抗體藥物研究進展

柰錁

(中國人民武裝警察部隊后勤學(xué)院，天津)

0 引言

抗體是一類能與抗原發(fā)生特異性結(jié)合的一種免疫球蛋白( 簡稱Ig)，是機體在抗原的刺激下，由效應(yīng)B 細(xì)胞即漿細(xì)胞所分泌的、能夠有效清除侵入機體內(nèi)的細(xì)菌、微生物、病原體等，并中和它們產(chǎn)生的一些毒素，使機體功能保持相對穩(wěn)定的球蛋白。晶體衍射結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，抗體由四條肽鏈組成，即對稱的2 條重鏈(H 鏈) 和2 條輕鏈(L 鏈)[1]。由于抗體藥物具有特異性強、靶向性高、副作用小、療效顯著等優(yōu)點，因此在疾病的預(yù)防、診斷以及治療中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢[2]。最近幾年，伴隨細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和生命科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，抗體藥物人源化技術(shù)也得到快速的更新。目前上市的抗體藥物應(yīng)用領(lǐng)域主要是自身免疫性疾病和癌癥方面；隨著研究的深入，抗體藥物也拓展到了抗感染、心血管等其他領(lǐng)域[3]?？贵w藥物市場增長迅速，1999 年銷售額僅12 億美元，2004 年飆升到105 億美元，年均復(fù)合增長超過50%[4]，成為生物制藥增長最快的領(lǐng)域。本文就抗體藥物的發(fā)展、產(chǎn)生途徑、治療策略及存在的問題、展望做一簡要綜述。

1 抗體藥物發(fā)展簡史

19 世紀(jì)末，抗體開始作為藥物用于一些疾病的預(yù)防和治療，例如分離獲得動物血清接種到肺結(jié)核、麻疹和白喉病患者體內(nèi)，用于疾病的預(yù)防和治療，但是它們也存在很大的副作用[5]；在20 世紀(jì)初期，埃利希提出一種新穎的設(shè)想：即將抗體當(dāng)成“魔彈”，利用它的特異性去結(jié)合、監(jiān)視、殺傷并清除腫瘤細(xì)胞；直至1975 年，分子生物學(xué)家G.J.F.克勒和他的同伴C.米爾斯坦在體外培養(yǎng)得到了雜交瘤細(xì)胞，該細(xì)胞不僅能大量分泌特異性高和均一性良好的單克隆抗體，而且還能穩(wěn)定傳代[6]。雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，打開了抗體時代的新篇章，為生物制藥領(lǐng)域開辟了新天地，使抗體作為藥物在基礎(chǔ)、臨床研究中開始受到重視。隨著對細(xì)胞分子生物學(xué)研究的不斷深入、DNA 重組技術(shù)的逐漸發(fā)展、人源抗體制備技術(shù)的不斷突破等，抗體藥物經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，從最初的鼠源性抗體到后來的人-鼠嵌合抗體，隨后又出現(xiàn)了抗原性較低、特異性更強的人源化抗體和全人抗體[7]。近年來，發(fā)展的噬菌體抗體庫技術(shù)、核糖體展示抗體庫技術(shù)以及轉(zhuǎn)基因動物，更有易于篩選高親和力抗體[8]。

2 抗體藥物產(chǎn)生途徑

最早的抗體藥物是由免疫小鼠得到的，因此會產(chǎn)生一種人抗小鼠抗體(HAMA)的免疫反應(yīng)。隨著抗體工程技術(shù)的發(fā)展，從小鼠體內(nèi)產(chǎn)生得到的抗體越來越接近人類可以直接利用的抗體藥物。目前產(chǎn)生獲得抗體藥物主要有三種途徑：將鼠源抗體進行人源化改造，人源化抗體轉(zhuǎn)基因動物和抗體文庫篩選技術(shù)[9-12]。

