基因工程抗體研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用

1、最新資料推薦基因工程抗體研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用基因工程抗體研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用摘要：基因工程抗體是繼多克隆抗體和單克隆抗體之后的第三代抗體，近年來隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，許多基因工程抗體陸續(xù)問世，本文詳細(xì)介紹了基因工程抗體的研究進(jìn)展，概述了基因工程抗體在臨床方面的明顯優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力?？贵w在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用極為廣泛，具制備技術(shù)經(jīng)歷了從多克隆抗血清、單克隆抗體到基因工程抗體等3個(gè)發(fā)展階段。由于單克隆抗體的高度特異性，使其在細(xì)胞生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床診斷及其他領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為了克服大分子單克隆抗體的缺點(diǎn)，人們利用基因工程技術(shù)制備了人鼠雜交和完全人源化的抗體，以生產(chǎn)更加有效的抗體診斷及治療制劑，越來

2、越多地被用于臨床醫(yī)學(xué)和臨床研究，這類抗體被稱為第三代抗體。目前，構(gòu)建基因工程重組抗體及其片段已逐漸成為設(shè)計(jì)高親和性、以蛋白為基礎(chǔ)的靶向診斷和治療用生物制品的趨勢(shì)。1 .基因工程抗體概述基因工程抗體，即應(yīng)用基因工程技術(shù)將抗體的基因重組并克隆到表達(dá)載體中，在適當(dāng)?shù)乃拗髦斜磉_(dá)并折疊成有功能的一種抗體分子?；蚬こ炭贵w具有分子小、免疫原性低、可塑性強(qiáng)及成本低等優(yōu)此技術(shù)的基本原理是，首先從雜交瘤或免疫脾細(xì)胞、外周血淋巴細(xì)胞等中提取mRNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,再經(jīng)PCR分別擴(kuò)增出抗體的重鏈及輕鏈基因，按一定的方式將兩者連接克隆到表達(dá)載體中，并在適當(dāng)?shù)募?xì)胞中表達(dá)并折疊成有功能的抗體分子，篩選出高表達(dá)的細(xì)胞株，

3、再用親和層析等手段純化抗體片段?；蚬こ炭贵w技術(shù)的著眼點(diǎn)在于盡量減少鼠源成分，保留原有抗體的親和力和特異性。借助于基因工程技術(shù)，既可以對(duì)完整抗體，又可以對(duì)抗體片段進(jìn)行改造。2 抗體類型基因工程抗體按分子結(jié)構(gòu)可以分為嵌合抗體、重構(gòu)抗體、單鏈抗體及單域抗體等。其中以嵌合抗體研究的較多，技術(shù)也較為成熟。而單鏈抗體、單區(qū)抗體等小分子抗體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分子小、免疫源性低的優(yōu)點(diǎn)，但其臨床應(yīng)用前景十分廣闊?？贵w基因組文庫技術(shù)的出現(xiàn)，從根本上改變了單抗的制備流程，操作簡(jiǎn)便、成本低、產(chǎn)量大，被稱為抗體發(fā)展史上的一次革命。下面我們分類加以介紹。2.1 完整抗體此類抗體結(jié)構(gòu)與天然抗體相似，具有完整的輕鏈和重鏈，只

4、是將抗體中部分鼠源性成分人源化，從而降低其免疫源性。2.1.1 嵌合抗體在基因水平上連接鼠抗體可變和人抗體穩(wěn)定區(qū)，插入表達(dá)質(zhì)粒在轉(zhuǎn)染細(xì)胞表達(dá)所產(chǎn)生的抗體，稱之為嵌合抗體。最新資料推薦由于嵌合抗體中含有75%80%A源性成分，只有20%鼠源性成分，故可以大大減少注入人體后產(chǎn)生的免疫反應(yīng)。目前國(guó)外已制備出多種可用于腫瘤導(dǎo)向治療的嵌合抗體，部分已進(jìn)入II期臨床階段。2.1.2 重構(gòu)抗體重構(gòu)抗體是在嵌合抗體的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因?yàn)镃DR的結(jié)構(gòu)是不依賴FR的，假如將人抗體可變區(qū)的CDR改換成小鼠單抗的CDR使其變?yōu)榫哂行∈髥慰固禺愋缘娜嗽纯贵w，這就是所謂的重構(gòu)抗體。重構(gòu)抗體的設(shè)想是用互補(bǔ)性決定區(qū)(CDR

