重组抗体概述

1. 什么是重组抗体？

由于单克隆抗体药物在临床应用中的缺点，抗体治疗一直没有取得理想的效果。然而，随着对抗体基因结构和功能以及分子生物学的进一步了解，科学家们开发出了一种新型抗体--重组抗体。

重组抗体又称基因工程抗体，是一种利用合成抗体基因在体外生产的单克隆抗体。这些合成抗体基因通过 DNA 重组技术进行修饰和重组形成，构建在质粒上，然后转移到适当的宿主细胞中进行表达。不同的是，单克隆抗体是通过杂交瘤技术在活体动物体内产生的。重组抗体的特点是重现性高、特异性强和可扩展性好。

2. 分类

2.1 嵌合抗体

从鼠特异性单克隆抗体中克隆的可变区（V）与人抗体的常量区（C）结合形成嵌合基因，将其插入表达载体，然后在原核或真核表达系统中表达。由此产生的抗体就是嵌合抗原。它具有良好的亲和力和特异性，因为它保留了小鼠单克隆抗体的完整 V 区。去除小鼠单克隆抗体的 C 区后，小鼠蛋白的含量大大降低，从而在一定程度上减少了抗小鼠抗体的产生。但由于小鼠单克隆抗体 V 区的存在，人鼠嵌合抗体仍会引起抗 V 区抗体反应。

2.2 人源化抗体

人源化抗体是由 CDR 嫁接基因将人源抗体的 CDR（互补决定区）置换成小鼠单克隆抗体的 CDR 而产生的。它在很大程度上保留了母体小鼠单克隆抗体的亲和力和特异性。其人源化比例可达 80%-90%，大大降低了异源抗体对人体造成的免疫副作用。

2.3 完全人源化抗体

通过转基因或转染色体技术将人类抗体基因转入抗体基因缺陷动物体内。动物表达的人类抗体达到完全人源化。利用动物基因敲除和插入技术获得的完全人源化抗体操作困难，成本高昂。而且还会引起人体排斥反应，因此噬菌体展示技术应运而生。

2.4 小分子抗体

所谓抗体就是全长抗体，包括轻链和重链的全长。由于全长抗体分子的分子量相对较大，在实际应用中经常会遇到组织渗透性差、易降解等问题。为了解决这些问题，科学家们开发了抗体片段，如 Fab 片段、单链可变片段（scfv）、单域抗体（sdab）等。

这些片段因分子量小、穿透力强、抗原性低、可在原核系统中表达、易于基因工程操作等特点而受到越来越多的关注。它们可以与抗原结合，也可以相互结合形成双特异性抗体，还可以与酶类、生物素、荧光素、同位素、药物、毒素或细胞因子等适当物质结合。它们适用于临床诊断、共轭导向治疗以及抗原抗体结合位点的 X 射线晶体衍射分析。

* 抗原结合片段（Fab 片段）

经木瓜蛋白酶处理后，兔 IgG 在核心铰链处被裂解，产生两个相同的 Fab 和一个完整的 Fc。Fab 片段保留了抗原结合区，分子量为抗体全长的三分之一。同时，由于缺少 Fc 片段，它的免疫原性较低，常被用作指导药物载体和开发。

* 单链可变片段（scfv）

scfv 是抗体 V 区的单链片段，由抗体重链和轻链的 V 区通过多肽连接体连接而成。由于 scfv 保留了全长抗体的 V 区，因此其抗原结合位点不会改变，仍具有良好的结合特异性。此外，scfv 的多肽连接体还可根据需要设计成其他金属螯合位点和连接药物，因此是临床应用的有力工具。

* 多价抗体

多价抗体是结合多种抗原的抗体。目前比较受关注的是“双特异性抗体”，它是一种含有两个特异性抗原结合位点的人工抗体，能在靶细胞和功能分子之间架起一座桥梁，从而产生定向效应作用。

3. 生产

重组抗体的生产可分为五个步骤：抗体基因库的构建、噬菌体展示、抗体的分离、分离抗体的修饰以及在细胞培养表达系统中扩大所选抗体的生产规模。

3.1 构建抗体基因库

抗体基因库是由不同抗体的可变重（VH）和可变轻（VL）基因转化而成的微生物集合。V 区基因可以在体外生成，也可以从产生人类抗体的 B 细胞的遗传物质中扩增。

3.2 噬菌体展示

噬菌体是感染细菌的病毒，由包裹在蛋白质外层的 DNA 或 RNA 基因组组成。它们含有“外来”DNA 片段，并在大肠杆菌中复制。噬菌体展示不同于传统的表达系统，它是将外源基因序列拼接到噬菌体外壳蛋白中，使外源氨基酸序列与外壳蛋白的内源氨基酸进行基因融合，产生杂合融合蛋白。