2.1 人源化修飾鼠源抗體

運用DNA 重組技術(shù)獲得人-鼠嵌合抗體，即抗體的可變區(qū)是來自于鼠的抗體，而恒定區(qū)則來自人的抗體。由于這樣的抗體保持了親本鼠可變區(qū)的氨基酸序列，具有30%左右的鼠源性，可以誘發(fā)人體針對鼠源抗體產(chǎn)生排斥反應(yīng)，因此仍需要對人-鼠嵌合抗體的可變區(qū)進行再修飾。對于鼠源抗體通常有兩種途徑進行人源化修飾：一是將鼠抗體的CDR 區(qū)移植到人抗體的相應(yīng)部位，這種改造后的抗體，人源性可達90%以上，其免疫原性大大減??；另一種是利用表明重塑的方法，將鼠抗體框架區(qū)(FR)部分表面的氨基酸殘基進行人源化修飾，即將鼠抗體骨架中的氨基酸替換為人的氨基酸殘基，從而降低免疫原性[13]。

2.2 轉(zhuǎn)基因動物獲得抗體藥物

利用轉(zhuǎn)基因動物獲得人源化抗體也是產(chǎn)生抗體藥物的途徑之一，該技術(shù)的原理是將人的免疫球蛋白基因?qū)氲絼游矬w內(nèi)，隨后人的基因和動物基因?qū)l(fā)生融合，進行新的基因重排和基因突變等過程，最后在動物體內(nèi)可以直接表達人的免疫球蛋白，之后利用生物制藥技術(shù)對這些免疫球蛋白進行改造和加工，制備可用于臨床疾病診斷和治療的人源化抗體藥物。由于成功培育能夠產(chǎn)生人抗體的轉(zhuǎn)基因動物比較困難，尤其是對于牛、羊等體型較大的動物，因此目前獲得抗體藥物的轉(zhuǎn)基因動物主要是轉(zhuǎn)基因小鼠，截至2019 年11 月，F(xiàn)DA 累計批準(zhǔn)的30 個全人源抗體藥物中有21 個來自轉(zhuǎn)基因小鼠。此外，一些生物制藥公司也在開展利用其他種類的轉(zhuǎn)基因動物獲得抗體藥物，如Ablynx 公司對駱駝的相關(guān)研究、Revivicor 生物技術(shù)公司對轉(zhuǎn)基因豬的研究等等[14]。

2.3 抗體文庫篩選技術(shù)

目前用來篩選抗體的技術(shù)主要有：噬菌體展示、酵母表面展示、核糖體和mRNA 展示[15]。噬菌體展示技術(shù)是將抗體的DNA 序列插入到噬菌體基因的合適位置，抗體基因隨噬菌體蛋白的表達而展示到噬菌體表面，最后利用抗原篩選的方法獲得靶抗原特異性的單克隆抗體；酵母表面展示技術(shù)是將外源蛋白基因與特點的載體基因融合，導(dǎo)入酵母細(xì)胞，經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯后外源蛋白表達在酵母細(xì)胞外面；核糖體展示技術(shù)主要是將外源基因表達翻譯后的產(chǎn)物展示于核糖體表明，產(chǎn)物mRNA、蛋白質(zhì)以及核糖體三者之間形成復(fù)合物，最后通過篩選得到親和力比較高的目標(biāo)分子；mRNA 展示技術(shù)是最近幾年發(fā)展而來的抗體篩選技術(shù)，它與核糖體展示技術(shù)的原理類似。此外，抗體庫篩選技術(shù)還包括逆轉(zhuǎn)錄病毒展示、慢病毒展示以及淋巴細(xì)胞展示等其他篩選平臺。

3 抗體藥物治療策略

相對于傳統(tǒng)藥物，抗體藥物具有特異性強、靶向性高、副作用小、療效顯著等優(yōu)點。基于這些優(yōu)點，利用抗體藥物治療的主要作用機制有：①利用抗體介導(dǎo)的ADCC(抗體依賴性的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用)和CDC(補體依賴的細(xì)胞毒性作用)直接殺死靶細(xì)胞[16]；②通過將抗體與細(xì)胞毒性藥物耦聯(lián)，發(fā)揮治療作用。根據(jù)以上作用機制可分為不同的治療策略。

