抗体工程制药精选课件.ppt

1、1抗体工程制药2 22抗体工程药物的概念抗体工程药物的概念又称抗体药物、单克隆抗体治疗剂、抗体治疗剂。又称抗体药物、单克隆抗体治疗剂、抗体治疗剂。通过细胞工程或基因工程方法制备，用于治疗通过细胞工程或基因工程方法制备，用于治疗的单克隆抗体、抗体片段、基因工程改造的抗体，的单克隆抗体、抗体片段、基因工程改造的抗体，以及抗体免疫偶联物或抗体融合蛋白以及抗体免疫偶联物或抗体融合蛋白,称为抗体工程称为抗体工程药物。药物。3 33美国美国FDA已批准的治疗抗体药物已批准的治疗抗体药物OrthocloneReoProRituxanZenapaxSimulectSynagisRemicadeHercepti

2、nMylotargCampath-1HZevalin移植排斥移植排斥心绞痛心绞痛B B细胞非霍奇金淋巴瘤细胞非霍奇金淋巴瘤移植排斥移植排斥移植排斥移植排斥婴儿呼吸道合胞病毒婴儿呼吸道合胞病毒类风湿关节炎类风湿关节炎乳腺癌乳腺癌急性复发性髓性白血病急性复发性髓性白血病难治性慢性淋巴细胞白血病难治性慢性淋巴细胞白血病难治性难治性B B细胞非霍奇金淋巴瘤细胞非霍奇金淋巴瘤198619942019201920192019201920192000201920194 44抗体药物的重要地位抗体药物的重要地位 恶性肿瘤严重威胁人们的生命健康，是导致人类恶性肿瘤严重威胁人们的生命健康，是导致人类死亡的重要因素

3、。全球每年有死亡的重要因素。全球每年有700700万人死于肿瘤，且万人死于肿瘤，且逐年增长。逐年增长。传统的肿瘤临床治疗有三种：传统的肿瘤临床治疗有三种：手术、放疗和化疗。手术、放疗和化疗。近几年里，以单克隆抗体为基础的抗肿瘤导向治疗药近几年里，以单克隆抗体为基础的抗肿瘤导向治疗药物开发领域发生了突飞猛进的进展。单克隆抗体药物物开发领域发生了突飞猛进的进展。单克隆抗体药物能特异识别肿瘤细胞，能有效提高药物杀伤力、减少能特异识别肿瘤细胞，能有效提高药物杀伤力、减少毒副作用。毒副作用。2019 2019年以来，年以来，FDAFDA已经批准已经批准1010种单克隆抗体药物，种单克隆抗体药物，占有市场

4、所有生物技术药品的四分之一。一年的综合占有市场所有生物技术药品的四分之一。一年的综合销售超过销售超过1010亿美金。亿美金。5 55l随着生物技术的发展，单克隆抗体在疾病治疗方随着生物技术的发展，单克隆抗体在疾病治疗方面的作用越来越受到人们的重视。面的作用越来越受到人们的重视。l在同种异体免疫排斥、自身免疫反应抑制、抗血在同种异体免疫排斥、自身免疫反应抑制、抗血小板治疗、癌症治疗、感染性疾病治疗等方面应小板治疗、癌症治疗、感染性疾病治疗等方面应用最为广泛。用最为广泛。l目前全球从事人源化单克隆抗体开发的企业目前全球从事人源化单克隆抗体开发的企业260260家家左右，研究中的产品达左右，研究中的

5、产品达700700多个，其中进入临床阶多个，其中进入临床阶段的约段的约100100个，估计占研制中的生物技术药物的个，估计占研制中的生物技术药物的25%25%。据美国制药工业协会的调查报告显示，。据美国制药工业协会的调查报告显示，单克单克隆抗体药物居所有医药生物技术产品之首。隆抗体药物居所有医药生物技术产品之首。6 66l20002000年底，在美国药品市场上生物技术药物有年底，在美国药品市场上生物技术药物有7676种，其中抗体药物有种，其中抗体药物有1515种种；正处于临床研究阶段；正处于临床研究阶段的的369369种生物技术药物中，抗体药物有种生物技术药物中，抗体药物有7070种。种。l中

6、国已有中国已有2 2个个治疗性单抗产品获准生产，治疗性单抗产品获准生产，3 3个治疗个治疗性产品处在临床试验阶段，多个抗体药物处于临性产品处在临床试验阶段，多个抗体药物处于临床前研究阶段，已批准的诊断性单抗有床前研究阶段，已批准的诊断性单抗有3131个。个。7 77抗体分子的应用抗体分子的应用l抗体分子是生物学和医学领域用途最为广泛的蛋白抗体分子是生物学和医学领域用途最为广泛的蛋白分子。分子。l以肿瘤特异性抗原或肿瘤相关性抗原、抗体独特型以肿瘤特异性抗原或肿瘤相关性抗原、抗体独特型决定簇、细胞因子及其受体、激素及一些癌基因产决定簇、细胞因子及其受体、激素及一些癌基因产物等均作为靶分子，利用传统