在噬菌体展示平台上，抗体 V 区基因通常与编码噬菌体表面蛋白的基因融合，并以融合蛋白的形式呈现在噬菌体表面。改造后的噬菌体感染细菌，载体和噬菌体共同破坏细菌的正常活动，使细菌细胞开始产生新的噬菌体，新噬菌体含有抗体基因，并在表面显示功能性抗体片段。当杂交蛋白从细胞中释放出来时，杂合蛋白就会融入噬菌体颗粒或病毒颗粒中，在表面显示外来肽或蛋白结构域。

3.3 分离抗体

一旦显示出重组抗体，就可以使用顺磁珠、荧光激活细胞分选（FACS）或酶联免疫吸附试验（ELISA）来分离与特定抗原靶标结合的单个抗体。将感兴趣的抗原与显示抗体的微生物孵育，丢弃不与抗原结合的重组抗体。将结合的 rAb 从抗原上移除，筛选出所需的特征。

3.4 分离抗体的改造

对有前景的抗体进行大量培养，然后再次筛选出性能最高的候选抗体。如果候选抗体的亲和力不够强，则可通过随机或合理诱变的方法使抗体“成熟”。抗体亲和力成熟是一个在体内自然发生的过程。研究人员利用类似的体外过程来生产重组抗体。分子生物学技术，如定点诱变、易错 PCR、DNA 洗牌或细菌突变菌株，可用于突变特定抗体片段的选定残基，从而产生全新的文库，并对其进行功能增强测试。

3.5 选定抗体的放大生产

一旦选定了所需的抗体，抗体基因就会通过表达载体转移到表达系统中--一种专门设计用于表达外来蛋白质的细菌、酵母或哺乳动物细胞系。载体和表达系统的选择取决于要生产的抗体类型。

全长抗体的表达最常见于酵母和哺乳动物表达系统。细菌表达系统速度快、成本低，但主要用于表达片段。

4. 优势

与传统抗体相比，重组抗体具有不可抗拒的优势，这也是其逐渐兴起的原因之一。

4.1 高度一致性和可重复性

由于重组抗体是由一组特定的基因产生的，因此抗体的产生是可控的，理论上可以构建针对任何抗原的重组抗体。同时，还可以避免杂交瘤引起的基因缺失、基因突变和细胞系漂移等问题。因此，批次与批次之间的差异非常小，结果的可重复性很高。

4.2 高灵敏度和特异性

使用重组技术，抗体特异性和灵敏度更容易通过抗体工程得到提高。在杂交瘤和重组克隆阶段，我们就可以选择所需的克隆，从而筛选出最优质的抗体。

4.3 生产周期短

建立抗体库后，重组抗体的生产周期可短至 8 周。

4.4 无动物免疫

从合成或人类抗体库中提取的重组抗体完全是非动物技术。这就解决了与传统单克隆抗体生产相关的动物伦理问题（动物免疫、安乐死和腹水杂交瘤扩增）。

4.5 同工型转换

重组抗体的序列可根据具体需要进行修改。一旦找到所需的抗体片段，通过添加适当的恒定结构域，就可以很容易地将其转换为任何物种的任何抗体同种型。

不过，我们也需要认识到，重组抗体的生产存在一些障碍，如抗体产量较低，需要训练有素、经验丰富的技术人员。由于重组抗体生产的复杂性和密集型高技术，大多数科学家需要从外包公司获得。

5. 应用

抗肿瘤： 重组抗体因其对肿瘤的靶向性和独特的生物效应，主要用于肝癌和血液系统肿瘤。抗体作为导向分子，在靶点富集效应细胞和免疫激活因子，从而发挥杀伤作用。

抗病毒感染： 最新研究表明，人源化抗体在治疗肝炎、艾滋病和其他呼吸道病毒感染方面显示出强大的优势。目前，针对狂犬病毒、流感病毒和巨细胞病毒的人源化抗体也处于实验阶段。

抗老年痴呆症： 阿尔茨海默病（AD）是一种难治性神经退行性疾病，目前尚无明确的治疗或预防方法。科学家已经证实，β 淀粉样蛋白（Aβ）在脑组织中的积累是导致老年痴呆症病理过程的关键。目前研究表明，Aβ低聚物对改善认知障碍或清除脑内Aβ斑块具有一定的治疗潜力，具有AD免疫治疗的应用前景。

抗自身免疫疾病： 重组抗体药物可以抑制过度的免疫病理反应，防止炎症细胞的活化和细胞因子的释放。使用抗体治疗类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮和多发性硬化症效果显著。

此外，具有抗凝血和抗血小板功能的重组抗体制剂在治疗心脑血管疾病方面也发挥着重要作用。

总之，重组抗体是传统抗体不断优化的产物，它既具有单克隆抗体的优点，又弥补了单克隆抗体的不足。随着科技的进步和创新，科学家们将会了解更多的重组抗体技术，最大限度地挖掘重组抗体药物的潜力，使其更广泛地应用于相关疾病的预防和治疗。