3.1 單純性抗體藥物

該類抗體藥物主要利用ADCC 或CDC 作用中的效應(yīng)細(xì)胞釋放諸如穿孔素、顆粒酶等一些細(xì)胞毒物來殺傷靶細(xì)胞。例如目前利用ADCC 作用的曲妥珠單抗(用于治療HER-2陽性乳腺癌)和阿倫珠單抗(用于治療慢性B 細(xì)胞淋巴細(xì)胞性白血病)；還有利用CDC 作用的CD52 抗體、CEA 抗體等[17]，均顯示出良好的治療效果。

3.2 放射性免疫結(jié)合劑(RIC)

放射性免疫結(jié)合劑是將抗體和放射性核素連接，利用抗體的特異性結(jié)合將產(chǎn)生高能射線的放射性核素靶向病灶部位，實現(xiàn)近距離內(nèi)照射治療。該類藥物的高特異性減少了對正常組織的損傷，尤其對惡性血液疾病療效顯著。如Zevalin TM 是第一個得到FDA 批準(zhǔn)的用于治療惡性非霍奇金氏淋巴瘤的放射免疫制劑[18]。

3.3 免疫毒素

免疫毒素，又被稱為生物導(dǎo)彈，它是由特異性高、結(jié)合能力強的單克隆抗體和具有細(xì)胞毒性、殺傷能力的毒性分子連接而成。由于免疫毒素具有特異的靶向性、較小的細(xì)胞毒性、以及能夠到達腫瘤組織近距離殺傷腫瘤細(xì)胞的能力，因此，免疫毒素逐漸受到抗腫瘤研究者的青睞，也是發(fā)展為抗腫瘤藥物的潛力股。

3.4 抗體-化療藥物復(fù)合物

抗體-化療藥物復(fù)合物與免疫毒素類似，將抗體與化療藥物結(jié)合在一起，形成具有靶向性強、細(xì)胞毒性高、毒副作用低和半衰期長等優(yōu)勢的抗體藥物，以用于疾病的治療。

4 抗體藥物在應(yīng)用中存在的不足

隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的發(fā)展，抗體藥物的研發(fā)已取得很大的進步，但在抗體應(yīng)用中仍存在許多難以克服的問題[19-20]：①對于抗體藥物靶蛋白結(jié)構(gòu)功能的研究不全面、了解不透徹，靶標(biāo)分布情況、表達差異的不確定性以及抗體自身存在的抗原性問題，導(dǎo)致抗體藥物在臨床應(yīng)用中可能存在嚴(yán)重的不良反應(yīng)，尤其是在免疫相關(guān)疾病的治療中表現(xiàn)突出[19]；②由于在前期抗體藥物的研究中利用動物作為研究對象，因而，增加了臨床應(yīng)用中的不確定性和藥物的安全性隱患；③抗體藥物均是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，可被消化系統(tǒng)降解，因此，抗體藥物一般通過靜脈或皮下給藥，然而多次用藥后容易降低患者的順應(yīng)性；④純化工藝成本過高，導(dǎo)致抗體藥物價格昂貴且產(chǎn)量不足。

5 展望

隨著現(xiàn)代醫(yī)藥生物技術(shù)的快速發(fā)展，以及基因功能研究的不斷深入，新的藥物靶標(biāo)會越來越多，這不僅擴大了抗體藥物的研發(fā)與治療范圍，也擴展了抗體藥物的市場。盡管目前利用抗體藥物治療還存在著諸多的缺點，但隨著細(xì)胞分子生物學(xué)的深入研究，生物工程技術(shù)的不斷進步，抗體藥物的研究也會逐步克服所面臨的一系列問題，開發(fā)出高效、無毒副作用和低成本的抗體藥物，從而獲得更大的發(fā)展空間。相信在不久的將來，抗體藥物將會作為一種有效的治療手段廣泛應(yīng)用于疾病的預(yù)防、診斷和治療中。