7、的免疫方法或通过细物等均作为靶分子，利用传统的免疫方法或通过细胞工程、基因工程等技术制备的胞工程、基因工程等技术制备的多克隆抗体、单克多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体隆抗体、基因工程抗体广泛应用在疾病诊断、治疗广泛应用在疾病诊断、治疗及科学研究等领域。及科学研究等领域。l完整鼠源抗体容易引起机体排异反应，而基因工程完整鼠源抗体容易引起机体排异反应，而基因工程抗体由于分子量小，通过改造可以抗体由于分子量小，通过改造可以降低鼠源性降低鼠源性，所，所以是生物技术制药领域研究的重点和热点。以是生物技术制药领域研究的重点和热点。8 88l目前正在进行开发和已经投入市场的抗体性药物目前正在进行开发和已

8、经投入市场的抗体性药物主要有以下几种用途：主要有以下几种用途：1 1器官移植排斥反应的逆转；器官移植排斥反应的逆转；2 2肿瘤免疫诊断；肿瘤免疫诊断；3 3肿瘤免疫显像；肿瘤免疫显像；4 4肿瘤导向治疗；肿瘤导向治疗；5 5哮喘、牛皮癣、类风湿性关节炎、红斑狼疮、哮喘、牛皮癣、类风湿性关节炎、红斑狼疮、急性心梗、脓毒症、多发性硬化症及其他自身免急性心梗、脓毒症、多发性硬化症及其他自身免疫性疾病；疫性疾病；6 6抗独特型抗体作为分子瘤苗治疗肿瘤；抗独特型抗体作为分子瘤苗治疗肿瘤；7 7多功能抗体（双特异抗体、三特异抗体、抗体多功能抗体（双特异抗体、三特异抗体、抗体细胞因子融合蛋白、抗体酶等）的特

9、殊用途。细胞因子融合蛋白、抗体酶等）的特殊用途。9 99l根据美国药物研究和生产者协会（根据美国药物研究和生产者协会（P hRMAP hRMA）的调）的调查报告，癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，查报告，癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，预防和治疗癌症是研究和开发抗体药物的主要目预防和治疗癌症是研究和开发抗体药物的主要目标之一。标之一。l最初抗体主要被用于肿瘤体外免疫诊断和体内免最初抗体主要被用于肿瘤体外免疫诊断和体内免疫显像，随着抗体工程技术的不断进步，近年来疫显像，随着抗体工程技术的不断进步，近年来人们将更多的目光集中在治疗肿瘤的抗体药物开人们将更多的目光集中在治疗肿瘤的抗体药物开发上。发

10、上。l第一个被美国批准用于人肿瘤治疗的基因工程抗第一个被美国批准用于人肿瘤治疗的基因工程抗体体RituxanRituxan（r r）最初被用于非何杰金氏淋巴瘤，）最初被用于非何杰金氏淋巴瘤，总有效率达总有效率达6060，现在正在探索用于治疗艾滋病现在正在探索用于治疗艾滋病相关淋巴瘤和中枢神经系统淋巴瘤。相关淋巴瘤和中枢神经系统淋巴瘤。101010l目前在临床中使用的肿瘤治疗药物多数存在目前在临床中使用的肿瘤治疗药物多数存在“敌敌我不分我不分”的问题，即在杀死肿瘤细胞的同时，也的问题，即在杀死肿瘤细胞的同时，也破坏了人体正常细胞。破坏了人体正常细胞。l“生物导弹生物导弹”为解决这个难题提供了一个

11、理想的为解决这个难题提供了一个理想的思路思路。“生物导弹生物导弹”，即将各种毒素、放射性同，即将各种毒素、放射性同位素、化疗药物与识别肿瘤特异抗原或偶联肿瘤位素、化疗药物与识别肿瘤特异抗原或偶联肿瘤相关的抗原后，能够特异杀伤肿瘤细胞的一类药相关的抗原后，能够特异杀伤肿瘤细胞的一类药物。物。l这种药物经由静脉注入人体内，药效分子集中作这种药物经由静脉注入人体内，药效分子集中作用于肿瘤细胞，既增强疗效又减少对机体的毒副用于肿瘤细胞，既增强疗效又减少对机体的毒副作用。放射性同位素与抗体的偶联物在体内能将作用。放射性同位素与抗体的偶联物在体内能将前者运至药靶部位，并通过其放射性活性杀伤靶前者运至药靶部

12、位，并通过其放射性活性杀伤靶细胞，还可通过细胞，还可通过 X X射线照相机拍摄核素放射线图射线照相机拍摄核素放射线图像，用于体内治疗和定位诊断。像，用于体内治疗和定位诊断。111111l抗体与化疗药物分子的偶联方法一般采用抗体与化疗药物分子的偶联方法一般采用化学法化学法。这些偶联物对结肠癌、肝癌、胃癌、黑色素瘤、这些偶联物对结肠癌、肝癌、胃癌、黑色素瘤、肾癌、卵巢癌、宫颈癌、乳癌、肺癌、骨肉瘤等肾癌、卵巢癌、宫颈癌、乳癌、肺癌、骨肉瘤等有一定的抗癌效应。有一定的抗癌效应。l抗体与生物毒素交联制备的偶联物称为抗体与生物毒素交联制备的偶联物称为免疫毒素免疫毒素。免疫毒素抗体部分对相应抗原有特异识别

