抗體藥物：激發(fā)免疫系統(tǒng)“小宇宙”

張曄 姜晨

它是一種特殊的藥物，來自人體自身，它能干預疾病發(fā)生和進程，也能激活人體的“小宇宙”對抗疾病……它就是單克隆抗體藥物。在新冠肺炎疫情暴發(fā)后，抗體藥物因為獨特的靶向性而被率先研究開發(fā)，其研發(fā)進展一直牽動人心。

4月14日，在國務院聯(lián)防聯(lián)控機制召開的新聞發(fā)布會上，科技部帶來了科研攻關領域的好消息：單克隆抗體等攻關項目正在積極推動。

“單克隆抗體一直是研究的熱點，早期科研攻關已經(jīng)部署國內(nèi)多支團隊瞄準單克隆抗體開展相應的研發(fā)工作。”科技部生物中心副主任孫燕榮介紹，截至目前，已經(jīng)獲得多株靶向新冠病毒的候選治療性抗體，后續(xù)還將加大力度推進這方面的研究工作。

自19世紀80年代人類發(fā)現(xiàn)抗體，到各類抗體藥物風行全球，已有一百多年歷史。隨著單克隆抗體、人源化抗體、雙特異性抗體等不斷問世，抗體家族也越來越興旺。

在新冠肺炎疫情暴發(fā)后，中和抗體成為潛在的有效治療新冠肺炎的手段，它通過與新冠病毒結(jié)合，抑制病毒的活性，來保護細胞免受侵害。

從發(fā)現(xiàn)抗體到制成藥物歷經(jīng)百年

19世紀80年代后期，學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”，這是人類最早發(fā)現(xiàn)的抗體?？茖W家根據(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，并推動抗體研究逐漸成為免疫學的一個重要分支，促進了抗體治療的快速發(fā)展。但是，在分子生物學和基因組學獲得突破之前，科學家們對抗體的結(jié)構和抗原抗體識別機理的理解還非常淺顯。

在隨后的半個多世紀里，科學家們逐漸認識到，抗體是一種由B細胞識別抗原后活化、增殖分化為漿細胞，并由漿細胞合成與分泌的、具有特殊氨基酸序列的，能夠與相應的抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白分子。

抗體的出現(xiàn)，極大地幫助了醫(yī)生治愈疾病，而說到抗體，又不得不讓人想到抗體藥。1975年，英法兩國科學家將鼠源的B淋巴細胞同腫瘤細胞融合形成雜交瘤細胞。這種從一株單一細胞系產(chǎn)生的抗體就叫單克隆抗體，簡稱單抗。第一代單克隆抗體就此誕生。這種抗體特異性高，僅針對某一特定抗原，表位性質(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。

但是，人的免疫系統(tǒng)可以識別鼠源性單克隆抗體，將其用于人體會面臨免疫系統(tǒng)的一系列反應，因此限制了它的應用。并且，當時的技術和生產(chǎn)成本也不利于大規(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刻不容緩。

“目前，科學家已經(jīng)發(fā)展出人源化抗體和全人源抗體制備技術，使得抗體藥物可以較好地應用于人體，并實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。”中國藥科大學教授周君告訴筆者，通過對小鼠進行人源化改造，重新表達的抗體大部分氨基酸序列被人源序列取代，這樣既保留了小鼠抗體的親和力和特異性，又降低了異源性，有利于應用到人體。

而全人源抗體則可以從感染新冠病毒并痊愈的人體血液中提取B細胞，通過測序獲得表達這些抗體的基因序列，再尋找中和作用較好的抗體。

高通量測序助力抗體“海選”

“人體內(nèi)有T細胞和B細胞這兩大免疫細胞，其中能產(chǎn)生抗體的是B細胞。當新冠肺炎疫情暴發(fā)后，我們?nèi)绻軓目祻筒∪说腂細胞中尋找抗體，可以有效對抗病毒?！敝芫嬖V筆者。

通常，科學家把康復病人里的記憶型B細胞分離出來，然后進行單細胞測序。新的問題是，人體內(nèi)有幾十億個B細胞，當新冠肺炎患者恢復后，每個B細胞只能生產(chǎn)一種特定抗體，用傳統(tǒng)技術去尋找能產(chǎn)生新冠病毒抗體的B細胞，不啻于大海撈針。

“高通量單細胞轉(zhuǎn)錄組測序使得我們也可以通過生物信息學分析尋找富集重鏈和輕鏈的V（D）J序列的B細胞，從而找出潛在的病毒反應抗體?！毙胚_生物轉(zhuǎn)化醫(yī)學副總裁徐偉告訴筆者，有了這一技術，再從中尋找能特異性識別病毒蛋白和有潛力阻斷病毒結(jié)合細胞受體的抗體，效率將大大提高。當有效的抗體被一一篩選出來后，再進行體外甚至體內(nèi)的活性實驗，進一步驗證這些抗體的潛在功能，是否有成藥價值，最后用于臨床治療新冠肺炎病人，安全且針對性強。同時，也可以對醫(yī)護人員和病人家屬進行短期預防。坦白地說，面對病毒性疾病，人類至今也沒有發(fā)明出多少特效藥，遠遠談不上“治愈”。相比小分子藥物，單抗藥物機理清晰，對靶點的選擇性高、特異性強。好的單抗藥物可以高效率擊中靶點，減少副作用。

實現(xiàn)“公斤級”產(chǎn)能還得過幾道關

“目前最關鍵的工作還是尋找特異性強的中和抗體?！毙靷フJ為，雖然許多科研機構和企業(yè)都宣稱找到了一些新冠病毒抗體，但是還必須通過臨床檢測才能驗證其是否可準確識別新冠病毒。

其次，就是驗證抗體的中和能力。因為科學家也發(fā)現(xiàn)，并不是所有的抗體都能有效阻止病毒侵入人體細胞。

“新冠病毒感染的原理是通過病毒顆粒表面的S蛋白與人體ACE2受體結(jié)合，進入細胞內(nèi)被轉(zhuǎn)錄酶復制，重新組裝成大量新的病毒，又去繼續(xù)感染其他細胞。中和抗體需要能夠結(jié)合S蛋白，阻斷和受體的結(jié)合而入侵細胞。其次，抗體結(jié)合病毒后通過抗體依賴的細胞介導或補體介導的細胞毒性作用裂解病毒?！毙靷フf，但是有的抗體可以識別新冠病毒，也能連接病毒，卻不能有效中和，這樣的抗體不具備藥用價值。

尋找到特異性中和抗體并完成一系列體內(nèi)體外檢測和安全性實驗后，拿到該抗體的特有氨基酸序列就可以開始構建穩(wěn)定細胞株。再通過工藝的優(yōu)化，制藥企業(yè)就可以進行大規(guī)模生產(chǎn)?！捌鋵嵾@就是一個細胞工廠，讓細胞去生產(chǎn)大量抗體，滿足了臨床上對于抗體藥物‘公斤級產(chǎn)能的需求。”徐偉介紹說，生物制藥企業(yè)必須具備穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量保持體系，否則生產(chǎn)出來的抗體藥物活性和穩(wěn)定性都得不到保證。

據(jù)徐偉介紹，目前抗體藥物在人體內(nèi)的代謝周期基本都在一周以上，如果抗體藥物質(zhì)量不佳，可能注射到體內(nèi)幾小時就代謝掉，就起不到相應的治療作用。有些時候可以通過蛋白工程對Fc端（抗體在鉸鏈區(qū)被分離成Fab和Fc兩段）改造提高抗體的長效性。