抗體藥作為一種以細(xì)胞、基因工程技術(shù)為主題的抗體工程技術(shù)進(jìn)行制備、與靶抗原結(jié)合具有高特異性、有效性和安全性，臨床用于惡性腫瘤、自身免疫病等重大疾病，發(fā)展迅速的生物制劑藥物，它的發(fā)展并不是一蹴而就的。抗體的發(fā)現(xiàn)以及抗體藥的臨床應(yīng)用經(jīng)歷了一段漫長的歷史進(jìn)程。

抗體的發(fā)現(xiàn)

19世紀(jì)80年代后期，學(xué)者們在研究病原菌的過程中，發(fā)現(xiàn)在感染者的血清中有“殺菌素”(bactericidins)，也就是最早發(fā)現(xiàn)的抗體。當(dāng)時的科學(xué)家們根據(jù)抗體來源的特性，把能刺激宿主產(chǎn)生抗體的物質(zhì)命名為抗原，從而使抗體研究成為免疫學(xué)的一個重要分支，促進(jìn)了抗體治療的快速發(fā)展?？贵w發(fā)現(xiàn)早期，科學(xué)家們前赴后繼致力于解析抗體的結(jié)構(gòu)，但由于落后的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代，科學(xué)家們對抗體的結(jié)構(gòu)和抗原抗體識別機(jī)理的理解還非常淺顯。

1953年，英國生物化學(xué)家FrederickSanger成功解析了同樣身為蛋白質(zhì)的胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而為科學(xué)家們解析抗體結(jié)構(gòu)指明了方向。抗體結(jié)構(gòu)的解析離不開美國生物學(xué)家Gerald Maurice Edelman，他受到Sanger解析胰島素結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，用β-巰基乙醇處理免疫球蛋白G，分解成兩條鏈，根據(jù)分子量大小分別稱為重鏈和輕鏈，并在此基礎(chǔ)上提出了自己心目中的抗體結(jié)構(gòu)：重鏈和輕鏈折疊形成奇特的袋狀結(jié)構(gòu)，從而識別抗原。

1963年，Edelman與Rodney Robert Porter（Sanger的第一個博士研究生）結(jié)合兩人多年的研究結(jié)果，提出了比較成熟的抗體分子模型。他們認(rèn)為，抗體是由兩條重鏈和兩條輕鏈組成的“Y”型對稱結(jié)構(gòu)，一條輕鏈和一條重鏈的一半組成了“Y”型結(jié)構(gòu)的分支?？贵w識別抗原的特異性結(jié)合位點(diǎn)位于“Y”型結(jié)構(gòu)的兩個分支的頂端，輕鏈和重鏈都有一部分包含其中。

1969年，Edelman和Porter完成了一項(xiàng)在當(dāng)時了不起的成就，他們成功對抗體1 300多個氨基酸序列進(jìn)行了測定，是當(dāng)時測定氨基酸序列的最大的蛋白質(zhì)分子。隨后Edelman繼續(xù)深入研究抗體的結(jié)構(gòu)，陸續(xù)提出了越來越精確的抗體分子結(jié)構(gòu)，包括重鏈可變區(qū)、重鏈恒定區(qū)、輕鏈可變區(qū)、輕鏈恒定區(qū)以及抗體內(nèi)部二硫鍵的位置，同時他認(rèn)為抗體的差異是由可變區(qū)的差異決定的。通過對抗體結(jié)構(gòu)的不懈研究，抗體識別抗原的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)得到了有效闡釋，卻仍無法回避抗體多樣性的基本問題。抗體的分子序列并不固定，免疫系統(tǒng)能夠產(chǎn)生不同抗體結(jié)合不同的抗原物質(zhì)。若依據(jù)“一個基因編碼一條多肽鏈”的理論，即使人類基因組都無法滿足抗體多樣性編碼的需求。