13、作用，免疫毒素抗体部分对相应抗原有特异识别作用，及免疫毒素部分具有对细胞毒作用，对肿瘤细胞及免疫毒素部分具有对细胞毒作用，对肿瘤细胞具有杀伤效应，是很有潜力的免疫治疗方法。具有杀伤效应，是很有潜力的免疫治疗方法。121212l抗肿瘤血管生成抗体治疗肿瘤抗肿瘤血管生成抗体治疗肿瘤的研究最近也取得的研究最近也取得了很大的进展。了很大的进展。l在动物模型中用抗血管生成因子、抗体封闭血管在动物模型中用抗血管生成因子、抗体封闭血管内皮生长因子取得了抑制肿瘤生长作用；内皮生长因子取得了抑制肿瘤生长作用；l抗癌基因产物抗体抗癌基因产物抗体HerceptinHerceptin（r r）作为生物技术）作为生物技

14、术药品已经在美国上市，配合化疗用于乳腺癌和卵药品已经在美国上市，配合化疗用于乳腺癌和卵巢癌的治疗，并获得较好疗效。巢癌的治疗，并获得较好疗效。131313l1 1单克隆抗体（单克隆抗体（McAbMcAb）l抗体作为免疫治疗的生物制剂，在临床应用已有抗体作为免疫治疗的生物制剂，在临床应用已有一个世纪。一个世纪。l以前抗体主要来自于经抗原免疫的异种动物（如以前抗体主要来自于经抗原免疫的异种动物（如马）的血清。马）的血清。l淋巴细胞杂交瘤技术，可以大量制备针对任何抗淋巴细胞杂交瘤技术，可以大量制备针对任何抗原决定基的单克隆抗体。原决定基的单克隆抗体。141414l抗抗T T细胞及其亚类的抗细胞及其亚

15、类的抗CD3CD3、抗、抗CD4CD4、抗、抗CD8CD8单克隆单克隆抗体，它们在抗体，它们在移植排斥及某些自身免疫病移植排斥及某些自身免疫病的应用的应用中，已取得了明显的疗效。中，已取得了明显的疗效。l抗各种细胞表面分子的单克隆抗体，如抗抗各种细胞表面分子的单克隆抗体，如抗IL-2IL-2受受体的单克隆抗体，抗粘附分子的单克隆抗体都有体的单克隆抗体，抗粘附分子的单克隆抗体都有明显的明显的免疫调节作用免疫调节作用，在自身免疫病的治疗，防，在自身免疫病的治疗，防止肿瘤转移等方面都有重要的使用潜力。止肿瘤转移等方面都有重要的使用潜力。151515l单克隆抗体的另一重要应用是肿瘤诊断及分型单克隆抗体

16、的另一重要应用是肿瘤诊断及分型。l在过去在过去1010多年来，抗各种人肿瘤相关抗原的单克多年来，抗各种人肿瘤相关抗原的单克隆抗体得到了广泛的研究。隆抗体得到了广泛的研究。l针对各种人肿瘤细胞的单克隆抗体都能较针对各种人肿瘤细胞的单克隆抗体都能较特异地特异地识别肿瘤细胞识别肿瘤细胞，而基本上不与正常组织起反应。，而基本上不与正常组织起反应。l抗肿瘤单克隆抗体在抗肿瘤单克隆抗体在肿瘤的诊断及分型肿瘤的诊断及分型方面是一方面是一种有用的工具；但在肿瘤的治疗上，由于大多抗种有用的工具；但在肿瘤的治疗上，由于大多抗肿瘤单克隆抗体不能直接杀伤肿瘤细胞，所以单肿瘤单克隆抗体不能直接杀伤肿瘤细胞，所以单独应用

17、肿瘤没有明显效果。独应用肿瘤没有明显效果。161616l2 2导向药物（导向药物（targeteddrugtargeteddrug）l利用抗肿瘤单克隆抗体特异识别肿瘤细胞的特点，利用抗肿瘤单克隆抗体特异识别肿瘤细胞的特点，将它作为导向载体与各种杀伤分子，如毒素、抗将它作为导向载体与各种杀伤分子，如毒素、抗癌药物、放射性核素等，进行化学交联，可以构癌药物、放射性核素等，进行化学交联，可以构建成一种对肿瘤细胞具有高度特异的强杀伤活性建成一种对肿瘤细胞具有高度特异的强杀伤活性的杂交分子，称为导向药物。的杂交分子，称为导向药物。171717l抗肿瘤单抗与毒素的交联物又称免疫毒素抗肿瘤单抗与毒素的交联物

18、又称免疫毒素(IT)(IT)。l用于制备用于制备ITIT的毒素主要有：的毒素主要有：l植物毒蛋白植物毒蛋白l这类毒素主要有篦麻毒素（这类毒素主要有篦麻毒素（ricinricin）、相思子毒素）、相思子毒素（abrinabrin）以及苦瓜毒素（）以及苦瓜毒素（mormordinmormordin）、商陆抗）、商陆抗病毒蛋白（病毒蛋白（PAPPAP）、天花粉蛋白等。）、天花粉蛋白等。l它们都可以通过灭活核糖体，阻断蛋白质合成，它们都可以通过灭活核糖体，阻断蛋白质合成，杀伤靶细胞。杀伤靶细胞。l。181818l细胞毒素细胞毒素l主要有白喉外毒素（主要有白喉外毒素（DTDT），绿脓杆菌外毒素（），绿脓

