基因工程抗体与制备技术的研究及应用

中图分类号： Ｑ７８
文献标识码： Ａ
抗体应用于医学领域已经有很久的历史了， 自 １９ 世纪末用免疫动 物获得抗血清以来， 这种途径一直是获得抗体的经典方法。基因工程抗 体是指应用 ＤＮＡ 重组和蛋白质工程技术， 在基因水平对抗体进行切割、 拼接或修饰， 重新组装成的新型抗体分子。它兴起于 ２０ 世纪 ８０ 年代对 鼠源性单克隆抗体的人源化改造。随着基因工程技术的进步， 基因工程 抗体的研究也有了很大进展， 迄今已成功构建了多种基因工程抗体。其 中 研 究 得 较 多 的 是 单 链 抗 体 、抗 体 融 合 蛋 白 、抗 独 特 型 抗 体 和 双 特 异 性 抗体等 ４ 种。自从杂交瘤技术问世并产生出第一个鼠源性克隆抗体以 来， 单克隆抗体已广泛应用于疾病的诊断与治疗中。但长期以来， 临床上 使用的单抗多为鼠源性单抗， 存在很大的弊端， 最突出的表现是在其异 源性所引起的人抗小鼠抗体反应或超敏反应， 一方面降低了单抗的效 价， 另一方面又给病人带来了严重的后果， 因此对鼠源性抗体进行改进 以及人源性单抗的研制成为单抗研究的主要方向。
科技情报开发与经济
ＳＣＩ－ ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＆ ＥＣＯＮＯＭＹ
２００６ 年 第 １６ 卷 第 １０ 期
文章编号： １００５－ ６０３３（ ２００６） １０－ ０１６３－ ０２
收稿日期： ２００５－ １２－ １３
基因工程抗体与制备技术的研究及应用
张 靖， 张富昌
本方法的基本思路就是将鼠源性单抗在保留其抗原活性的基础上 尽可能地去除鼠源化部分或代之以人源化的片断， 或是以鼠源性单抗具 有抗源结合活性的部分代替人源性抗体的抗原活性结合部分， 从而尽可 能地减少单抗的异源性。即形成“ 人鼠嵌合性抗体”。 ３．２ 人源性单抗的研制 ３．２．１ 噬菌体抗体库技术
噬 菌 体 抗 体 库 技 术（ Ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｈａｇｅ ａｎｔｉｂｏｄｙ） 是 将 噬 菌 体 展 示 技术（ Ｐｈａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） 应用于抗体库技术的一大进展。它绕过了 杂交瘤这一技术难关， 模拟抗体多样性的机 制 ， 把 人 淋 巴 细 胞 谱 中 的 ＶＨ 和 ＶＬ 基因片断， 通过 ＲＴ－ ＰＣＲ 技术进行扩容和扩增， 并随机组合到表达 பைடு நூலகம்体上， 构建出大容量的人源性抗体库。初次用噬菌体抗体库技术所获 得的人源性单抗亲和力往往较低 ， 难 以 达 到 实 用 要 求 ， 所 以 可 利 用 ＤＮＡ 重组技术在体外模拟免疫系统亲和力的成熟过程， 在获取递亲和力的特 异性抗体之后， 借助 ＣＤＲ 步移 技 术 、链 替 换 、错 配 ＰＣＲ 以 及 高 突 变 菌 株 等技术， 筛选出亲和力能提高 １ ０００ 倍的抗体。 ３．２．２ 核糖体展示技术
１ 天然抗体的分子结构
天然的抗体分子是由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫 键 和 其 他 的 分 子 间 作 用 力 连 接 在 一 起 的 球 状 蛋 白 。 早 在 ２０ 世 纪 ５０ 年 代 末 期 ， Ｐｏｔｅｒ 和 Ｎｉｓｏｎｏｆｆ 的 研 究 成 果 ， 结 合 电 镜 观 察 的 结 果 ， 导 致 了 经 典 的 免 疫 球 蛋 白 单 体 Ｙ 型 结 构 模 式 ： 两 个 臂 为 Ｆａｂ 段 ， 每 个 Ｆａｂ 段 由 一 个 轻 链 和 部 分 的 重 链 组 成 ， Ｆｃ 段 则 包 含 剩 下 的 重 链 。除 了 Ｆａｂ， Ｆｃ 段 和 Ｆ（ ａｂ’） ２ 段 ， 免 疫 球 蛋 白 单 体 还 可 以 分 成 其 他 不 同 的 片 段 。 如 Ｆｄ 段 为 Ｆａｂ 段 中 的 重 链 部 分 ； Ｖｈ 为 重 链 可 变 区 片 段 ； Ｖｌ 为 轻 链 可 变 区 片 段 ； 使 用 人 工 合 成 的 短 肽 接 头（ 一 般 为（ Ｇ４Ｓ） ２） 将 Ｖｈ 与 Ｖｌ 头 尾 相 连 所 组 成 的抗体片段称为单链抗体， 这些不同的片段对基因工程抗体的组建有 重要意义。抗体的两条重链和两条轻链根据氨基酸序列变化的程度分 为 Ｖ 区和 Ｃ 区， 其抗原结合特异性主要由 Ｖ 区中高度变异的超变区决 定， ３ 个超变区共同形成 １ 个抗原决定簇互补的表面， 故又称互补决定 区。