5、移植的方法將鼠源單抗重新構(gòu)建為人源單抗。但由于人-鼠嵌合抗體的可變區(qū)仍保留著小鼠抗體成分，因而不能完全克服其在人體內(nèi)的免疫原性，從而使其應(yīng)用受到了限制。2.2 亞單位抗體亞單位子抗體是利用重組DNA技術(shù)，通過細(xì)菌表達(dá)決定抗體特異性的結(jié)構(gòu)域所得到的，因其大小只有完整IgG分子的1/61/2,故也稱之為小分子抗體。根據(jù)小分子抗體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，又可分為以下4種類型。1.1.1 .2.1單鏈抗體單鏈抗體(Singlechainantibody,scFv)是指在重鏈V區(qū)cDNA5端與輕鏈V區(qū)cDNA5端之間用一寡聚核甘酸連接，在大腸桿菌中表達(dá)成一單鏈多肽，并在細(xì)菌體內(nèi)折疊成只由重鏈和輕鏈可變區(qū)構(gòu)成的一種新

6、型的抗體，大小僅為完整IgG的l/6單鏈抗體的獨(dú)特組成是其多肽接頭，多肽接頭可設(shè)計(jì)為具有特殊功能的位點(diǎn)，如金屬螯合、連接毒素或藥物等，以用于影像和臨床治療。1.1.2 雙鏈抗體通過縮短單鏈抗體間的接頭，可以使VHVL之間形成配對(duì)，這就是雙鏈抗體這種抗體比單鏈抗體在抗原識(shí)別和結(jié)合方面性能更好，在免疫診斷和免疫治療方面前景廣闊。1.1.3 F(ab)將重鏈的V區(qū)和CHl的cDNA與完整的輕鏈cDNA連接在一起，在細(xì)菌的啟動(dòng)子控制下在大腸桿菌中表達(dá)為Fab,其具有抗體的活性，而大小為完整IgG的1/3。另外，因?yàn)槠洳缓蠪c段、分子量小、抗原性低，故在腫瘤治療上有其優(yōu)越性。1.1.4 單域抗體War

7、d等1989年發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的VH區(qū)也具有與抗原結(jié)合的能力，且保持了完整抗體的特異性，稱其單域抗體。單域抗體大小只有完整IgG分子的1/12,更比較容易穿入細(xì)胞，到達(dá)完整抗體不能接近的部位。2.3 多價(jià)抗體傳統(tǒng)的抗體只能結(jié)合單一特異性的抗原分子，而多價(jià)抗體的多個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)具有不同的特異性，能夠結(jié)合不同的抗原分子。研究較為深入的多價(jià)抗體是雙特異性抗體，現(xiàn)在已有至少9種雙特異性抗體進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，在一些病例中已取得效果。2.4 抗體基因組文庫抗體庫是近些年出現(xiàn)的一門新技術(shù)，最新資料推薦1989年Ward等首次報(bào)道了全套抗體組合庫的構(gòu)建，其制備的步驟為：抗體基因的獲得，抗體庫的構(gòu)建，對(duì)庫進(jìn)行篩選，并在適

8、當(dāng)載體上表達(dá)。在20世紀(jì)90年代，噬菌體表面展示技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了抗體基因組文庫的發(fā)展，將抗體基因與單鏈?zhǔn)删w的外表蛋白融合并表達(dá)于噬菌體的表面，以固相化的抗原吸附相應(yīng)的噬菌體抗體，經(jīng)多次吸附-洗脫-擴(kuò)增即可獲得所需抗體?？贵w庫技術(shù)省去了細(xì)胞融合步驟，避免因雜交瘤不穩(wěn)定而需反復(fù)克隆的繁瑣程序，省時(shí)省力；擴(kuò)大了篩選容量，雜交瘤技術(shù)一般篩選能力在上千個(gè)克隆以內(nèi)，而抗體庫可篩選106個(gè)克?。豢稍谠讼到y(tǒng)中表達(dá)，生長(zhǎng)迅速，成本低；因直接克隆到抗體基因，便于進(jìn)一步構(gòu)建各種基因工程抗體；從根本上改變了單抗的制備流程，在生物技術(shù)研究及開發(fā)中，成為眾所矚目的熱點(diǎn)之一，日前我國(guó)已建成迄今為止世界上第1個(gè)針對(duì)SAR