19、杆菌外毒素（PEPE）等。等。l它们主要通过抑制延长因子它们主要通过抑制延长因子-2-2阻断蛋白质合成，阻断蛋白质合成，杀死靶细胞。杀死靶细胞。l上述这些毒素都具有极强的毒性，上述这些毒素都具有极强的毒性，1 1个分子的篦麻个分子的篦麻毒素进入细胞，就足以杀死该细胞毒素进入细胞，就足以杀死该细胞191919l抗肿瘤单克隆抗体与抗癌药物的交联物，又称抗肿瘤单克隆抗体与抗癌药物的交联物，又称免免疫交联物疫交联物(immunoconjugate)(immunoconjugate)。l用以制备这类导向药物的抗癌药物主要有阿霉素用以制备这类导向药物的抗癌药物主要有阿霉素（adriamycinadriam

20、ycin）、氨甲蝶呤（）、氨甲蝶呤（MTXMTX）等。）等。l它们主要通过阻断它们主要通过阻断DNADNA合成来杀死靶细胞。抗癌药合成来杀死靶细胞。抗癌药物杀细胞作用比毒素低得多，增加抗体分子携带物杀细胞作用比毒素低得多，增加抗体分子携带的药物分子数，可以增强其杀伤活性，但常会导的药物分子数，可以增强其杀伤活性，但常会导致抗体活性的下降与丧失。致抗体活性的下降与丧失。l这类导向药物的优点是这类导向药物的优点是分子较小，同时如有非特分子较小，同时如有非特异杀伤不会有严重后果。异杀伤不会有严重后果。l缺点：缺点：杀伤力不高杀伤力不高，临床应用前景不被看好。，临床应用前景不被看好。202020l、放

21、射性免疫交联物可用于放射性免疫交联物可用于肿瘤的诊断肿瘤的诊断。l 与肿瘤细胞结合的放射性免疫交联物放出的与肿瘤细胞结合的放射性免疫交联物放出的射线，可以用射线，可以用照像机摄像，获得清晰的肿瘤显照像机摄像，获得清晰的肿瘤显像。此技术称为像。此技术称为放射免疫显像。放射免疫显像。l、放射性免疫交联物也可用于放射性免疫交联物也可用于肿瘤治疗肿瘤治疗。l 标记了大量高能核素的抗肿瘤单克隆抗体与肿标记了大量高能核素的抗肿瘤单克隆抗体与肿瘤细胞结合后，可以通过辐射损伤杀死靶细胞及瘤细胞结合后，可以通过辐射损伤杀死靶细胞及其周围的肿瘤细胞。此技术又称为其周围的肿瘤细胞。此技术又称为放射免疫治疗。放射免疫

22、治疗。l用于与抗肿瘤单克隆抗体交联的放射性核素主要用于与抗肿瘤单克隆抗体交联的放射性核素主要有有125、131、111In等。等。212121l（四）肿瘤疫苗（四）肿瘤疫苗l肿瘤疫苗与传统疫苗在概念上不同，它主要肿瘤疫苗与传统疫苗在概念上不同，它主要不是用于肿瘤的预防，而是不是用于肿瘤的预防，而是通过瘤苗的接种来刺通过瘤苗的接种来刺激机体对肿瘤的免疫应答来治疗肿瘤激机体对肿瘤的免疫应答来治疗肿瘤。l由于人肿瘤相关抗原的免疫原性很弱，不足以有由于人肿瘤相关抗原的免疫原性很弱，不足以有效地刺激机体的免疫应答，因此单纯用自身或同效地刺激机体的免疫应答，因此单纯用自身或同种肿瘤细胞作瘤苗治疗肿瘤的效果

23、不好。种肿瘤细胞作瘤苗治疗肿瘤的效果不好。l用肿瘤细胞卡介苗等佐剂联合应用，能提高免疫用肿瘤细胞卡介苗等佐剂联合应用，能提高免疫应答效果，在一些晚期肿瘤患者取得了一定的治应答效果，在一些晚期肿瘤患者取得了一定的治疗效果。疗效果。222222l肿瘤疫苗主要有二类：肿瘤疫苗主要有二类：l第一类对肿瘤抗原表位性质的研究第一类对肿瘤抗原表位性质的研究，导致了肿瘤，导致了肿瘤分子疫苗的产生。具有肿瘤抗原决定基的肽疫苗分子疫苗的产生。具有肿瘤抗原决定基的肽疫苗和多糖疫苗已在研制，有的已在临床试用。和多糖疫苗已在研制，有的已在临床试用。l第二类，确定了抗肿瘤免疫应答的主要效应细胞第二类，确定了抗肿瘤免疫应答