具备的优势代表了单抗研制的发展方向。
ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｉｂｏｓｏｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ ［ Ｊ］ ． Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ． Ｓｃｉ ＵＳＡ， １９９７， ９４
１．１ 能量 在生物修复中， 主要是利用微生物来降解污染物质， 而环境中可利用
的还原态物质的有效性是影响微生物活性的一个重要因数， 这些物质是微 生物活动的能源。石油污染物能否作为微生物活动的有效能源与污染物的 平均氧化态有关， 通常氧化态高的物质向微生物活动提供的能量低。
土壤微生物在适宜环境条件下， 能利用石油污染物中的一定组分作 为碳源和能源， 使石油污染物被降解掉。污染物降解程度取决于土壤中 的微生物（ 微生物数量、微生物种类、酶活性） 、污染物（ 物化性质、分子结 构、污染物浓度） 和环境因素（ ｐＨ、温度、湿度、氧化还原电位、电子受体的
３ 抗体制备技术的研究及进展
自从第一个单克隆抗体产生以来， 单抗已经广泛地应用在临床以及 其他基因工程研究的诸多领域。为了克服传统的鼠源性抗体存在的缺陷， 随着分子生物学和细胞生物学的研究深入， 单克隆抗体的制备技术取得了 较大进展。这包括对鼠源性抗体单触的改造、人源性抗体的研制以及对抗 体分子机构和功能的改造， 尤其是以噬菌体抗体库技术、核糖体展示技术、 转基因／转染色体小鼠技术为代表的人源性单抗技术最为突出。 ３．１ 对鼠源性单抗的改造
生物修复法主要是利用天然存在的或特别培养的微生物， 在可调控 的 环 境 条 件 下 将 有 毒 污 染 物 转 化 为 无 毒 物 质 的 处 理 技 术 。这 项 技 术 的 创 新 之 处 在 于 它 精 心 选 择 、合 理 设 计 操 作 的 环 境 条 件 ， 促 进 或 强 化 在 天 然 条 件 下 本 来 发 生 很 慢 或 不 能 发 生 的 降 解 或 转 化 过 程 。生 物 修 复 是 经 济 有 效和无二次污染的处理技术， 在石油污染土壤的处理中得到了广泛的运 用。
在体内诱发抗鼠抗体的生成， 使其半衰期缩短， 药效降低， 而且应用次数 越多， 药效越小； 大剂量鼠源性异源蛋白的使用还会引起超敏反应； 人源 杂 交 瘤 细 胞 系 存 在 建 株 难 、易 出 现 染 色 体 丢 失 而 不 稳 定 的 问 题 ， 更 存 在 不 能 用 抗 原 去 免 疫 人 体 的 问 题 ； 同 时 单 克 隆 抗 体 生 产 成 本 较 高 、价 格 昂 贵， 难以普及应用； Ｂ 细胞与骨髓瘤细胞的融合率低， 难以获得稀有抗 体； 作为完整的抗体分子， 相对分子质量较大， 很难通过血管间隙， 靶吸 收率较差。因此， 尽管单克隆抗体在诸多领域已得到了广泛应用， 但在体 内治疗方面却明显滞后。 ２．３ 第三代— ——基因工程抗体
第三代抗体始于 ２０ 世纪 ８０ 年代中期， 它是利用重组 ＤＮＡ 和 蛋 白 质工程技术， 对抗体基因进行加工改造和重新装配， 经传染适当的受体 细胞所表达的抗体分子。其主要工作包括： 一是运用 ＤＮＡ 重组技术对已 有的单克隆抗体进行“ 人源化”和“ 小型化”改造； 二是用噬菌体抗体库技 术筛选， 克隆新的单克隆抗体。
ｇｅｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ［ Ｊ］ ． Ｃｏｍｂ． Ｃｈｅｍ． Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ， ２００１， ４（ ２） ：
更大更广泛的遗传多样性， 而且所表达的蛋白质具有正确的空间折叠构
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象。目前， 利用核糖体展示技术制备人源性单抗的报道较少， 但该技术所 ［ ４］ Ｈａｎｅｓ Ｊ， Ｐｌｕｃｋｔｈｕｎ Ａ． Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
