人治疗性抗体的研究进展

文章编号:1007-8738(2005)S-0049-03人治疗性抗体的研究进展

冯　蕾综述　韩　骅审阅(第四军医大学医学遗传与发育生物学教研室,陕西西安710032)

[关键词]　单克隆抗体;人源化;人抗体;治疗

[中图分类号]　R392.11 [文献标识码]　A

抗体研究已有百余年的历史,自从20世纪70年代德国学者K nler和英国学者M ilstein利用细胞融合技术成功地制备了杂交瘤单克隆抗体(mAb)以来,抗体的生产技术才实现革命性的突破,其在诊断、治疗、预防和蛋白提纯方面显示了重要的作用和非常广阔的应用前景。10多年来,抗体被认为是理想的癌症和传染病的治疗分子。然而,鼠源mAb作为异源性蛋白在人体内应用受到了限制:如(1)可诱发鼠抗人抗体的生成(HAMA)[1];(2)鼠源性Fc段不能有效地发挥人源性Fc段的功能;(3)鼠源性抗体的生物半衰期很短[2]。这严重影响了鼠mAb的治疗效果。为解决这一难题,通过体外基因重组而获得的多种形式的抗体,包括人鼠嵌合[3]、可变区人源化[4],噬菌体表面呈现(phage dis p lay)及转基因动物技术研制的完全人源性抗体[5],使得治疗用全人基因工程抗体与已有的抗体相比具有更低的免疫原性,更高的亲和力而期望直接用于人体疾病的治疗[6],已成为当今世界的研究热点。当今无论是用重组或转基因动物技术,在体外或体内选择全人源化抗体,都为抗体的应用提供了良好的可能性。

1　治疗性抗体的研究现状

基因工程抗体构建灵活,既能通过减少抗体中的鼠源成分降低免疫原性,又可将抗体的部分片段与无关序列相连接或被其他功能性分子所取代,使抗体除了与抗原结合外,还能发挥其他效应。美国F DA于1986年批准了第一个治疗用mAb OKT3(CD3)上市。OKT3为鼠源性mAb,适应症为防止器官移植排斥反应。近两年来治疗用mAb的进展很大,随着基因工程抗体制备技术的进步,在多种疾病的治疗方面展示了光辉的前景。截止2003年美国F DA批准了14个治疗性抗体(表1)[8],在这些抗体中大多数为嵌合抗体和人源化抗体。包括用于抗肿瘤[9,10]、抑制移植排斥反应[11]、类风湿性关节炎、Cr ohn’s病[12,13]、抗病毒预防[14]以及抗血凝的预防[15]等。有300多个抗体在I、II、III期临床实验阶段[16]。

表1　截止2004年F DA批准上市的治疗性抗体

名称靶向抗原适应症抗体种类公司批准时间OKT3CD3移植排斥鼠mAb Johns on1986 ReoPr o血小板受体II b III a冠心病人2鼠嵌合Fab Cent or/L illy1994 Panorex1721A大肠癌鼠mAb Cent ocor1995(德国) R ituxan CD20淋巴瘤人2鼠嵌合I gG1I D EC/Genentech/Roche1997 Zanapax CD25移植排斥人源化抗体Roche1997

Re m icade T NF2α炎症性肠病、类风湿人2鼠嵌合I gG1Cent ocor1998、1999 Synagis RS V RS V感染人源化抗体Medl m mune1998

Si m ulect CD25移植排斥人2鼠嵌合I gG1Novartis1998 Hercep tin HER2/neu乳腺癌人源化抗体Genentech1998

Myl otarg CD33AML人源化抗体2化疗药物交联物W yeth Ayerst2000 Campath CD52CLL人源化抗体M illenium2001 Zevalin CD20淋巴瘤鼠I gG12放射性核素共轭化合物DEC Phar maceuticals2002 Xolair I gE2Fc过敏症人源化抗体Tanox/Genentech/Novartis2002

Hum ira T NF2α类风湿人I gG1Abbot/CAT2003 Bexxar CD20淋巴瘤鼠mAb Corixa2003 Erbitux EGFR晚期直肠癌人2鼠嵌合I gG1I m cl one2004 Avastin VEGF结直肠癌人源化抗体Genentech2004

从20世纪80年代开始,我国的科学家做了大量的工作,为抗体工程的发展奠定了扎实的基础。1987年,“863”计划生物技术领域将抗体导向药物作为一个专题,开展了针对肝癌、肺癌、胃癌、白血病的导向药物研究,同时也开展了人2人mAb和人2鼠mAb的研究,经过十几年的努力,导向药物

收稿日期:2004-09-13;　修回日期:2005-03-07

基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(No.434516313)

作者简介:冯　蕾(1975-),女,河北蠡县人,实验师,硕士生.

