分子药理学综述

治疗性抗体成药性的研究

上海医药工业研究院 药理学专业 孙艳 12706007

摘要:治疗性抗体作为生物技术药物有着特异性、靶向性和高效的特点，但在成药性方面存在很多问题：如免疫排斥和价格昂贵等，限制了治疗性抗体的应用。由此，抗体向着人源化和小型化的方向发展。主要经历了单克隆抗体，嵌合抗体，人源化抗体及全人抗体的步骤，从而逐步降低免疫排斥。小型化主要可以解决抗体药物的跨膜特性，此外可以和毒素、化合物、酶等连接形成抗体衍生物发挥双功能作用。

关键词：抗体，生物技术药物，靶向，成药性，人源化，抗体衍生物 背景：

从1982年起，随着单克隆抗体研究的广泛深入，大量临床试验结果却背离了人们的期望。许多单抗在动物实验中显示出极强的药效，但是在临床应用中却屡遭失败。分析单抗应用中存在的问题发现：抗体的鼠源性，不仅会使单抗受到人体免疫系统的排斥，而且其Fc段不能有效地激活人体效应系统。此外，抗体的昂贵价格使得很多患者望而却步，使其不能广泛应用。为解决这两个问题，抗体的研究进入人源化和小型化的时代。随着生物技术的发展，PCR、基因工程及噬菌体展示等技术的发展为抗体人源化和小型化的研究奠定了基础。 正文：

一、抗体人源化

人源化抗体是继单克隆抗体之后，抗体研究领域的第二个里程碑，人源化抗体之所以优于鼠抗体，在于以下几个方面：1）降低机体的免疫排斥反应。2）人抗体中的Fc段能够诱发机体的效应功能——募集效应因子或效应细胞，后者对靶细胞具有杀伤作用。3)体内的半衰期长【1】。人源化抗体的主要原则是在不影响亲和力活性的情况下降低抗体免疫原性。 （一）嵌合抗体

人鼠嵌合抗体是用人抗体恒定区置换鼠抗体的相应部位，这类抗体分子约35%为人源，在抗原特异性和亲和力方面都较好的保留了亲代抗体的特征，而免疫原性降低至12%左右，在体内的半衰期和效应功能也更加接近于人抗体。抗体恒定区多选用IgG1亚型，因为半衰期长并且免疫作用强【2】。应用DNA重组技术将鼠源单抗的V区基因与人免疫球蛋白的C区基因相连接,构建成嵌合基因,插入适当质粒,转染相应宿主细胞表达产生。 （二）改型抗体

在嵌合抗体的基础上进一步减少鼠源成分，仅保留鼠抗体CDR区

（complementarity determining reign，互补决定区），这种改型抗体的人源成分达90%，即通常所指的人源化抗体。但是值得注意的是非CDR部位残基参与CDR构象的形成【3】，所以CDR移植常常致亲和力下降，而且并非对每一种鼠抗都适用。最常用的方法是选择与鼠抗原有高同源性的人源抗体，在此基础上还可以进行表面氨基酸残基人源化，降低其免疫原性。 （三）全人抗体

全人抗体是治疗性抗体的发展趋势。建立产生人抗体的小鼠，其中包括应用细胞转移技术将人体外周血白细胞植入免疫双缺损（SCID）小鼠，以在鼠体内重建人功能性免疫系统的hu-PBL-SCID小鼠、应用转基因技术将人Ig基因转

入小鼠的转人Ig基因组小鼠和应用染色体转移技术将人染色体转入小鼠的转人染色体小鼠制备人抗体技术、利用抗体库技术技术使体外不经过免疫获得抗体成为可能。

抗体库技术包括噬菌体抗体库和核糖体展示技术。优点是抗体库形成不受体内克隆和免疫耐受限制，从而筛选出针对自身抗原、肿瘤抗原或有毒抗原的抗体；缺点是建库工作量较大，且获得的仅是抗体片段。利用核糖体展示技术筛选抗体的整个过程均在体外进行，不经过大肠杆菌转化的步骤，因此可以构建高容量、高质量的抗体库，更易于筛选高亲和力抗体【4】。2011年3月9日，美国FDA 批准葛兰素史克和人类基因组科学公司生产的Belimumab 上市，用于系统性红斑狼疮的治疗。Belimumab 即为噬菌体展示技术产生的B 淋巴细胞刺激因子特异性的人源单克隆抗体【5】。 二、小分子抗体

