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基因工程抗体研究进展 |
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王 琰
王 琰，男，54岁，教授，解放军海军总医院中心实验科主任，北京医科大学临床肿瘤学院及基础医学院免疫学系兼职教授，第三军医大学兼职教授，主要从事抗体工程研究。
抗体是机体内最复杂的分子，以其特有的基因结构和重组形成了巨大的多样性，可结合任何一种抗原，不仅为机体提供了有效的保护，也成为科学研究、生物技术及临床诊疗的重要工具，在生物试剂产品中，抗体类占了最大份额，因此抗体工程的发展一直是人们关心的热点。从80年代中期，随着DNA重组技术的进展和人们对Ig分子认识的深化，抗体技术由细胞工程抗体(杂交瘤-单克隆抗体)发展到了第三代抗体：基因工程抗体，尤其是噬菌体抗体库技术的出现，将抗体工程推到了一个新的发展阶段。本文将从鼠单抗人源化、小分子抗体、抗体融合蛋白及抗体库技术等方面介绍基因工程抗体的进展情况。
1 鼠单抗的人源化
鼠单抗作为异源性蛋白在人体内可诱发抗鼠抗体的生成(HAMA)，而用细胞融合-杂交瘤方法制备人单抗未能取得突破性进展，因此尽管单抗在诸多领域得到广泛的应用，但在体内治疗应用却明显滞后。为解决这一难题，鼠单抗人源化成为最早出现的基因工程抗体。从80年代初期发展到现在，鼠单抗人源化经历了如下历程：恒定区人源化→可变区人源化；为保证抗体亲和力而保留某些鼠源残基→利用抗体库技术获得完全人源序列［1］。
1.1 恒定区人源化——人-鼠嵌合抗体 这一最早出现的方法是将鼠单抗可变区与人抗体恒定区拼接形成人-鼠嵌合抗体。相对于其它人源化方法较易于操作，由于保留了完整的鼠单抗可变区，其亲和力和特异性均得到了保证，但也保留了鼠可变区的异源性，仍可能引起HAMA为其不足，由于不同鼠单抗可变区序列与人可变区序列的同源性不尽相同，他们在人体内引起的HAMA可有很大差别，迄今已研制出很多人-鼠嵌合抗体，有些已陆续进入临床应用，主要用于恶性肿瘤的诊疗。1998年8月美国FDA正式批准了一抗TNF-α人-鼠嵌合抗体用于炎症性肠病，这是首例人-鼠嵌合抗体作为慢性病治疗药品上市，使人-鼠嵌合抗体应用于人体的前景更为乐观。国内从80年代中期开始这方面的研究，已有多株人-鼠嵌合抗体构建成功的报道，有关技术已日臻成熟。
1.2 可变区的人源化 由于人-鼠嵌合抗体保留了鼠可变区，仍可引起HAMA，有必要将可变区也人源化，最早是通过CDR移植构建“改型抗体”，抗体分子上的抗原结合部位是由VH和VL的6个CDR构成，其它部位(骨架区)的作用是维持特定的立体构象，因此用鼠单抗的CDR替换人可变区中的CDR，所形成的改型抗体应具有亲本鼠单抗的特异性。但实际上改型抗体的构建远非“CDR移植”那么简单，由于骨架区氨基酸残基可影响CDR平面的构象，构建一个理想的“改型抗体”往往涉及到一系列的分析、设计、改建工作。总结27个有亲和力测定数据的改型抗体，63%的亲和力有10%～87%的降低。有人从另一个角度提出了表面残基人源化的路线：鉴于抗原抗体反应仅涉及分子表面，仅改动鼠可变区的表面残基，使其“外表”与人可变区相似，以期消除HAMA，目前只见到经此方法人源化后仍保留亲本鼠单抗特异性和亲和力的报道，未有其消除异源性效果的资料。上面两种方法中，前者最大限度的减少了鼠源序列，可能影响抗体的结合性能，后者最大限度地保留了鼠源序列，可能会更好的维持亲本鼠单抗的抗体结合性能，但其消除异源性的效果将受到影响。目前，这种基于CDR移植的人源化路线是上述二种思路的综合：通过数据库检索、计算机分子模建等寻找有最大同源性的人抗体可变区模板，综合考虑表面残基、与CDR有相互作用或对空间结构有重要影响的残基，确定需要保留和改变的关键残基，再通过分子模建、基因合成、表达检测实际效果，进行必要的修正。这是一个较为复杂的系统工程。迄今国外已构建了相当数量的改型抗体，已有超过20个人源抗体进入临床试用取得较好效果。目前，这种方法是鼠单抗人源化所采取的主要途径，其缺点是具有一定的难度和不确定性(即亲和力可能降低，仍保留不等的鼠源序列)［1］。
1.3 通过抗体库技术人源化 噬菌体抗体库技术问世后，Jespers等报道了表位导向选择法对鼠单抗进行人源化［2］，其要点为：以鼠单抗为模板，将鼠单抗轻或重链可变区基因与人重或轻链可变区基因库配对，形成杂合抗体库，用相应的抗原进行筛选，选出能和鼠配对并保留其结合活性的人重或轻链可变区基因，再用所获人可变区基因与另一条链的可变区基因库配对，筛选出完整的人[1] [2] 下一页
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