抗體是由B細胞分化成的漿細胞所產(chǎn)生免疫球蛋白,在免疫系統受到刺激時(shí),會(huì )與相應抗原發(fā)生特異性結合反應。在上上個(gè)世紀末(1890年),第一次利用血清注射治療疾病的成功,為現代醫學(xué)開(kāi)創(chuàng )了新的道路。后來(lái)人們確定其有效成分為抗體,并在1975年利用雜交瘤技術(shù)制備了第一支單克隆抗體。
自從1986年第一個(gè)鼠源性單抗藥物問(wèn)世,現在全球已有近百種單抗藥物上市。單抗藥物的制備技術(shù)也先后經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段:
第一代:鼠源單抗(momab):雜交瘤單克隆抗體技術(shù)
第二代:人鼠嵌合單抗(ximab):嵌合抗體和人源化改造單克隆抗體技術(shù)
第三代:人源化單抗(zumab):全人源單克隆抗體技術(shù)
第四代:全人源化單抗(mumab):天然全人源化單克隆抗體技術(shù)
第一代鼠源抗體能夠被人體免疫系統識別,引起人抗鼠抗體反應,使得單抗藥物療效減弱,并且引起嚴重的不良反應,因此第一代單抗藥物的臨床應用受到極大的限制。而人源化單抗和全人源化單抗能夠克服人抗鼠抗體反應,避免單抗分子被免疫系統當作異源蛋白而被快速清除,提高單抗藥物的藥效。尤其是全人源化單抗的可變區和恒定區都是人源的,能夠去除免疫原性和毒副作用。這些因素使得人源化(和全人源化)單抗藥物具有高親和力、高特異性及毒副作用小的特點(diǎn),因此成為目前治療性抗體藥物發(fā)展的重點(diǎn)。
接下來(lái),我們將對單抗藥物的發(fā)展歷程做進(jìn)一步的介紹。
雜交瘤單克隆抗體技術(shù)
雜交瘤技術(shù)是比較成熟的、技術(shù)難度較低的抗體制備技術(shù),現在大多數的實(shí)驗室還在使用。雜交瘤技術(shù)是將小鼠脾 臟中的B細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合后,得到的雜交細胞能夠分泌抗體和無(wú)限傳代。這一技術(shù)主要有兩次篩選過(guò)程,第一次是使用選擇性培養基選出雜交瘤細胞;第二次就是進(jìn)一步選出能產(chǎn)生我們需要的抗原特異性抗體的雜交瘤細胞。
雜交瘤技術(shù)制備的鼠單抗可以引起人體明顯的副作用,比如鼠單抗的FC不能引起人體免疫反應,產(chǎn)生抗體依賴(lài)性細胞介導或補體依賴(lài)的細胞毒作用,并且鼠抗體會(huì )被人體免疫系統識別為異源蛋白,被快速清除,影響藥效。
嵌合抗體和人源化改造單克隆抗體技術(shù)
嵌合抗體用人源的抗體產(chǎn)生基因的恒定區序列來(lái)代替小鼠相應的抗體基因的恒定區序列,大大的降低了鼠源抗體產(chǎn)生的免疫原性反應,使抗體的70%成分都是人成分,然后插入載體,轉染細胞生產(chǎn)抗體。雖然抗體可變區的抗原識別序列僅占嵌合單克隆抗體非常少的一部分,但鼠源性基因仍然是存在的。
人源化抗體改造是將鼠源單抗可變區中6個(gè)CDR與人的相對保守的可變區框架區(FR)結合,基因重組之后表達出蛋白。人源化程度可達95%,但是大多數的抗體經(jīng)過(guò)人源化改造后,親和力和特異性都會(huì )降低,并且具有較強的免疫原性。
全人源單克隆抗體技術(shù)
全人源抗體,是指組成抗體的氨基酸序列全部來(lái)自人類(lèi)?,F在已經(jīng)有四種技術(shù)可以用于全人源抗體制備。
第一種噬菌體展示技術(shù),是目前發(fā)展較為成熟的單抗藥物制備技術(shù),是將抗體基因序列插入到噬菌體外殼蛋白的結構基因中,使抗體基因與外殼蛋白一起表達。噬菌體展示技術(shù)僅需獲得相應抗體片段的基因序列,就可快速篩選單抗,可以避免避免雜交瘤技術(shù)的限制性??贵w人源成分,降低免疫原性。
第二種酵母展示技術(shù),屬于真核表達系統,可以提高抗體折疊的正確性及表達后修飾的三維結構,進(jìn)而提高細胞表面蛋白結合的親和力和穩定性。并且與噬菌體相比,酵母細胞更大,利于流式細胞技術(shù)和熒光激活細胞的分選。
第三種轉基因動(dòng)物全人源化抗體,是將人類(lèi)抗體重鏈和輕鏈基因轉入抗體基因缺陷的小鼠,再用抗原免疫小鼠就可獲得全人源抗體。該技術(shù)避免了對每種抗體的單一人源化改造,使抗體制備成本減少,開(kāi)發(fā)周期縮短。當然,這種技術(shù)產(chǎn)生的抗體是在小鼠體內成熟的,沒(méi)有經(jīng)過(guò)人體環(huán)境的免疫選擇,從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于“鼠源化”人單抗,存在一定的安全隱患。
第四種,單個(gè)B細胞抗體制備技術(shù),主要是EBV轉化B細胞技術(shù),是利用EB病毒在體外能感染正常的B細胞,使之變成無(wú)限傳代的淋巴細胞系的原理,制備分泌人單抗的雜交瘤細胞。一般有三個(gè)步驟:鑒定和分離單個(gè)B細胞、擴增和克隆抗體基因及表達、篩選和鑒定抗原特異性抗體。該技術(shù)保留了輕重鏈可變區的天然配對,具有基因多樣性好、效率高、所需細胞量少等優(yōu)勢,因此更多用來(lái)制備天然全人源單克隆抗體藥物。
天然全人源單克隆抗體技術(shù)
是指抗體來(lái)自于天然的人體B細胞,涉及到的技術(shù)包括人骨髓瘤細胞技術(shù)、B細胞永生化技術(shù)(EBV轉化B細胞克隆及其他細胞因子輔助B細胞克?。?、單個(gè)B細胞RT-PCR及單個(gè)B細胞測序等技術(shù)。這些技術(shù)的核心就是獲得可無(wú)限傳代的人體B細胞,以單個(gè)B細胞表達目的單克隆抗體。
目前,單克隆抗體藥物已經(jīng)成為生物醫藥的重要領(lǐng)域,成功用于腫瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病和移植排斥反應等多種疾病的治療。當然,在本文中僅是介紹抗體藥物的研發(fā)階段的研究進(jìn)展,而在抗體藥的能夠成功上市的整個(gè)過(guò)程中,僅僅是邁出了第一步,后續的生產(chǎn)工藝才是重中之重。
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