Tel:(029)83374490;E mail:fenglei@f 和基因工程抗体的研究取得了明显的进展。如抗人肝癌mAb HAb18的131I2F(ab)2片段注射液和99mTc标记人小细胞肺癌mAb2F7的(Fab′)2片段放射免疫诊断试剂盒都已经经过药审获得临床批文。我国治疗用mAb的研究也取得了一些进展。如北京生物制品研究所研制的治疗用乙脑mAb正处于II 期临床研究中。武汉生物制品研究所研制的治疗用W uT3 mAb于1999年批准上市,当年产值就达546万元。该所的治疗用mAb W uTac(C D25)已申报临床批件,治疗用出血热mAb也完成实验室研究,正在送中国药品生物制品检定所进行全面检定。

2　临床应用

2.1　在肿瘤治疗中的作用　如治疗淋巴瘤的R ituxi m ab,治疗乳腺癌的Hercep tin[17]等。由于血液系统恶性肿瘤如淋巴瘤、白血病等在化疗、放疗后疗效不佳或复发,于是人们开始对该类疾病进行诊疗方面的研究,并取得了不少成果。如F DA批准的治疗慢性白血病的C AMP AT H21H[18]和Myl ota2 ry[19]疗效明显。F DA批准90Y标记的抗C D20鼠源性mAb I britu momab治疗Non2Hodgkin淋巴瘤成为第1个肿瘤放免治疗剂。放射性核素标记的抗体治疗具有很好的靶向,利用抗体的特异性,可使核素很好的在肿瘤组织浓聚,大大的减少药物的毒副作用,具有很好的疗效。其介导的放射免疫治疗药物的杀伤作用为早期微小病灶和肿瘤的复发和转移治疗提供了有效的手段,是肿瘤治疗的新方向。亚分子抗体具有分子量小,渗透力强,易被体内清除,显像本底低等特点。人们可以在这些抗体分子连接细胞毒素、破坏细胞结构的酶、药物或放射性同位素等,从而形成对肿瘤具有杀伤作用的复合物。其对早期肿瘤的诊疗,手术及化疗后晚期癌症辅助治疗具有广泛的应用价值。

2.2　在器官移植中的作用　器官移植中的排斥反应往往导致器官移植手术的失败,因此,抑制术后排斥反应是移植物成活的关键因素。抗淋巴细胞受体的抗体可有效地抑制免疫系统的活力。近年来研究表明,基因工程抗体在器官移植方面取得了不少成果。Woodle等利用基因工程抗体进行肾移植术后急性排斥反应的临床Ⅰ期研究表明,在实验的7例患者(5例为肾移植,2例为肾胰联合移植)中,5例患者急性排斥反应被逆转,只有1例出现再次排斥反应[20]。

2.3　在自身免疫性疾病中的作用　美国已将抗肿瘤坏死因子的嵌合mAb(inflixi mAb)和人源化mAb CDP571用于克隆病(Cr ohns disease,C D)和类风湿关节炎(rheu mat oidarthritis, RA)的临床研究,inflixi mAb能够有效地改善C D和有瘘管并发症的CD病情;而且nflixi mAb和CDP571对活动期的CD、RA均有效。目前,美国F DA已批准用inflixi mAb对CD 进行治疗。

2.4　在病毒感染的应用　众所周知,病毒感染几乎无特效药物,因此免疫治疗就显得特别有意义。近年来研究表明[21],在HBV、HCV、H I V等病毒感染性疾病中,显示了较好的应用前景。