1976年，日本科學(xué)家利根川進(jìn)和同事在檢測不產(chǎn)生抗體的胚胎細(xì)胞和產(chǎn)生抗體骨髓瘤細(xì)胞中抗體輕鏈基因的分布時發(fā)現(xiàn)，胚胎細(xì)胞中不同抗體基因距離較遠(yuǎn)，而骨髓瘤細(xì)胞中抗體基因距離接近，這個發(fā)現(xiàn)說明生殖細(xì)胞在發(fā)育成免疫細(xì)胞的過程中，抗體基因發(fā)生了重新分布現(xiàn)象。利根川進(jìn)在此基礎(chǔ)上用一系列確鑿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了抗體多樣性是由B淋巴細(xì)胞中抗體基因的染色體重排和突變造成的。根據(jù)估算，抗體基因通過重組和突變甚至可以編碼100億種不同的抗體，很好解釋了抗體多樣性產(chǎn)生的原因。1987年，利根川進(jìn)由于抗體多樣性的突破性研究獨(dú)享了該年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

（圖片來源自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。）

抗體的結(jié)構(gòu)

單克隆抗體的誕生

1975年英國科學(xué)家Milstein和法國科學(xué)家Kohler將鼠源的B淋巴細(xì)胞同腫瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞。第一代單克隆抗體（monoclonal antibody, MAb）就此誕生。這種抗體特異性高，性質(zhì)均一，易于大量生產(chǎn)，為腫瘤等疾病的治療帶來了新的希望。但由于人的免疫系統(tǒng)可以識別鼠源性單克隆抗體，產(chǎn)生人抗鼠抗體并將其中和，因此限制了它的應(yīng)用。并且由于抗體本身分子質(zhì)量較大，體內(nèi)血管穿透力低，生產(chǎn)成本高等原因不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此尋找一種具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件的新型抗體藥物的研發(fā)刻不容緩。

人源化抗體的出現(xiàn)

人-鼠嵌合抗體

人鼠嵌合抗體是指鼠源抗體的恒定區(qū)被人抗體的恒定區(qū)所取代，保留鼠單抗的可變區(qū)序列，形成所謂的人鼠嵌合抗體。在20世紀(jì)80年代中期研究者通過基因工程方法改造鼠源單克隆抗體制備人源化抗體（humanized antibody）。1984年Morrison等人將鼠單抗可變區(qū)與人IgG恒定區(qū)在基因水平上連接在一起，成功構(gòu)建了第一代人-鼠嵌合抗體。嵌合抗體成功的例子：Rituxan(中文名美羅華)，羅氏公司的抗 CD20 抗體，用于治療 B 淋巴瘤，含人IgG1恒定區(qū)。它的抗淋巴瘤作用主要來自于補(bǔ)體作用、ADCC作用。2015年此單一產(chǎn)品的銷售額達(dá)到70億美元。但是更多的臨床數(shù)據(jù)顯示，不同的嵌合抗體有著不同程度的免疫原性，所以有必要進(jìn)一步降低鼠源性。

人源化抗體

嵌合抗體雖然可以部分解決異種蛋白的排斥問題，但其鼠源可變區(qū)依然可能會誘發(fā)HAMA反應(yīng)，干擾療效。因此CDR移植人源抗體的出現(xiàn)為人源化抗體藥物的研發(fā)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。CDR移植抗體在嵌合抗體的基礎(chǔ)上進(jìn)一步用人源框架區(qū)（framework Region, FR）替代鼠源，僅保留3個鼠源性CDR，人源性可達(dá)90%以上。研究發(fā)現(xiàn)，具有支持作用的FR有時還參與抗體結(jié)合，降低了抗原-抗體結(jié)合的親和力。利用親和力重塑，可在極大程度上保持親本抗體的特異性和親和力，解決了抗原抗體結(jié)合的問題。人源化抗體成功的例子： Herceptin(中文名赫賽汀)，羅氏公司治療人表皮生長因子的受體-2(HER2)過度表達(dá)的轉(zhuǎn)移性乳腺癌抗體，2015年銷售額超過60億美元。如果有相應(yīng)需求，可咨詢愛康得生物。