24、的主要效应细胞是是TCTC细胞，导致了基因转染的肿瘤细胞疫苗的出细胞，导致了基因转染的肿瘤细胞疫苗的出现。现。232323lTCTC细胞识别肿瘤表面的肽抗原（细胞识别肿瘤表面的肽抗原（peptidepeptide）与）与MHCMHC类分子的复合物，必需要有类分子的复合物，必需要有第二信号第二信号才能活才能活化。这个第二信号可以由化。这个第二信号可以由TCTC细胞表面的细胞表面的CD28CD28分子分子与粘附分子与粘附分子B7B7的结合来提供。的结合来提供。l（B7B7分子主要存在于活化的分子主要存在于活化的B B细胞和抗原呈递细胞细胞和抗原呈递细胞表面。）表面。）l在通常性况下，肿瘤细胞合成的

25、胞内抗原经胞内在通常性况下，肿瘤细胞合成的胞内抗原经胞内降解、处理后，形成的降解、处理后，形成的肿瘤肽抗原与肿瘤肽抗原与MHCMHC类分子类分子结合复合物，共表达于瘤细胞表面。结合复合物，共表达于瘤细胞表面。242424l大多数肿瘤细胞由于没有大多数肿瘤细胞由于没有B7B7分子，因此肿瘤细胞分子，因此肿瘤细胞虽具有肽抗原与虽具有肽抗原与MHCMHC类分子的复合物，但由于不类分子的复合物，但由于不能提供第二信号，所以不能活化能提供第二信号，所以不能活化TCTC细胞。细胞。lIL-2IL-2、IL-4IL-4、IL-6IL-6、IFN-IFN-等基因转染的肿瘤细等基因转染的肿瘤细胞本身可以分泌细胞

26、因子，导致抗肿瘤免疫应答胞本身可以分泌细胞因子，导致抗肿瘤免疫应答的产生。的产生。l实验研究发现，接种了工程化的肿瘤细胞后，原实验研究发现，接种了工程化的肿瘤细胞后，原先已生长的亲本野生型肿瘤细胞开始消退；并且先已生长的亲本野生型肿瘤细胞开始消退；并且以后再接种野生型的肿瘤细胞也不再生长，这说以后再接种野生型的肿瘤细胞也不再生长，这说明工程化的肿瘤细胞具有典型的抗肿瘤疫苗效应。明工程化的肿瘤细胞具有典型的抗肿瘤疫苗效应。l有意义的是，有意义的是，用放射线将这种工程瘤苗杀伤死后，用放射线将这种工程瘤苗杀伤死后，仍然可以获得相同的抗肿瘤效果。仍然可以获得相同的抗肿瘤效果。252525l免疫网络学说

27、的提出免疫网络学说的提出这一学说是这一学说是JerneJerne（19721972）根据现代免疫学对）根据现代免疫学对抗体分子独特型的认识而提出的。抗体分子独特型的认识而提出的。l这一学说认为在抗原刺激发生之前，机体处于一这一学说认为在抗原刺激发生之前，机体处于一种相对的免疫稳定状态，当抗原进入机体后打破种相对的免疫稳定状态，当抗原进入机体后打破了这种平衡，导致了特异抗体分子的产生，当达了这种平衡，导致了特异抗体分子的产生，当达到一定量时将引起抗到一定量时将引起抗IgIg分子独特型的免疫应答，分子独特型的免疫应答，即抗体的产生。即抗体的产生。262626l抗体分子在识别抗原的同时，也能被其他抗

28、体分抗体分子在识别抗原的同时，也能被其他抗体分子所识别。子所识别。在同一动物体内一组抗体分子上独特在同一动物体内一组抗体分子上独特型决定簇可被另一组抗独特型抗体分子所识别。型决定簇可被另一组抗独特型抗体分子所识别。而一组淋巴细胞表面抗原受体分子亦可被另一组而一组淋巴细胞表面抗原受体分子亦可被另一组淋巴细胞表面抗独特型抗体分子所识别。这样在淋巴细胞表面抗独特型抗体分子所识别。这样在体内就形成了淋巴细胞与抗体分子所组成的网络体内就形成了淋巴细胞与抗体分子所组成的网络结构。结构。l网络学说认为：网络学说认为：这种抗体的产生在免疫应答的调这种抗体的产生在免疫应答的调节中起着重要作用。使受抗原刺激增殖的

29、克隆受节中起着重要作用。使受抗原刺激增殖的克隆受到抑制，而不至于无休止地进行增殖，藉以维持到抑制，而不至于无休止地进行增殖，藉以维持免疫应答的稳定平衡。免疫应答的稳定平衡。272727抗体药物的特异性抗体药物的特异性u特异性特异性与相关抗原的特异性结合与相关抗原的特异性结合对肿瘤等靶细胞的选择性杀伤作用对肿瘤等靶细胞的选择性杀伤作用u多样性多样性抗原的多样性抗原的多样性抗体结构的多样性抗体结构的多样性抗体活性的多样性抗体活性的多样性免疫偶联物的多样性免疫偶联物的多样性u制备时的定向性制备时的定向性针对特定的靶分子定向制备抗体药物针对特定的靶分子定向制备抗体药物根据需要选择抗体药物的根据需要选择

