2020秋季 基因工程 第9章 基因工程抗体 第1部分
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• 抗体是生物学功能上的概念，而免疫球蛋白是化学结构上的概念。 • 所有抗体的化学基础都是免疫球蛋白。 • 抗体能与抗原结合，但免疫球蛋白并不都具有抗体活性。
抗体的结构
• 两轻两重，连以二硫键 ，羧基端恒定（C区），氨基端可变 （V区） • 分子量约150 kDa
→重链（heavy chain，H） ：2条； →轻链（light chain，L）： 2条； →铰链区（hinge region） →可变区（variable region, V区） →恒定区（constant region, C区）
生物制药专业《基因工程，Genetic Engineering》教学计划
第一章 基因工程的研究内容和应用（2学时）第1周 第二章 基因工程的工具酶（4学时）第2，3周 第三章 基因工程的载体系统（4学时）第4，5周 第四章 克隆基因的原理与方法（2学时）第6周 第五章 重组DNA分子的构建、导入受体细胞及筛选 （2学时）第7周 第六章 大肠杆菌基因工程 （4学时）第8，9周 第七讲 真核生物基因工程 （6学时）第10，11，12周 第八章 转基因动物与转基因植物 （4学时）第13，14周 第九章 基因工程抗体（4学时）第15，16周
转化 组建基因工程细胞
扩增
重组转化子
外源DNA 外源基因
受体细胞
鉴定与表达
重组产物分离纯化
蛋白质药物一般包括： • 重组蛋白质药物 • 治疗性单克隆抗体 • 亚单位疫苗
一、治疗性抗体
• 治疗性抗体: 特异性高、靶点定向。 • 抗体药物主要用于恶性肿瘤、免
疫性疾病(移植排斥反应)、感染性 疾病等的治疗。
根据BPTC(BioProcess Technology Consultants)的调查统计，全球目前有 1200个左右的生物药物正在进行研发， 超过90%的为抗体类药物。还有接近200 个以微生物表达体系的生物药物，这其 中25%的为抗体类药物。
上市抗体药物治疗靶点
—肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor, TNF） （自身免疫性疾病） —血管内皮生长因子及其受体（Vascular endothelial growth factor，VEGF） （肿瘤） —人类表皮生长因子2（Human epidermal growth factor receptor-2, HER2） （乳腺癌） —表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）（肿瘤） —B-lymphocyte antigen CD20 （B细胞淋巴瘤） —程序性死亡受体及其配体PD-1 （programmed death 1 ）/Programmed death-ligand
可对同类Iｇ分为不同的亚类：IgG1-IgG4；IgA1,IgA2 。
• IgG是唯一可通过胎盘的抗体，在新生 儿抗感染中有重要作用
• SIgA可通过分泌片介导穿越粘膜上皮细 胞，在粘膜表面抗感染中起作用重要。
Different antibody isotypes are found in different parts of the body
抗体的轻链（light chain，L链）
• 分子量为25 kDa（214个氨基酸残基），有两个由链内二硫键。 • L链可分为：Kappa（κ）与lambda（λ）2个亚型。 • Kappa型和Lambda型的不同主要表现在氨基酸序列和二硫链位置的不同。 • 每一轻链上的型别只能属于两型别中的某一型别,而不能两者兼而有之,亦
基因工程制药
• 基因工程制药(Genetic Engineering of Pharmaceuticals)： 是指在体外通过重组DNA技术，将外源基因导入宿主菌细胞， 进行大规模培养，以获得蛋白质药物。
基因工程制药 总体操作流程
酶切 载体分子
获得制药基因
分
离
供体细胞
酶切
构建重组质粒
连接 DNA重组分子
血红蛋白尿和输血） —整合素-α （治疗多发性硬化症） —β-淀粉样蛋白（阿尔兹海默症老年斑）
二、抗体及抗体的结构
• 抗体（antibody，Ab）： B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的 能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫活性的免疫球蛋白。
• 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体 相似的球蛋白。
1 (PD-L1) （免疫检查点起作用并下调免疫应答，潜力无限的肿瘤靶点） —白细胞介素（Interleukin 2）及其受体（移植的外来器官的排斥反应） —细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 （cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4）
（免疫检查点起作用并下调免疫应答，肿瘤靶点） —前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）（降脂药，治疗心血管疾病） —降钙素基因相关肽(Calcitonin-Gene Related Peptide)（治疗疼痛） —IgE （哮喘、荨麻疹、湿疹等过敏性疾病） —补体蛋白C5 （治疗阵发性睡眠性血红蛋白尿症，能抑制末端补体蛋白C5从而减少溶血、
抗体的铰链区（hinge region）
• 位于CH1和CH2之间，包括重链链间二硫键，含有丰富的脯氨酸。
Biblioteka Baidu
抗体的重链（heavy chain，H链）
• 450-550个氨基酸残基组成，分子量50-75 kDa，4-5个链内二硫键。 • 根据H链恒定区抗原性的差异可将其分为5类，μ、γ、α、δ、ε链，相应的
免疫球蛋白分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。 • 同一类Iｇ的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此
即属于Kappa型或是Lambda型，而不能有Kappa-Lambda型者。
抗体的恒定区（constant region，C区）
• 靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，L链C端1/2处，105个氨基酸， H 链C端3/4处，331-431个氨基酸：CH和CL。