全人源抗體

通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，在體外加工形成功能完全的全人源抗體，或者利用基因工程改造的抗體基因缺失動物表達(dá)人類抗體，從而獲得全人源抗體，避免了鼠源性單抗的種種缺點(diǎn)。全人源抗體是用于臨床治療的理想抗體，目前主要通過抗體庫技術(shù)以及轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)等方法生產(chǎn)全人源抗體。80年代中期，Georgep.s在前人對絲狀噬菌體分子生物學(xué)研究的基礎(chǔ)上首先提出了噬菌體展示技術(shù)。

噬菌體表面展示技術(shù)的原理是從人B淋巴細(xì)胞中分離抗體可變區(qū)基因，擴(kuò)增抗體V H 和V L 基因片段，隨后將體外擴(kuò)增的基因片段隨機(jī)克隆形成組合文庫；將基因組合文庫噬菌體外膜蛋白融合表達(dá)，展示在噬菌體顆粒的表面。最后用固相化抗原直接、高效地篩選出表達(dá)特異性好、親和力強(qiáng)的抗體基因序列，經(jīng)體外加工形成全人抗體。此種抗體庫篩選技術(shù)已十分成熟，并在全世界獲得廣泛運(yùn)用。由此，抗體工程技術(shù)也進(jìn)入了一個新的發(fā)展紀(jì)元。當(dāng)然，愛康得生物在該項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，歡迎廣大客戶來電咨詢。

鼠抗→嵌合抗體→人源化抗體→全人源抗體
（圖片來源自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。）

小分子抗體的由來

抗體分子可變區(qū)組成的Fv段是與抗原結(jié)合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在Fv段的基礎(chǔ)上可以構(gòu)建具有抗原結(jié)合功能的抗體分子片段，也叫作小分子抗體。小分子抗體是制備其他基因工程抗體的前提。

抗原結(jié)合片段( Fragment with antigenbinding, Fab)

Fab片段包括重鏈Fd段（可變區(qū)V H 和第一恒定區(qū)CH1）和完整輕鏈，不含F(xiàn)c段，重鏈Fd段和輕鏈間有一個二硫鍵，形成異二聚體結(jié)構(gòu)。整個Fab分子占完整抗體大小的三分之一，具有一個抗原結(jié)合位點(diǎn)。木瓜蛋白酶可以水解全長抗體獲得Fab片段。Fab片段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有與完整抗體相似的抗原結(jié)合活性，但親和力較低。Fab片段多用于對腫瘤進(jìn)行成像診斷，陽性率最高達(dá)95%。Fab2抗體片段由兩個Fab片段組合而成，可以同時與兩個抗原表位結(jié)合，在臨床尤其是在放射免疫治療中應(yīng)用廣泛。必須強(qiáng)調(diào)的是，目前Fab片段和Fab2片段都有FDA批準(zhǔn)的藥物上市。

單鏈抗體( single chain Fv，scFv)

scFv由重鏈可變區(qū)V H 和輕鏈可變區(qū)V L 通過連接肽結(jié)合在一起，是含有完整抗原結(jié)合部位的最小抗體片段，易于大腸桿菌表達(dá)。目前所有成功制備的單鏈抗體都來源于基因工程手段。由于分子量較小，不僅抗原性較小，而且用于腫瘤治療時組織穿透能力強(qiáng)，容易進(jìn)入實(shí)體瘤內(nèi)部；用于體內(nèi)顯像時，因不具備Fc段，所以本底較低，與傳統(tǒng)單克隆抗體和Fab片段相比顯示出優(yōu)越性。

抗體片段的改型

納米抗體(Nanobody)