杂交瘤技术的问世使产生仅识别一种表位的同源抗体成为可能， 称 为 单 克 隆 抗 体 。 单 克 隆 抗 体 具 有 特 异 性 高 、亲 和 力 强 、效 价 高 、血 清 交 叉 反 应 少 等 优 点 ， 满 足 了 基 础 研 究 、临 床 诊 疗 、免 疫 预 防 等 领 域 应 用 的 需 要 ， 尤 其 是 与 化 学 药 物 、毒 素 或 同 位 素 等 连 接 后 ， 借 助 其 识 别 特 异 性 ， 可 有效地将治疗性药物运送到靶细胞， 这种称为“ 魔弹”或“ 生物导弹”的导 向药物疗法为攻克癌症带来了希望。但是单克隆抗体作为异源蛋白， 可
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在此基础上建立了核糖体展示技术。这是第一个完全在体外进行进化和 ［ ２］ 陈 永 峰 ， 胡 建 林 ， 何 正 田．抗 体 制 备 技 术 的 研 究 进 展［ Ｊ］ ．生 命 的 化
筛选折叠蛋白质的系统， 每一步骤（ 包括所有复制、扩增、转录、筛选的全
中图分类号： Ｘ７４
文献标识码： Ａ
石油工业在给人类带来经济效益和社会效益的同时， 也造成了严重 的环境污染， 尤其是对土壤和地下水的污染。
１ 影响生物修复的因素
土 壤 中 石 油 污 染 的 处 理 方 法 按 其 性 质 可 分 为 ３ 种 ： 物 理 方 法 、化 学 方法和生物方法（ 生物修复） ， 其中生物修复被认为是最有生命力的修复 方法。前两类方法虽然所需时间短、见效快， 但治理不彻底、费用昂贵， 且 会二次污染。
（ 西北大学生命科学学院， 陕西西安， ７１００６９）
摘 要： 介绍了天然抗体的分子结构， 对基因工程抗体的发展过程进行了回顾， 陈述了
各种基因工程抗 体 的 设 计 思 路 、方 法 的 特 点 ， 并 在 此 基 础 上 分 析 了 当 前 基 因 工 程 抗 体
在临床上的应用前景。
关键词： 抗体； 基因工程抗体； 单克隆抗体； 制备技术
１９９４ 年 ， Ｍａｔｔｈｅａｋｉｓ 等 建 立 了 一 种 体 外 核 糖 体 展 示 随 机 肽 系 统 ， 利 用“ 多肽—核 糖 体 —ｍＲＮＡ”复 合 物 将 肽 库 构 建 在 多 核 糖 体 上 ， 借 助 多 核 糖体将基因型和表型在体外联系起来。１９９７ 年， Ｈａｎｅｓ 和 Ｐｌｕｋｔｈｕｎ 等人
２ 基因工程抗体的设计应用及进展
２．１ 第一代— ——免疫血清 大多数抗原分子具有多个表位， 每种表位均可刺激机体 １ 个 Ｂ 细胞
克隆产生一种特异性抗体。因此传统制备的免疫血清被称为多克隆抗 体， 特异性差， 易出现交叉反应， 限制了其在免疫化学实验以及疾病诊断 和治疗中的应用。 ２．２ 第二代— ——单克隆抗体
学， ２００１， ２０（ ３） ： ２５０－ ２５３．
过程） 均在体外完成， 避开细菌转化的步骤， 一方面容易构建超大容量抗 ［ ３］ Ｗａｌｔｅｒ Ｇ， Ｋｏｎｔｈｕｒ Ｚ． Ｈｉｇｈ－ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ
体库， 另一方面可以非常方便地联合使用一些特殊的 ＰＣＲ 技 术 ， 以 获 得
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科技情报开发与经济
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２００６ 年 第 １６ 卷 第 １０ 期
文章编号： １００５－ ６０３３（ ２００６） １０－ ０１６４－ ０２
收稿日期： ２００５－ １２－ ２８
石油污染土壤生物修复可行性研究 ＊
李玉瑛 １， 郑西来 ２， 李 冰 ２
（ １．广东五邑大学化学与环境工程系， 广东江门， ５２９０２０； ２．中国海洋大学环境科学与工程学院， 山东青岛， ２６６００３）
摘 要： 生物修复已成为石油污染治理的一个重要方法。分析了污染治理过程中影响
生物修复的因素， 介绍了进行生物修复可行性评价的必要性， 着重对可行性评价方法
进行了论述。
关键词： 石油污染； 污染治理； 生物修复