• 在同一种属动物中是比较恒定的，是制备第二抗体进行标记的重要基础。
抗体的结构
• 两轻两重，连以二硫键 ，羧基端恒定（C区），氨基端可变 （V区） • 分子量约150 kDa
→重链（heavy chain，H） ：2条； →轻链（light chain，L）： 2条； →铰链区（hinge region） →可变区（variable region, V区） →恒定区（constant region, C区）
生物制药专业《基因工程，Genetic Engineering》教学计划
第一章 基因工程的研究内容和应用（2学时）第1周 第二章 基因工程的工具酶（4学时）第2，3周 第三章 基因工程的载体系统（4学时）第4，5周 第四章 克隆基因的原理与方法（2学时）第6周 第五章 重组DNA分子的构建、导入受体细胞及筛选 （2学时）第7周 第六章 大肠杆菌基因工程 （4学时）第8，9周 第七讲 真核生物基因工程 （6学时）第10，11，12周 第八章 转基因动物与转基因植物 （4学时）第13，14周 第九章 基因工程抗体（4学时）第15，16周
转化 组建基因工程细胞
扩增
重组转化子
外源DNA 外源基因
受体细胞
鉴定与表达
重组产物分离纯化
蛋白质药物一般包括： • 重组蛋白质药物 • 治疗性单克隆抗体 • 亚单位疫苗
一、治疗性抗体
• 治疗性抗体: 特异性高、靶点定向。 • 抗体药物主要用于恶性肿瘤、免
疫性疾病(移植排斥反应)、感染性 疾病等的治疗。
根据BPTC(BioProcess Technology Consultants)的调查统计，全球目前有 1200个左右的生物药物正在进行研发， 超过90%的为抗体类药物。还有接近200 个以微生物表达体系的生物药物，这其 中25%的为抗体类药物。
上市抗体药物治疗靶点
—肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor, TNF） （自身免疫性疾病） —血管内皮生长因子及其受体（Vascular endothelial growth factor，VEGF） （肿瘤） —人类表皮生长因子2（Human epidermal growth factor receptor-2, HER2） （乳腺癌） —表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）（肿瘤） —B-lymphocyte antigen CD20 （B细胞淋巴瘤） —程序性死亡受体及其配体PD-1 （programmed death 1 ）/Programmed death-ligand
可对同类Iｇ分为不同的亚类：IgG1-IgG4；IgA1,IgA2 。
• IgG是唯一可通过胎盘的抗体，在新生 儿抗感染中有重要作用
• SIgA可通过分泌片介导穿越粘膜上皮细 胞，在粘膜表面抗感染中起作用重要。
Different antibody isotypes are found in different parts of the body
抗体的轻链（light chain，L链）
• 分子量为25 kDa（214个氨基酸残基），有两个由链内二硫键。 • L链可分为：Kappa（κ）与lambda（λ）2个亚型。 • Kappa型和Lambda型的不同主要表现在氨基酸序列和二硫链位置的不同。 • 每一轻链上的型别只能属于两型别中的某一型别,而不能两者兼而有之,亦
基因工程制药
• 基因工程制药(Genetic Engineering of Pharmaceuticals)： 是指在体外通过重组DNA技术，将外源基因导入宿主菌细胞， 进行大规模培养，以获得蛋白质药物。
基因工程制药 总体操作流程
酶切 载体分子
获得制药基因
分
离
供体细胞
酶切
构建重组质粒
连接 DNA重组分子
血红蛋白尿和输血） —整合素-α （治疗多发性硬化症） —β-淀粉样蛋白（阿尔兹海默症老年斑）
二、抗体及抗体的结构
• 抗体（antibody，Ab）： B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的 能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫活性的免疫球蛋白。
• 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体 相似的球蛋白。
1 (PD-L1) （免疫检查点起作用并下调免疫应答，潜力无限的肿瘤靶点） —白细胞介素（Interleukin 2）及其受体（移植的外来器官的排斥反应） —细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 （cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4）
（免疫检查点起作用并下调免疫应答，肿瘤靶点） —前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）（降脂药，治疗心血管疾病） —降钙素基因相关肽(Calcitonin-Gene Related Peptide)（治疗疼痛） —IgE （哮喘、荨麻疹、湿疹等过敏性疾病） —补体蛋白C5 （治疗阵发性睡眠性血红蛋白尿症，能抑制末端补体蛋白C5从而减少溶血、
抗体的铰链区（hinge region）
• 位于CH1和CH2之间，包括重链链间二硫键，含有丰富的脯氨酸。
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抗体的重链（heavy chain，H链）
• 450-550个氨基酸残基组成，分子量50-75 kDa，4-5个链内二硫键。 • 根据H链恒定区抗原性的差异可将其分为5类，μ、γ、α、δ、ε链，相应的
免疫球蛋白分别称为：IgM，IgG，IgA，IgD和IgE。 • 同一类Iｇ的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此
即属于Kappa型或是Lambda型，而不能有Kappa-Lambda型者。
抗体的恒定区（constant region，C区）
• 靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，L链C端1/2处，105个氨基酸， H 链C端3/4处，331-431个氨基酸：CH和CL。
• 在同一种属动物中是比较恒定的，是制备第二抗体进行标记的重要基础。