3单克隆抗体和靶向治疗

Erbitux Colorectal cancer
Imclone and Bristol-Myers Squibb
June 2003 June 2003 October 2003 February 2004
Avastin（Bevacizumab） Genentech colon and rectum cancer
J链和分泌片
➢ J链 J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细 胞合成。连接Ig单体成为双体（sIgA）或五聚体 （IgM），起稳定多聚体结构及参与体内运转的 作用。
➢ 分泌片 由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形 式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面。 利于sIgA分泌到粘膜表面，保护sIgA抵抗外分泌 液蛋白酶的降解。
Avastin 是美国刚刚上市的治疗结肠癌的抗 体药物，也是第一个从抗体库中筛选出的 Fab 段抗体药物。 Avastin的上市使公司的 股价上升了90亿美元。
● 2003年治疗用单抗的销售总额已超过52亿美元。 ● 2006年50~60个治疗性单抗上市。 ● 2010年预计单抗销售额200亿美元。 ● 美国已占全球单抗市场90%—一支独秀。 ● 完全人源化单抗现有多个处于临床前阶段。
• CDCC • ADCC
Conjugated MoAb
1. Chemicals 2. Isotop 3. Biotoxin 4. Bi-functional
肿瘤相关抗原制备的单克隆抗体 的应用
McAb in Clinical Trial (FDA or NCI Trial)
Therapeutical Category
单克隆抗体与靶向治疗
抗体（antibody, Ab)
是B细胞识别抗原后增殖分化为浆 细胞所产生的一种蛋白质，主要存 在于血清等体液中，能与相应抗原 特异性地结合，具有免疫功能。
免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig）
是指具有抗体活性或化学结构与抗 体相似的球蛋白。
免疫球蛋白的基本结构
➢ 四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称 结构。两条重链（H）和两条轻链（L）。每条重链 和轻链分为氨基端和羧基端。
白，改构后ScFv半衰期延长30倍，生物活性没有下降。 在ScFv轻链和重链的可变区适当各加入一个半胱氨
酸形成以二硫键固定的Fv段而构成二硫键稳定性Fv抗体 (disulfide stabilized Fv fragments, DsFv)。和相应的 ScFv相比，dsFv的稳定性和亲和力都得到很大 提高，并且也具有ScFv小分子的优势，所以 dsFv 和dsFv-免疫毒素在临床上具有很高的应用 价值。
➢ 可变区
根据氨基酸排列顺序的不同分为可变区（V）和恒 定区（C）。 比较不同抗体V区的氨基酸序列，发现 VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别 易变化，这些区域称为高变区（HVR）。三个高变 区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补 性决定区(CDR)
高变区
➢ 恒定区
重链和轻链的C区分别称 为CH和CL，不同类Ig的重 链CH长度不一，同一种属 动物中，同一类别Ig分子C 区氨基酸的组成和排列顺 序比较恒定。
单克隆抗体的应用
➢ 检测抗原：肿瘤抗原、细胞表面抗原、受体、
细胞因子等
➢ 生物导弹：与抗癌药物、毒素或放射性物质偶联，
用于肿瘤体内定位诊断和治疗
➢ 抑制器官移植排斥：抗T细胞、抗IL-2R单抗 ➢ 治疗自身免疫疾病
基于抗体的靶向治疗
Un-conjugated MoAb
• Activation-induced cell death (AICD): anti-CD20; anti-CD25
Approved
Zevalin Non-Hodgkin's Lymphoma
Humira Rheumatoid arthritis
IDEC
March 2002
Pharmaceuticals and
Schering AG
Abbott Laboratories
December 2002
Xolair Moderate to severe persistent asthma
双特异性抗体（ BfAb ）
由两个不同的抗原结合位点组成，可同时与 两种不同的抗原决定簇结合，并可将其偶连的药 物、酶或放射性核素等导向到靶部位，这种具有 双价双特异性的抗体又称为双功能抗体 （bifunctional antibody, BfAb）。
Bi-functional Antibody
February 2004
抗体药物销售趋势图
近年来单抗药物研究具有以下特点：
第一、寻找新的分子靶点
内皮因子（Endoglin）：
膜结合性糖蛋白； 分子量180KD； 肿瘤组织边缘血管，尤其是新生血管内皮细胞高 表达。
o避免了Fc段引起的非特异性细胞毒 性。
o是构建免疫毒素和双特异抗体等的理 想而基本的元件 。制备工艺简单。
尽管ScFv在肿瘤生物治疗中具有极其广泛的 应用前景，但在临床中仍存在几个主要问题：
• 缺乏Fc段，亲和力大多下降 • 半衰期短，很快从血液清除 • 稳定性不够
ScFv基因改构——ScFv与人IgG1Fc段连接成融合蛋
➢ 2002年完全人源化单抗humira获得批准上 市，这是单克隆抗体药物发展具有里程碑 意义大事，预示着单克隆抗体药物一个迅 猛发展的新时代的来临。
➢ Humira是Abbott/CAT公司开发的一种治 疗类风湿关节炎的单克隆抗体药物，预计 2003年会有4亿美元的销售额，2005年会 达到11亿美元。
➢ 铰链区 位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，
因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等 水解。
作用：1）有利于抗体分子超变区与抗原决定簇吻合
2） Ag和Ab结合后，暴露补体结合位点。
功能区的主要功能：
