抗体工程

抗体工程技术随着现代生物技术发展而逐渐完善,并且是生物技术产业化的主力军,尤其在生物技术制药领域中占有重要地位。抗体药物以其对人体毒副作用小、天然和高度特异性的疗效,越来越显示其优势,并且创造出巨大的社会效益和经济效益。“抗体工程技术领域”文稿介绍了抗体工程技术领域的部分内容。  延时阀
  抗体药物的研究,其当前发展主要趋于包括:研究与应用新分子靶点,抗体的人源化,抗体药物的高效化,抗体药物分子的小型化,研究具有抗体功能的融合蛋白。“抗体药物分类、重要特点和研究与开发”文稿介绍了抗体药物分类、重要特点和研究与开发的部分内容。
  抗体工程技术领域
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  在21世纪中,生物技术将与信息技术一起共同为全球的经济发展提供强大的动力,成为全社会最重要的,并且可能改变将来工业和经济格局的技术。抗体工程技术随着现代生物技术发展而逐渐完善,并且是生物技术产业化的主力军,尤其在生物技术制药领域中占有重要地位。抗体药物以其对人体毒副作用小、天然和高度特异性的疗效,越来越显示其优势,并且创造出巨大的社会效益和经济效益。随着人类全基因组的破译,相信抗体技术将会有更加广阔的应用前景。
  1888年,德国的学者Behring和日本的学者北里用白喉外毒素免疫家兔,在免疫的血清中,发现中和细菌外毒素的物质,即抗毒素(antitoxins)和免疫血清。随后其发现免疫血清能凝聚细菌,又成为凝集素(agglutinin)。之后其发现抗毒素和凝集素为同一物质,统一称之为抗体(antibody,Ab)。抗体作为疾病预防、诊断和的制剂已有上百年发展历史。1986年,一个性单抗(OrthocloneOKT3?ofOrthoBiotech,Raritan,NJ)在美国上市,上市以来由开始的微不足道市值增长到2003年的70亿,并且20个针对22种疾病的单抗被批准上市。还有大约300个单抗现在正处于不同的临床试验的阶段,其针对的是肿瘤、自身免疫、感染、移植排斥、过敏、心血管和炎症等多种疾病。
  一、多克隆抗体
  在早期,传统的抗体制备的方法是将天然抗原经过各种途径免疫动物,因为抗原性物质具有多种抗原决定簇,所以其可刺激产生多种抗体形成细胞克隆,合成和分泌抗各种决定簇的抗体分子,故在血清中实际上是含有多种抗体的混合物,称这种用体内免疫法所获得的免疫血清为多克隆抗体,也是第一代抗体。此技术经过长期的实践,已发展相当的成熟,在免疫学诊断中,例如,其对血型和组织抗原的鉴定有着非常重要意义,其现在仍然在基
础研究和体外诊断方面进行广泛应用。多克隆抗体也可研究与开发成抗体药物,例如,Thymoglobulin是美国Sangstat公司的产品,1999年,美国FDA批准了Thymoglobulin用于肾移植手术的急性排异反应,2002年,加拿大也批准了Thymoglobulin。2000年9月,FDA还批准了Thymoglobulin作为Myelody-splasticSyndrome(MDS)的罕见病用药,其是用人的胸腺细胞免疫家兔后纯化其中的免疫球蛋白得到的多抗药物。
  二、单克隆抗体
  1975年,德国的学者Kohler和英国的学者Milstein将小鼠骨髓瘤细胞和经过绵羊红细胞(sheepredbloodcell,SRBC)免疫的小鼠脾细胞在体外进行两种细胞的融合,结果发现部分形成的杂交细胞既能继续在体外培养条件下生长繁殖,又能分泌抗SRBC抗体,称这种杂交细胞系为杂交瘤(hybridoma)。其是由识别一种抗原决定簇的细胞克隆所产生的均一性抗体,故称之为单克隆抗体。应用杂交瘤技术可获得几乎所有抗原的单克隆抗体,只要这种抗原能引起小鼠的抗体应答。这种用杂交瘤技术制备的单克隆抗体可视为第二代抗体。