30、抗体药物的“效应分子效应分子”282828l单克隆抗体针对特定的单一抗原表位，具有高度单克隆抗体针对特定的单一抗原表位，具有高度的特异性，的特异性，这是抗体药物发挥治疗作用的重要基这是抗体药物发挥治疗作用的重要基础。础。l单克隆抗体技术由英国剑桥的科学家米尔斯坦单克隆抗体技术由英国剑桥的科学家米尔斯坦（MilsteinMilstein）和科勒（）和科勒（KohlerKohler）于）于19751975年首度研年首度研制。制。l单抗作为治疗剂的研究经历了比较曲折的发展过单抗作为治疗剂的研究经历了比较曲折的发展过程，上个世纪程，上个世纪 8080年代迅猛发展；年代迅猛发展；9090年代初期又一年代

31、初期又一度处于低谷；近年再度成为生物技术药物领域研度处于低谷；近年再度成为生物技术药物领域研究的热点。目前，单抗药物的品种数量位居前列。究的热点。目前，单抗药物的品种数量位居前列。292929l单抗药物具有下列重要特点：单抗药物具有下列重要特点：l其一，特异性。其一，特异性。单抗针对特定的单一抗原表位，单抗针对特定的单一抗原表位，具有高度的特异性，这是单抗药物发挥治疗作用具有高度的特异性，这是单抗药物发挥治疗作用的重要基础。对于抗肿瘤抗体药物的研究表明，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、其特异性主要表现为特异性结合、选择性杀伤、体内靶向性分布以

32、及具有更强的疗效。体内靶向性分布以及具有更强的疗效。l其二，多样性。其二，多样性。主要表现在抗原的多样性、抗体主要表现在抗原的多样性、抗体结构的多样性，作用机理的多样性等方面结构的多样性，作用机理的多样性等方面。303030l其三，制备单抗药物的定向性其三，制备单抗药物的定向性。l单抗药物的重要特点之一是可以定向制造。即根单抗药物的重要特点之一是可以定向制造。即根据需要，可以制备具有不同治疗作用的单抗药物。据需要，可以制备具有不同治疗作用的单抗药物。可以针对特定的靶分子，定向制备相应的抗体；可以针对特定的靶分子，定向制备相应的抗体；也可以根据需要选择相应的也可以根据需要选择相应的“效应分子效应

33、分子”，制备，制备相应的免疫偶联物或融合蛋白。相应的免疫偶联物或融合蛋白。313131抗体工程的发展简史抗体工程的发展简史u 多克隆抗体阶段，多克隆抗体阶段，早在早在18901890年，培林年，培林 (von(von Behring)Behring)和北里和北里(Kitasato)(Kitasato)，就在实验室制造出抗，就在实验室制造出抗白喉杆菌外毒素的血清用于治疗白喉。白喉杆菌外毒素的血清用于治疗白喉。u 19751975年年KohlerKohler和和MilsteinMilstein首次用首次用B B淋巴细胞杂交瘤技淋巴细胞杂交瘤技术制备出均一性的术制备出均一性的单克隆抗体，单克隆抗体，

34、叫细胞工程抗体。叫细胞工程抗体。u 在在8080年代初，抗体基因结构和功能的研究成果与重年代初，抗体基因结构和功能的研究成果与重组组DNADNA技术相结合，产生了技术相结合，产生了基因工程抗体基因工程抗体技术，技术，19841984年第一个基因工程抗体人鼠嵌合抗体诞生。年第一个基因工程抗体人鼠嵌合抗体诞生。u 19941994年，年，WinterWinter等人的等人的抗体库抗体库技术：噬菌体抗体库技术：噬菌体抗体库技术；核糖体展示抗体库技术。技术；核糖体展示抗体库技术。323232抗体工程发展历程抗体工程发展历程l抗体作为疾病预防、诊断和治疗的制剂已有上百年的抗体作为疾病预防、诊断和治疗的制

35、剂已有上百年的发展历史。发展历史。l早期制备抗体的方法是将某种天然抗原经各种途径免早期制备抗体的方法是将某种天然抗原经各种途径免疫动物，成熟的疫动物，成熟的 B B细胞克隆受到抗原刺激后，将抗体细胞克隆受到抗原刺激后，将抗体分泌到血清和体液中。实际上分泌到血清和体液中。实际上血清中的抗体是多种单血清中的抗体是多种单克隆抗体的混合物克隆抗体的混合物，因此称之为多克隆抗体。，因此称之为多克隆抗体。l多克隆抗体是人类有目的利用抗体第一步。多克隆抗多克隆抗体是人类有目的利用抗体第一步。多克隆抗体的不均一性，限制了对抗体结构和功能的进一步研体的不均一性，限制了对抗体结构和功能的进一步研究和应用。究和应用