1993年Hamers等首次報(bào)道，駱駝體內(nèi)有一半抗體天然缺失全長輕鏈和重鏈恒定區(qū)CH1，這種僅由單獨(dú)重鏈可變區(qū)的抗體片段，被稱為“納米抗體”，它是最小的功能性抗原結(jié)合片段。納米抗體性質(zhì)獨(dú)特，易于進(jìn)行基因改造，在疾病診斷和靶向治療等方面具有廣闊的前景。

雙特異性抗體(Bispecific antibody，BsAb)

雙特異性抗體是通過基因工程手段將兩個分別靶向不同抗原的抗體片段組合在一起，所以具有兩種抗原結(jié)合位點(diǎn)，發(fā)揮協(xié)同作用，進(jìn)而提高治療效果。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能有效地改善抗體藥物在體內(nèi)的藥物代謝動力學(xué)過程，增強(qiáng)臨床治療效果。然而，設(shè)計(jì)出療效好、穩(wěn)定性高且利于生產(chǎn)的BsAb仍需深入研究。

抗體到抗體藥

抗體研究經(jīng)歷了比較曲折的發(fā)展過程。歷經(jīng)20世紀(jì)前期的緩慢發(fā)展，到1975年單克隆抗體技術(shù)問世，受到了相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者們的高度重視，逐漸廣泛用于免疫、醫(yī)學(xué)、腫瘤和細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域。第一個應(yīng)用單克隆抗體治療是在1982年，Karr將一株抗獨(dú)特型單抗應(yīng)用于B細(xì)胞淋巴瘤的治療獲得成功，治療性抗體的研究很快成為生物制藥行業(yè)的熱點(diǎn)。

經(jīng)過多年的發(fā)展，抗體藥物已經(jīng)在惡性腫瘤、自身免疫病等重大疾病的治療中占據(jù)了重要的位置，發(fā)展速度令人嘆服、是當(dāng)前生物藥中復(fù)合增長率最高的一類藥物。

那么，抗體藥物有哪些類型呢？

首先就是常規(guī)抗體藥物，也就是多克隆抗體藥物，從1890年Behring和北里柴三郎等發(fā)現(xiàn)了白喉抗毒素，并建立了血清治療法，這類抗毒素一直在使用，但臨床應(yīng)用由于藥物本身的不均一性導(dǎo)致其受到極大限制。

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些新型的抗體藥物也不斷出現(xiàn)，那么這些新型抗體相較于傳統(tǒng)的抗體藥物，具有了更高的特異性，包括特異性的結(jié)合相關(guān)抗原、選擇性的殺傷腫瘤靶細(xì)胞、明確的動物體內(nèi)的靶向性分布、針對特定腫瘤會有更高的療效與明確的臨床使用效果。新型抗體藥物與常規(guī)抗體藥物的主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一致，但有更多的免疫偶聯(lián)物和融合蛋白的標(biāo)記，這樣增加了抗體藥物的靶向性和療效，而且這樣也可以讓抗體藥物具有了制備定向性，可以根據(jù)需要，制備出具有不同治療作用的抗體藥物。

其次是單克隆抗體藥物，包括治療腫瘤的單抗藥劑、抗腫瘤單抗偶聯(lián)物和治療其他疾病的單抗，這些藥物的靶點(diǎn)主要是細(xì)胞表面與疾病相關(guān)的抗原或特定的受體分子。這里面單克隆抗體藥物中的明星利妥昔單抗為例，它通過街道ADCC、CDC和抗體與CD20特異性結(jié)合引起的直接效應(yīng)殺死淋巴瘤細(xì)胞，藥物的使用可以有效地提高腫瘤細(xì)胞對化療的敏感性，所以利妥昔也常常與其他治療藥物和治療方式配合使用。在抗腫瘤單抗藥物的的設(shè)計(jì)中，主要由單抗與有治療作用的物質(zhì)（包括放射性核素、毒素和藥物等）兩部分組成。