VH和VL --- 抗原结合部位 CH1～3和CL --- Ig遗传标志所在 CH2(IgG)、CH3(IgM)---C1q结合部位 CH2～CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘 CH3(IgG)/CH4(IgE)--- FcR结合部位
Roche
December 1997
Synagis Respiratory syncytial virus
Medimmune
June 1998
Herceptin
Genentech
Metastatic breast cancer
September 1998
Mylotarg
American Home
Acute myeloid leukemia Products
Monoclonal Antibodies on the Market
Type
Chimeric Chimeric Chimeric
CDR-grafted CDR-grafted CDR-grafted CDR-grafted
Product
Marketer
Approved
Rituxan Non-Hodgkin's lymphoma
免疫球蛋白的水解片段
➢ 木瓜蛋白酶水解IgG H链链间二硫键近N 端，得到两个相同的Fab段和一个Fc段。
➢ 胃蛋白酶裂解IgG H链链间二硫键近C端， 得到一个具有双价活性的F(ab’)2段和若干个 小分子多肽碎片(pFc’)。
Ig水解片段研究意义： （1）阐明Ig的结构及生物活性 （2）经酶降解的Ig，不仅可浓缩制备，而且可提高疗效，减少超敏反应的发生
Genentech and Novartis
Bexxar CD20 positive, follicular, Non-Hodgkin's Lymphoma
Corixa and GlaxoSmithKline
Raptiva Chronic moderate-tosevere psoriasis
Genentech and Xoma
基因工程抗体
➢ 应用DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平 上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装 成新型的抗体分子。
➢ 保留天然抗体的特异性和主要生物学活性，去 除或减少无关结构，并可赋予抗体分子以新的 生物学活性。
基因工程抗体
➢ 人－鼠嵌合抗体（chimeric Ab） 完整抗体分子中轻重链的V区是鼠源的，
基
小分子抗体
因
工
程
改
造
的
抗
体 鼠单抗人源化
重
轻
人鼠嵌合抗体的制备
（改型抗体）
鼠单抗可变区的人源化（CDR移植）
单链抗体(ScFv)
单 链 抗 体 (ScFv) 是 由 VH 和 VL 通 过 连 接肽（接头）重组并表达而成的另外 一种小分子抗体。 ScFv抗体只有完整 IgG的1/6。
o有能较好的抗原结合能力且分子量小、 穿透力强、体内循环半衰期短及免疫 原性低等特性。
而C区是人源的。 ➢ 人源化抗体（humanized Ab）
将鼠源的3个CDR取代人抗体中相应的3个CDR部位,进一步 减少了鼠源性成分. ➢ 小分子抗体:由Fab或Fv组成的抗体
单链抗体(single chain Fv, ScFv) ➢ 双特异性抗体(bispecific Ab, BsAb)
一个抗体分子中两个抗原结合部位可分别结合不同的抗原 表位.
May 2000
Monoclonal Antibodies on the Market
Type
Murine Radiolabeled Phage Display CDR-grafted
Murine Radiolabeled
CDR-grafted
Chimeric
CDR-grafted
Product
Marketer
Monoclonal antibody, McAb
特点与局限性
➢ 特点 结构均一，特异性强，纯度高
➢ 局限性 制备复杂 免疫反应：鼠源蛋白----HAMA的产生 HAMA：human anti mouse
antibody
鼠源单抗临床应用的障碍
➢ 血清半衰期短，20h ➢ 抗原抗体结合力、亲和力不够 ➢ 募集效应细胞产生副作用 ➢ HAMA反应：8－10天出现，20－30天高峰。 ➢ 过敏休克
I
Autoimmune Disorders
1
Blood Disorders
Cancer/Related Conditions 15
Digestive Disorders
1
Eye Conditions
1
Heart Diseases
Infectious Diseases
2
Neurologic Disorders
2
Respiratory Diseases
Skin Disorders
3
Transplantation
2
Others
1
Total
30
II
III
5
1
12
14
3
1
3
1
1
2
1
3
1
2
1
4
1
1
35 20
Total
6
41 4 2 3 4 5 4 6 7 2
85
单克隆抗体及பைடு நூலகம்偶联技术
以单抗介导的靶向性抗肿瘤药物正成 为肿瘤生物治疗产业化开发的热点。1997 年美国上市的利妥昔单抗（rituximab）为 重组嵌合抗CD20单克隆抗体，用于治疗 淋巴瘤，标志着单抗已进入临床应用阶段。
Simulect Organ rejection prophylaxis
Remicade Rheumatoid arthritis, Crohn's disease
Genentech Novartis
November 1997
May 1998
ohnson & Johnson August 1998
Zenapax Organ rejection prophylaxis
Complement proteins bind to antibodies.
中和作用(Neutralization)
抗体技术的发展经历了三个阶段
第一代：多克隆抗血清 第二代：细胞工程抗体（单克隆抗体） 第三代：基因工程抗体
➢ 多克隆抗体 多个抗原决定簇——机体—— 多种抗体的混合物
➢ 单克隆抗体（monoclonal antibody）为只 针对某一特定的抗原决定簇，纯度高的抗 体
免疫球蛋白的生物学活性
1．特异性结合抗原 2．激活补体：IgG、IgM 3．与组织细胞结合
（1）调理吞噬作用：IgG、IgM （2）ADCC作用：IgG、IgA、IgE （3）I型超敏反应：IgE 4．选择性传递：IgG、sIgA 5．具有抗原性
激活补体（Complement activation）