36、。333333l这种单克隆抗体多是由鼠这种单克隆抗体多是由鼠 B B细胞与鼠骨髓瘤细胞细胞与鼠骨髓瘤细胞经细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌的，具有鼠源经细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌的，具有鼠源性，进入人体会引起机体的排异反应；性，进入人体会引起机体的排异反应；l完整抗体分子的分子量较大，在体内穿透血管的完整抗体分子的分子量较大，在体内穿透血管的能力较差；生产成本太高，不适合大规模工业化能力较差；生产成本太高，不适合大规模工业化生产。生产。l19751975年年KohlerKohler和和MilsteinMilstein首次用首次用 B B淋巴细胞杂交淋巴细胞杂交瘤技术制备出均一性的单克隆抗体。杂交

37、瘤单克瘤技术制备出均一性的单克隆抗体。杂交瘤单克隆抗体又称细胞工程抗体。杂交瘤技术的诞生被隆抗体又称细胞工程抗体。杂交瘤技术的诞生被认为是抗体工程发展的第一次质的飞跃，也是现认为是抗体工程发展的第一次质的飞跃，也是现代生物技术发展的一个里程碑。代生物技术发展的一个里程碑。l 343434基因工程抗体的优点：基因工程抗体的优点：l1 1通过基因工程技术的改造，可以降低甚至消除通过基因工程技术的改造，可以降低甚至消除人体对抗体的排斥反应；人体对抗体的排斥反应；2 2基因工程抗体的分子量较小，可以部分降低抗基因工程抗体的分子量较小，可以部分降低抗体的鼠源性，更有利于穿透血管壁，进入病灶的体的鼠源性，

38、更有利于穿透血管壁，进入病灶的核心部位；核心部位；3 3根据治疗的需要，制备新型抗体；根据治疗的需要，制备新型抗体；4 4可以采用原核细胞、真核细胞和植物等多种表可以采用原核细胞、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。达方式，大量表达抗体分子，大大降低生产成本。353535l自从自从19841984年第一个基因工程抗体人鼠嵌合抗体年第一个基因工程抗体人鼠嵌合抗体诞生以来，新型基因工程抗体不断出现。诞生以来，新型基因工程抗体不断出现。l如人源化抗体、单价小分子抗体（如人源化抗体、单价小分子抗体（FabFab、单链抗体、单链抗体、单域抗体、超变区多肽等）、多价小分子抗体

39、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（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）及抗体融合蛋白体、催化抗体、免疫脂质体）及抗体融合蛋白（免疫毒素、免疫粘连素）等。（免疫毒素、免疫粘连素）等。l用于构建基因工程抗体的抗体基因最初来源于用于构建基因工程抗体的抗体基因最初来源于杂杂交瘤细胞，交瘤细胞，因此同样必须经过动物免疫，细胞融因此同样必须经过动物免疫，细胞融合及克隆筛选这样一个长期、复杂的工艺流程；合及克隆筛选这样一个长期、复杂的工艺流程；仍

40、然不能制备针对稀有抗原的抗体和人源性抗体，仍然不能制备针对稀有抗原的抗体和人源性抗体，无法改善抗体的亲和力。无法改善抗体的亲和力。363636l这些缺点限制了基因工程抗体更为广泛的应用。这些缺点限制了基因工程抗体更为广泛的应用。l噬菌体抗体库是应用最为普遍的抗体库技术噬菌体抗体库是应用最为普遍的抗体库技术。采。采用噬菌体抗体库技术筛选抗体不必进行动物免疫，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、筛选全人源性抗体和易于制备稀有抗原的抗体、筛选全人源性抗体和高亲和力抗体。高亲和力抗体。373737l噬菌体抗体库技术是生命科学研究的突破性进展噬菌体抗体库技术是生命科学研究

41、的突破性进展之一，同时也将抗体工程的研究推想了一个新的之一，同时也将抗体工程的研究推想了一个新的高潮。高潮。l在噬菌体抗体库基础上，近几年又发展了在噬菌体抗体库基础上，近几年又发展了核糖体核糖体展示抗体库技术。展示抗体库技术。l利用核糖体展示技术筛选抗体的整个过程均在体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，更易于筛选高亲构建高容量、高质量的抗体库，更易于筛选高亲和力抗体和采用体外进化的方法对抗体性质进行和力抗体和采用体外进化的方法对抗体性质进行改造。核糖体展示抗体库技术代表了抗体

42、工程的改造。核糖体展示抗体库技术代表了抗体工程的未来发展趋势。未来发展趋势。38抗 体393939抗体的概念抗体的概念定义一：抗原诱导由淋巴细胞合成定义一：抗原诱导由淋巴细胞合成和分泌的，具和分泌的，具有有特殊氨基酸序列和结构的免疫球蛋白分子特殊氨基酸序列和结构的免疫球蛋白分子(lg)(lg)。定义二：能与相应抗原特异性结合的具有免疫功定义二：能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。能的球蛋白。404040人体中主要的抗体及性质人体中主要的抗体及性质 2019 by Bruce Alberts,Alexander Johnson,Julian Lewis,Martin Raff,Keit