最后就是基因工程抗體藥物，指的是以基因工程技術(shù)等高新生物技術(shù)為平臺，制備的生物藥物的總稱。用基因工程（多采用人抗體的部分氨基酸序列代替某些鼠源性抗體的序列）經(jīng)過修飾后制備出抗體，從而降低鼠源抗體的免疫原性和功能?；蚬こ炭贵w藥物包括嵌合抗體藥物，可以有效地減少鼠源性抗體的免疫原性，具有高親和力；單鏈抗體藥物，抗體重鏈可變區(qū)通過鏈接肽連接，具有較好的抗原結(jié)合力；人源性抗體藥物，這類藥物的鼠源性占極少量；完全人源化抗體藥物，將小鼠Ig基因代之以人Ig基因，在經(jīng)雜交瘤技術(shù)產(chǎn)生大量完全人源化的抗體；雙特異性抗體藥物，具有兩個不同抗原結(jié)合位點(diǎn)的抗體。

抗體通過基因工程技術(shù)的改造，可以降低甚至消除人體對于抗體的排斥反應(yīng)，同時，基因工程抗體分子量小，可以部分降低抗體的鼠源性，更加有利于其穿透血管壁，進(jìn)入病灶的核心部件，基因工程技術(shù)，可以使得醫(yī)生和科學(xué)家們根據(jù)治療的需要，制備出新型的抗體，同時基因工程技術(shù)主要采用原核細(xì)胞、真核細(xì)胞和植物等多種表達(dá)方式，可以高效大量制備抗體分子，大大的降低了生產(chǎn)成本。

抗體藥物行業(yè)是近些年發(fā)展十分迅猛的行業(yè)，1986年，美國FDA批準(zhǔn)抗CD3單抗OKT3進(jìn)入市場，用于器官移植時的抗排斥反應(yīng)。2005年，被美國FDA批準(zhǔn)的藥物約為18個，而轉(zhuǎn)眼到了2012年，美國FDA批準(zhǔn)的抗體藥物就迅速達(dá)到了31個，這樣的數(shù)目是令人十分驚喜的。然而，隨著研究的廣泛深入，大量的臨床試驗(yàn)結(jié)果背離了人們的期望，許多單抗在臨床應(yīng)用中屢遭失敗，抗體的應(yīng)用一度陷入低谷。此后，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，情況有了很大的改觀。

中國在研究治療性抗體方面也取得了階段性的成果，有很多試劑抗體或診斷用抗體進(jìn)入市場。目前，中國抗體藥物開發(fā)市場正處于高速發(fā)展的時期。截止2015年底，批準(zhǔn)上市的國產(chǎn)單克隆抗體藥物數(shù)量僅有10種。國內(nèi)已經(jīng)上市的10個國產(chǎn)抗體藥物產(chǎn)品中，3個是鼠源型，1個嵌合型和2個人源化單抗，另有4個Fc融合蛋白類藥物，而國外市場上人源和全人源化單抗藥品約占90%?？贵w人源化以及全人源抗體的制備已經(jīng)成為當(dāng)今治療性抗體的發(fā)展趨勢，同時，各種抗體衍生物也不斷涌現(xiàn)，它們從不同角度克服了抗體本身的應(yīng)用局限，也為治療人類疾病提供了更多利器。當(dāng)然，選擇合適的抗體研發(fā)平臺是未來產(chǎn)品上市的保障，愛康得生物在抗體藥物研發(fā)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，是您未來抗體藥物研發(fā)的首選伙伴。

（圖片來源自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。）

我國已上市的抗體藥

抗體從最初的動物多克隆到現(xiàn)在的全人抗體已經(jīng)走過了一百多年的歷史。隨著抗體工程技術(shù)的日益壯大，抗體的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。以抗體為基礎(chǔ)的基因治療也開始成為了新興的臨床治療手段。以及越來越多的被美國FDA認(rèn)可的新型抗體藥物橫空出世。在生物技術(shù)日趨發(fā)展的今天，以單克隆抗體藥物為代表的生物制劑必將成為新藥研發(fā)的新趨勢。