9、S的基因工程抗體庫。3 .基因工程抗體的臨床應(yīng)用基因工程抗體構(gòu)建形式靈活多樣，不僅能通過減少抗體中的鼠源成分降低免疫原性，而且可以將抗體的部分片段與其它功能性分子連接，使抗體除了與抗原結(jié)合外，還能發(fā)揮其他效應(yīng)分子的生物學(xué)作用?；蚬こ炭贵w在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的許多方面都極具應(yīng)用潛力，尤其在診斷和治療腫瘤性疾病及抗感染方面優(yōu)勢(shì)明顯。3.1 在腫瘤性疾病診療方面的應(yīng)用以標(biāo)記抗體注入人體內(nèi)顯示腫瘤部位抗原與抗體結(jié)合的放射濃集稱放射免疫顯像，顯像效果受抗體親和力、特異性、半衰期和組織穿透力等因素影響。同時(shí)，用鼠源單抗會(huì)引起人抗鼠抗體反應(yīng)，改變抗體藥物代謝動(dòng)力學(xué)而導(dǎo)致顯像失敗，并產(chǎn)生副作用。用基因工程抗體可解決上

10、述問題，而且基因工程抗體中如單鏈抗體、F(ab)等，分子量小、能很快清除、組織穿透力強(qiáng)，顯像本底低，更加適合放射免疫顯像。惡性腫瘤的導(dǎo)向治療是通過重組技術(shù)將抗腫瘤相關(guān)抗原的抗體，與毒性蛋白如綠膿桿菌外毒素、甕麻毒素等，或是細(xì)胞因子如白介素、腫瘤壞死因子、等融合形成的重組毒素或免疫毒素可將細(xì)胞殺傷效應(yīng)引導(dǎo)到腫瘤部位，對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行直接殺傷或調(diào)動(dòng)機(jī)體免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞。3.2 基因工程抗體的抗感染作用預(yù)防和治療感染性疾病常用的藥是疫苗和抗生素，但對(duì)于如SARSAIDS等難以獲得相應(yīng)疫苗或疫苗效果不理想的病毒感染，目前仍缺乏有效的治療方法。在這一方面，基因工程抗體應(yīng)用前景十分廣闊。如在治療AIDS

11、方面，利用抗體工程技術(shù)已成功地制備出HIV病毒整合菌的單鏈抗體ScAb2-19,對(duì)HIV病毒感染的早期和晚期具有有效的抑制作用，并可望成為AIDS基因治療的有效手段。3.3 基因工程抗體在器官移植中的應(yīng)用移植排斥反應(yīng)是器官移植的主要障礙之一。隨著病人長(zhǎng)期存活率的提高，他們將面臨真菌感染、病毒感染和最新資料推薦腫瘤等危險(xiǎn)。基因工程抗體在這一領(lǐng)域也嶄露頭角，其中抗CD3及抗IL-2基因工程抗體的研究較為多見。目前，MurmonabCD3和Anti-IL-2R已被FDA批準(zhǔn)用于預(yù)防器官移植排斥反應(yīng)并取得了較好的療效?；蚬こ炭贵w不僅在上述疾病中有著重要的應(yīng)用，而且在自身免疫性疾病、中毒性疾病、變態(tài)反應(yīng)性疾病等的治療方面也顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。4 .基因工程抗體的應(yīng)用前景全人源抗體的研究在近30年中得到了極大的發(fā)展，目前全球已有500余種診斷和治療用的單克隆抗體投放市場(chǎng),100多種用于臨床研究。全人源抗體在醫(yī)