能灭活或清除外来抗原。抗体的效应功能有2类，一类是通过激活补体，产生多种生物学效应，如细胞裂解、免疫黏附及调理作用，促进炎症反应；另一类是通过抗体分子中的Fc段与细胞表面Fc受体的相互作用，通过Fc段分别介导调理作用或抗体依赖性细胞毒作用。此外，治疗性抗体的效应和作用机理直接取决于它所识别的抗原决定簇，例如治疗非何杰金氏B细胞淋巴瘤的抗CD20抗体能影响细胞膜上离子通道的功能，从而调节B细胞的分化、增殖和凋亡。

2、全人源化抗体研究进展

全人源化抗体是指全部由人类抗体基因编码而成的抗体，克服了鼠源抗体和部分人源化抗体含有异种蛋白的问题，是当前研究和应用最为广泛的抗体类型。目前生产全人源化抗体主要有噬菌体展示重组人抗体文库技术和转基因动物技术两种方法，分析了不同方式生产的全人源化抗体及其与部分人源化抗体之间的差异【4】。

2.1、噬菌体展示抗体(phage display generating antibody)

1990年 McCAffery 等【5】首次证明抗体DNA片段可在噬菌体表面展示，随后利用噬菌体来进行基因工程抗体的研究取得了长足的进展。噬菌体展示抗体技术是将通过PCR扩增出淋巴细胞中整套编码人抗体的基因序列，克隆到噬菌体载体上，并以融合蛋白的形式表达到噬菌体表面，再通过表型筛选确定抗体的基因型，并利用噬菌体的DNA突变特性获得大量的突变体，再通过基因工程技术获得特异的全人源化抗体。利用这一技术目前已成功构建了多个不同类型的scFv、Fab和sdAb抗体文库，用于人源化抗体的研究开发【6】。该技术能够绕过免疫动物和细胞融合等过程，并能通过抗体片段的克隆选择，理论上能够分离得到几乎所有抗原的人源性抗体，但在实际研究过程中，抗体的亲合力和抗体库的容量问题是影响噬菌体展示技术应用的重要因素。

在临床研究方面，利用噬菌体技术目前共开发了35种不同的治疗性抗体。10个已完成临床试验的抗体中有3个获得FDA批准(adalimumab，raxibacumab ，belimumab)，通过率30%，另外还有3个处于I 期临床，19个处于II 期临床，3个处于III期临床。噬菌体技术生产的单克隆抗体在I期到II期以及II期到III期的临床分期间的转化率相对较高，但从III期临床到市场准入的比例约为50%，要低于用转基因动物技术生产的抗体【7】。

3、抗体治疗的应用

随着抗体制备技术的进步，治疗性抗体己逐渐从实验室走向临床，展示了光辉的前景。

3.1、抗肿瘤作用

由于多克隆抗体本身的局限性，所以直到单克隆抗体出现，抗体用于抗肿瘤治疗才真正得以实现。自从1978年成功制备出第一株抗黑色素瘤单抗以来，相继出现了抗胃肠癌、肺癌、乳腺癌、白血病、淋巴瘤、胰腺癌、神经胶质瘤等的单克隆抗体。单克隆抗体杀伤肿瘤细胞的机制可能是抗体依赖性细胞介导的细胞效应（ADCC）及补体依赖性细胞溶解作用（CDC）。单克隆抗体与药物、毒素或放射性物质偶联，成为一种全新的“生物导弹”，可用于导向治疗，已越来越受到重视。另外，用单抗给予T细胞所必需的重要表面信号分子交联的刺激信号和生长信号，体外诱导肿瘤特异性细胞毒T淋巴细胞（tumor specific cytolytic Tlymphocytes，TS—CTL），可用于特异性、被动性的免疫治疗【8】。

3.2、抗感染作用

应用疫苗、免疫球蛋白可预防和治疗感染性疾病，但对不能获得相应疫苗的病毒感染、艾滋病及一些危重情况，如内毒素性休克等则无效。被动抗体疗法的主要机制是中和病毒，并已证明抗体在体外及体内中和病毒的效应不依赖于Fc介导的功能和双价抗体的存在，但可能受抗体亲和力影响。抗体除了通过中和病毒发挥作用外，尚有其他机制。应用小鼠白血病病毒可诱发新生期小鼠急性致命的神经系统疾病。体外无中和病毒作用的抗Gag单抗在体内试验中表现出预防及治疗效应，显著延迟了疾病的发作，降低了中枢神经系统的病毒水平，