  单克隆抗体由于其纯度高、特异性强,可提高各种血清学的方法检测抗原的敏感性和特异
性。单克隆抗体的应用,其大大促进了对各种传染病和恶性肿瘤诊断的准确性。单克隆抗体亦可用于对各种免疫细胞等组织细胞表面分子的检测,这对免疫细胞的分离、鉴定和分类,以及研究各种膜表面分子的结构和功能,具有重要意义。 白术提取物
  但是这种单克隆抗体,其多是由鼠B细胞与鼠骨髓瘤细胞经过细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌的,属鼠源性蛋白,进入人体会引起机体的排异反应;其完整抗体分子的分子量较大,在体内穿透血管的能力较差;其生产成本较高。
  英国剑桥大学的DrKarpas最近取得突破性的进展,成功地建立了人骨髓瘤细胞系Karpas707H,其与人B细胞融合后,能稳定高产地分泌全人抗体。此人-人杂交瘤技术克服了以前技术的不足之处,使人类有可能筛选出由人类免疫系统所产生的最有效的性抗体,建立人类抗体库,即进行免疫组学或抗体组学的研究。在疾病的中,此人-人杂交瘤技术将发挥巨大的作用,其拥有极其广阔的应用前景。
  三、基因工程抗体
筋膜放进B里面  在现代生物技术研究的早期,鼠单抗有着广泛应用。但是由于鼠单抗的免疫原性和另外的
副作用,只有极少数最后发展成有效的性产品。10多年前,随着革命性的基因工程抗体技术应用于鼠免疫球蛋白的人源化改造,在降低甚至消除人抗鼠抗体反应之后,单抗发展显示出了良好的前景。
  在20世纪80年代的初期,抗体基因的结构和功能的研究成果与重组DNA技术互相结合,产生了基因工程抗体技术。基因工程抗体,即按不同的需要,将抗体的基因进行加工、改造和重新装配,然后再导入到适当的受体细胞内进行表达的抗体分子,这也就是第三代抗体。与单克隆抗体相比,基因工程抗体具有的优点有:通过基因工程技术的改造,可降低甚至消除人体对抗体的排斥反应;基因工程抗体的分子量较小,可部分降低抗体的鼠源性,更加有利于穿透血管壁,进入病灶的核心部位;根据疾病的类型和部位,制备新型抗体;可采用原核细胞、真核细胞和植物等多种表达方式,大量表达抗体分子,大大降低生产成本。
  另外,有继杂交瘤技术之后又一突破性进展的用于制备新型抗体的噬菌体抗体库技术。采用噬菌体抗体库技术筛选抗体不必进行动物免疫,易于制备稀有抗原的抗体及筛选全人源性抗体、高亲和力抗体。同时也将抗体工程的研究推向了新高潮。在噬菌体抗体库的基础
上,在近几年,又发展了核糖体展示抗体库技术。核糖体展示抗体库技术代表了抗体工程的将来发展趋势。
  各种形式的基因工程抗体的成功制备和应用,将抗体药物的研制带入快速发展新时期。自1984年第一个基因工程抗体人-鼠嵌合抗体诞生以来,新型基因工程抗体纷纷出现,例如,有人源化抗体、单价小分子抗体(Fab、单链抗体、单域抗体、超变区多肽等)、多价小分子抗体(双链抗体、三链抗体、微型抗体)、某些特殊类型抗体(双特异抗体、抗原化抗体、细胞内抗体、催化抗体、免疫脂质体)和抗体融合蛋白(免疫毒素、免疫粘连素)等。
  四、抗体组药物
  近几年来,科技界陆续提出了免疫基因组学、肿瘤免疫组学、免疫组学、抗原组学、抗原表位组学等新概念。这些概念的提出,表示继基因组、蛋白质组之后在科学上又一个新领域的产生;对生物技术来说,基因组研究的应用,通过抗原表位组学、抗体组学和
  抗原表位组学与抗体组学是建立在基因组学和蛋白组学基础上的新兴领域,正在成长为继