小分子抗体因其分子量小，穿透性强，抗原性低，可在原核系统表达及易于基因工程操作等优点而受到人们的重视，成为基因工程抗体家族的主要成员和研究热点。 常见的单价小分子抗体有Fab 段、ScFv、Fv段，二硫键稳定的Fv段，单域抗体、超变区等；多价小分子抗体有双链抗体，三链抗体，微型抗体等【6】。小分子抗体的特点使其具有药效高、价格低的优点。因此，研制小型化抗体药物对提高疗效和广泛使用有重要意义。 三、抗体衍生物

抗体包含两个功能域：靶向识别（Fab）及效应功能（Fc段），并不是任何情况下都需要两个功能域同时存在，比如Fab就已经应用于临床的肿瘤治疗。结合血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa 受体的抗体Fab（Reopro），通过抑制血小板活化预防冠脉血管成形术的并发症【7】。由于Fab在体内的半衰期很短，一般可通过偶联PEG加以改善。靶向识别域也同时能作为一种有效的“弹头”搭载毒素到特定部位发挥效力，做成免疫复合物或者双功能融合蛋白，用于疾病的治疗。例如由FDA 批准上市的Gemtuzumab（Mylotarg），是一种抗CD33的抗体与Calicheamicin（加利车霉素）的偶联物，被应用于急性骨髓瘤白血病的治疗【8】。抗体衍生物可以将药物靶向带到病原部位，药物的分布更加唯一，降低药物达到有效浓度的剂量。吉妥单抗( 卡利奇霉素与抗体偶联物) 的成功上市使得抗体药物的用量下降了10 余倍【9-10】。 四、特殊类型抗体

这类抗体有双特异型抗体、细胞内抗体、催化抗体、免疫脂质体，这里我们主要介绍的是双特异性抗体。双特异性抗体可以特异性靶向两种抗原物质。2009 与2011 年，生物制药巨头Genentech 公司基“two-in-one”策略，相继开发了同时靶向VEGF 与HER2，以及同时靶向EGFR 与HER3 的双特异性抗体，疗效明显优于针对单个靶标的单抗治疗，在国际上引起强烈反响【11-12】。左明辉等于2012 年研制出一种同时结合VEGF，EGFR，HER2 的Fc 融合蛋白EVP1，是一种富有潜力的多靶向抗体类治疗肿瘤药物【13】。EVPI 与双特异性抗体相比，结合不同靶标的单元相对独立，在结合一类抗原( 如VEGF) 后仍保持结合另一类抗原( 如EGFR) 的活性，可能具有更强的协同效应；此外，还有研究发现双特异性抗体在神经系统药物中的应用。研究发现，靶向转铁蛋白受体和β-分泌酶的双特异性抗体分子可以通过转铁蛋白受体介导的胞吞作用穿过血脑屏障，使得大分子抗体药物在脑

【14】

内发挥作用成为可能，从而可以治疗阿尔茨海默病。 讨论：

与诊断性抗体不同，治疗性抗体要在体内发挥作用，只有特异性和高效性并不能使其很好的应用于临床，因为治疗性抗体要想作为生物技术药物使用，必须要满足成药性的条件。成药性涵盖的内容非常广泛, 大体归纳为4 个方面, 即物理化学性质、生物化学性质、药代动力学性质和产生不良反应和毒副作用的性质【15】

。抗体在使用中就面临着药代动力学性质和产生免疫排斥两个方面的成药性难题。一方面抗体属于大分子蛋白质物质，很难透过细胞膜和细胞间隙，影响其到达肿瘤内部和脑部发挥疗效，所以开始研究小分子抗体、抗体衍生物和双特异性抗体等，改善药代动力学性质。另一方面通过抗体人源化减少免疫原性，降低人抗鼠抗体免疫排斥反应，提高抗体使用的安全性和有效性。

由于影响抗体免疫原性的因素很多，如抗原呈递方式、次级信号系统以及患者的个体差异性等等，而抗体的人源化只能解决一个方面的问题，其广泛应用将有赖于对机体免疫系统调节机制进行更加细致深入的研究。同样，抗体衍生物也会面临诸如免疫原性、毒副作用等自身固有的问题，所以可行的发展方向是完善人抗体技术的同时，推进治疗性小分子抗体衍生物的研究。根据临床实际设计灵活的治疗方案，使人源化抗体和抗体衍生物互为补充，达到最佳治疗效果。 参考文献： 【1-2】林芸，阎锡蕴.人源化抗体研究历程及发展趋势[J].生物工程学报，2004,2 0(1):1-5

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