43、h Roberts,and Peter Walter.414141抗原抗原 抗体由抗原诱导产生，抗原是抗体药物的靶分子。抗体由抗原诱导产生，抗原是抗体药物的靶分子。抗体所针对的抗原可包括：抗体所针对的抗原可包括：u 半抗原。半抗原。u 蛋白如糖蛋白或脂蛋白。蛋白如糖蛋白或脂蛋白。u 多糖如脂多糖。多糖如脂多糖。u 人体疾病相关基因及其编码的蛋白。人体疾病相关基因及其编码的蛋白。u 各种病原体如病毒、支原体、细菌、原虫、寄生虫。各种病原体如病毒、支原体、细菌、原虫、寄生虫。424242抗体的主要作用抗体的主要作用u结合抗原结合抗原u中和毒素中和毒素u促进吞噬功能促进吞噬功能434343结合抗原和

44、中和毒素结合抗原和中和毒素 2019 by Bruce Alberts,Alexander Johnson,Julian Lewis,Martin Raff,Keith Roberts,and Peter Walter.444444促进吞噬功能促进吞噬功能454545l自然界中可作为抗原的物质数不胜数，机体中可自然界中可作为抗原的物质数不胜数，机体中可产生大量的抗体来对付各种抗原，每个浆细胞每产生大量的抗体来对付各种抗原，每个浆细胞每秒钟可分泌秒钟可分泌20002000多个抗体，多个抗体，免疫蛋白占血浆总蛋免疫蛋白占血浆总蛋白的白的2020，是血液中丰度最高的蛋白。，是血液中丰度最高的蛋白。4

45、64646抗体的结构抗体的结构 2019 by Bruce Alberts,Alexander Johnson,Julian Lewis,Martin Raff,Keith Roberts,and Peter Walter.474747lLgLg分子是由二硫键连接起来的约分子是由二硫键连接起来的约4 4条（条（2 2对）多肽对）多肽链构成，长的一对称为链构成，长的一对称为重链重链H H，有，有450-570450-570个个AaAa残残基，短的一对称为基，短的一对称为轻链轻链L L，约有，约有214214个个AaAa残基。残基。484848抗体多样性抗体多样性-抗体编码基因较多抗体编码基因较多

46、Sources from Molecular Cell Biology 9.Molecular Structure of Genes and Chromosomes 9.4.Functional Rearrangements in Chromosomal DNA轻链轻链L L编码区由编码区由V V、J J和和C C区组成，其中区组成，其中V V、J J组成可变组成可变区区494949抗体多样性抗体多样性Sources from Molecular Cell Biology 9.Molecular Structure of Genes and Chromosomes 9.4.Functional

47、 Rearrangements in Chromosomal DNA重链重链H H编码区由编码区由V V、D D、J J和和C C区组成，其中区组成，其中V V、D D、J J组组成可变区成可变区505050抗体多样性抗体多样性LgLg分子氨基端分子氨基端L L链链1 12 2与与H H链的链的1 14 4区段的氨基端组区段的氨基端组成及排列顺序多变，称为可变区（成及排列顺序多变，称为可变区（V V区）。区）。LgLg分子氨基端分子氨基端L L链链1 12 2与与H H链的链的3 34 4区段的氨基端组区段的氨基端组成及排列比较恒定，称为恒定区（成及排列比较恒定，称为恒定区（C C区）。区）。

48、可变区中可变区中互补决定区互补决定区CDRCDR 具有很大的变异性，而恒具有很大的变异性，而恒定区中定区中FRFR 保守。保守。FR1FR1FR2FR2FR3FR3CDR1CDR1CDR2CDR2CDR3CDR3H2NCOOH515151抗体多样性抗体多样性Sources from Molecular Biology of the Cell V.Cells in Their Social Context 24.The Adaptive Immune System B Cells and Antibodies恒定区恒定区FR 保守保守恒定区恒定区525252抗体独特性抗体独特性l编码重链和轻链的

49、基因重排后，进行表达生成细胞编码重链和轻链的基因重排后，进行表达生成细胞表面受体并能与抗原发生作用。只有这些表面受体并能与抗原发生作用。只有这些B cell表达表达的表面的表面Lg与一个外源抗原结合后才会引发进一步的与一个外源抗原结合后才会引发进一步的反应。反应。l在这些识别过程中将在这些识别过程中将自身抗原识别掉排除自身抗原识别掉排除。识别外。识别外源抗原的源抗原的B cell被诱导增殖并分泌抗体，在此过程中，被诱导增殖并分泌抗体，在此过程中，可变的结构域可变的结构域CDR的特定部位被诱导发生随机突变，的特定部位被诱导发生随机突变，B cell在反向于那些与抗原有高亲和力的突变抗体的在反向于

50、那些与抗原有高亲和力的突变抗体的分泌。分泌。l这个过程非常高效，使免疫系统具有产生对抗任何这个过程非常高效，使免疫系统具有产生对抗任何外来分子抗体的能力。可变区这种独特的装配方式外来分子抗体的能力。可变区这种独特的装配方式叫做叫做抗体的独特性。抗体的独特性。535353抗体多样性抗体多样性u 体细胞突变，体细胞突变，B B细胞分化过程中点突变可反复进行细胞分化过程中点突变可反复进行，使分化中的，使分化中的B B细胞受抗原压力选择。细胞受抗原压力选择。u 体细胞内重组。体细胞内重组。u 基因转换。基因转换。u 核苷酸掺入。核苷酸掺入。545454 2019 by Bruce Alberts,Al