基因组和蛋白组后的科学热点。应用相关的学科的最新成就,结合相关的技术,经过建立抗原表位库和抗体库,高通量筛选抗原靶标和抗原表位,可大大加速诊断、药物靶标的筛选和研究与开发的进程。
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  抗体组药物是在基因工程药物、基因组药物和传统的抗体药物的研究与开发的基础上,应用基因组学、蛋白质组学、免疫组学、抗体组学、抗原表位组学和系统生物学的最新成果来研制抗体药物。抗体组药物与传统的抗体药物的研制相比,抗体组药物研制是以高通量、整体化、信息化和系统化为特点,这样一方面可以大大提高抗体药物的研究与开发的速度,缩短药物的研究与开发的周期,另一方面由于抗体组药物的筛选应用了基因芯片、蛋白芯片和组织芯片等技术,既可获得广谱的抗体药物,又可获得个性化的抗体药物。
  基因组学和蛋白质组学的开展,使抗体组学的研究所需要的蛋白质大量涌现,并且使抗体组学的研究所需要的蛋白质被发现和鉴定,尤其是与疾病相关基因的鉴定和与疾病相关蛋白的研究,为研制疾病诊断和疾病性的抗体,提供了有价值的靶标。分子克隆技术水平的提高,高通量蛋白表达复性和纯化技术的成熟,可快速大量制备免疫与筛选抗体所需要的抗原。小鼠单克隆抗体、大鼠单克隆抗体、兔单抗技术、全人抗体技术,以及大
容量的抗体库的构建和筛选技术,可高通量制备抗体。生物芯片技术(组织芯片,蛋白芯片和基因芯片)的产生与推广,解决了抗体大规模筛选的问题。单抗药物和基因工程药物的大规模生产技术,以及抗体药物临床前和临床试验等系列的研究规范的实施,为抗体组药物的生产、鉴定和安全性与有效性的评价铺平了道路。
  抗体药物的分类、重要特点和研究与开发
  抗体药物的研究,其当前发展主要趋于包括:研究与应用新分子靶点,抗体的人源化,抗体药物的高效化,抗体药物分子的小型化,研究具有抗体功能的融合蛋白。
  一、抗体药物的分类
  就分子的构成来看,抗体药物可分3类:抗体或抗体片段,完整的抗体包括嵌合抗体、人源化抗体和人抗体,抗体片段包括Fab,Fab’,scFv等;抗体偶联物或称免疫偶联物,其由抗体或抗体片段与“弹头”物质连接而成,可用作“弹头”的物质有放射性核素、化疗药物与毒素,这些“弹头”物质与抗体连接,分别构成放射免疫偶联物、化学免疫偶联物与免疫毒素;融合蛋白,其由抗体片段和活性蛋白两个部分构成。
  二、抗体药物的重要特点
  抗体药物所的重要特点:
  (1)抗体药物的特异性
  针对特定的单一抗原表位,具有高度的特异性,这是抗体药物发挥作用的重要基础。对于抗肿瘤抗体药物的研究表明,其特异性主要表现为特异性结合、选择性杀伤靶细胞、体内靶向性分布和具有更加强的疗效。
  (2)抗体药物的多样性
  抗体药物的多样性主要表现在靶抗原的多样性、抗体结构的多样性和作用机制的多样性等方面。
  (3)制备抗体药物的定向性
  抗体药物可定向制造,即根据需要,制备具有不同的作用的抗体药物。抗体药物是针对特定的分子靶点定向制造的。可针对特定的靶分子,定向制备相应的抗体,也可根据需
要选择相应的“效应分子”,制备相应的免疫偶联物或融合蛋白。
  三、抗体药物的研究与开发
电子票据系统  抗体药物的研究与开发的要紧之处主要包括:靶分子的挑选,抗体人源化和人抗体制备,抗体基因克隆和抗体库构建,抗体高通量大规模的筛选技术,抗原表位的预测、模建和分析技术,抗原-抗体相互作用的立体构型模建,抗体体外亲和力成熟,各种增加抗体效应功能的技术,动物模型反应与人体反应一致性,抗体高效表达载体构建和动物细胞规模化培养技术,等等。

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