抗体药物的应用及展望随着抗体工程技术的进步,抗体药物的研究开发正方兴未艾,开发的产品已占所有正在开发的生物技术药品的四分之一。目前抗体的研究已经发展到了一个重要的阶段,从抗体的稳定性、产量和纯度来说,有不少已基本满足了临床要求。基于抗体的药物设计,近年来已取得了很多成功的经验,既可以直接将抗体作为治疗剂用于治疗,也可以将抗体作为载体介导靶向治疗,甚至还有人将抗体用于基因治疗和细胞因子治疗领域。

3　作用机制的研究进展

抗体治疗的机制是多方面的,有些还不完全清楚,主要有以下几种:3.1　通过阻断或中和作用产生治疗效果　现在临床的应用中大多数是自体免疫和免疫抑制,他们表现出的机制为阻断或调节反应。如抗T NF2α抗体治疗类风湿性关节炎(inflix2 i m ab)[12],此药物结合并阻断引起炎症的细胞因子。单独使用抗体或联合甲氨喋呤的治疗RA的研究中,与安慰剂对照组比较,对关节痛,炎症和迁移反应证实确实有效。另一个有相似阻断机制的是使用抗C D25mAb抗异体移植法之后的排斥反应。在mAb用于抗病毒感染时,也表现出同样的阻断作用,这完全是沿用了抗体的主要功能:通过阻断和中和病原体的入侵和扩散来保护机体。打断炎症周期使修复过程开始。现今应用抗体治疗疾病的成功例子证明阻断机制高度有效。阻断机制主要是治疗性的抗体与可溶性的因子或因子的受体直接结合来阻止生长因子,细胞因子,可溶性的调节因子进入靶细胞,还可以通过阻断受体与配体的相互作用抑制细胞之间的通讯,阻止其与靶分子作用产生毒性损害。

3.2　抗体的靶向性　示踪或导向作用,使与其相连的功能性分子特异性的激活或封闭、破坏靶细胞或靶分子。与抗体在自体免疫和免疫抑制的应用相比,他们在肿瘤的治疗中将细胞毒性物质,如放射性核素、细胞毒药物、毒素及全药带到靶部位。Myl otarg就是以C D33抗体为靶向载体与化疗药cali2 chea m icin的交联物,通过抗体Fc部分的免疫效应机制用于白血病治疗。B细胞分子标记C D20就是治疗B细胞淋巴瘤的理想的靶标[22]。人类I g能通过其Fc段与多种细胞表面的Fc受体结合,不同类别的I g可与不同的细胞结合,产生不同效应。抗体上Fc与细胞上相应受体结合增加了靶抗原上与抗体交联的分子密度。尤其是靶抗原在细胞表面高度表达时,抗体治疗更有效。随着人类功能基因组和蛋白质组研究的深入和蛋白芯片技术的发展,越来越多与人类疾病相关的靶分子将被发现,它们的抗体有可能成为治疗性抗体。

3.3　通过对信号转导途径的影响达到治疗目的　近来发现抗体与细胞膜抗原结合后所诱发的信号转导的改变在肿瘤治疗中有重要作用。例如抗C D20抗体R ituxan是通过BCR交联诱导一系列信号事件,包括增加蛋白酪氨酸磷酸化、蛋白激酶C激活、上调M yc然后影响B细胞生长和凋亡。在这种情况下,抗体表现出靶分子之间的交叉联系,并且传递跨膜信号来控制细胞分裂。相临受体之间的交叉联系是此机制的一个先决条件,当Fc受体作用于效应细胞引起高效的交叉联系时,治疗性mAb表现出更高的活性[23]。

3.4　免疫效应机制和免疫调节　免疫效应机制在抗体对肿瘤的治疗中有重要作用。当抗体与肿瘤细胞结合后,可激活补体系统裂解靶细胞,或通过ADCC杀伤靶细胞。有一类抗体并不通过与瘤细胞结合起到治疗作用,而是通过对免疫系统的调节,激发宿主主动抗肿瘤免疫,达到治疗效果[24]。

4　全人抗体与人源化抗体

全人mAb确实优于人源化mAb或嵌合抗体吗?还值得商榷。Clark认为匆忙丢弃人源化技术、涌向全人制品的动机不是科学,而是公共关系。他对一些人源化和全人抗体作了序列分析,发现两者没有显著差异。人源化mAb与全人mAb