治療性抗體（Abs）是用于診斷和治療各種疾?。ㄈ绨┌Y、炎癥性疾病和自身免疫）定制的生物制劑，可通過與特定抗原（Ag）結合來激活或抑制與特定疾病相關的生物學過程，包括可以用來阻止癌細胞的增殖。

       迄今為止，市場上共有約711種治療性抗體，其中99種藥物已經獲得美國食品和藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐洲藥品管理局（EMA）的上市批準。由于治療性抗體具有高親和力和特異性、低免疫原性以及針對一系列生物分子的能力，新一代治療性抗體的開發(fā)也一直受到了外界的廣泛關注。

       01治療性抗體的類型

       根據抗體制造和創(chuàng)建的方式，治療性抗體可分為兩大類——多克隆抗體和單克隆抗體。

       多克隆抗體

       多克隆抗體（pAbs）是由免疫細胞的異質混合物產生的，并可直接從免疫動物的血清中獲得。因此，它們可與同一抗原的不同靶表位結合。在這種混合物中，一些抗體結合到目標靶位，而另一些抗體與脫靶表位結合，所以不同批次多克隆抗體針對同一抗原的性能將會是可變的。

       多克隆抗體的生產相 對比較廉價和快速，然而細胞一旦耗盡，同一批次的抗體就無法復制。多克隆抗體具有高度親和力、對抗體微小變化的耐受性（如輕微變性、多態(tài)性、糖基化的異質性等）以及穩(wěn)健的檢測能力，因此它們在研究和診斷中得到了廣泛的應用。

       單克隆抗體

       單克隆抗體（mAbs）則是從培養(yǎng)細胞中純化而來，因此它們可以特異性地與獨特的抗體表位結合。與多克隆抗體相比，單克隆抗體的生產成本昂貴且耗時，但它們自身也具有許多優(yōu)點，比如高特異性和可重現性。此外，單克隆抗體只要保留原始細胞系，就可以無限數量地持續(xù)生產，這些特征也使它們對治療目的非常有用。

       一個典型抗體分子的結構包括一個與免疫細胞相互作用的不可變結構域（C）和一個包含抗原結合位點的可變結構域（V）。在過去的46年里，市面上已經開發(fā)了4種類型的單抗，這些抗體的兩個結構域的組成也有所不同。據估計，在臨床應用中，小鼠單克隆抗體、嵌合單克隆抗體、人源化單克隆抗體和人類單克隆抗體，分別占所有單克隆抗體份額的2.8%、12.5%、34.7%和51%。人類和人源化單克隆抗體由于其具有低免疫原性和高耐受性，在當前被更頻繁地用于臨床治療。

       表：不同類型單克隆抗體的組成

       02治療性抗體的應用

       目前，治療性抗體主要被用作研究試劑、診斷工具和生物制藥。

       免疫分析

       免疫分析是一種使用抗體來檢測分子（蛋白質、激素、藥物等）的生化測試和診斷方法，即通過目標分子中的抗原與其抗體之間的結合的方式進行定量試驗。多克隆抗體和單克隆抗體都可被用于免疫分析。常用于診斷的免疫分析方法有以下幾種。

       （1）ELISA：是一種使用酶偶聯抗體來檢測目標分子的定量試驗，可用于診斷多種傳染病，如艾滋病。

       （2）LFT：是一種定性測試，通常是在一條紙上包含不同顏色的珠偶聯抗體。研究樣本被加載在條帶的一端，橫向流動直到它到達抗體端。該方法可用于診斷傳染?。ㄈ鏑ovid-19新冠肺炎），不過最常見的LFT檢測用途是家庭自用型妊娠測試。

       （3）Westernblot：是一種基于凝膠電泳分離蛋白質和使用特異性偶聯抗體半定量檢測手段。它被廣泛應用于研究中，也是一種有效的早期診斷工具。然而，由于它的制造是一個精密、昂貴且耗時的過程，因此該方法在醫(yī)療保健中的應用并不廣泛。

       （4）流式細胞術：用于分離和表征一個群體中存在的不同細胞類型。用特定的熒光共聯抗體，標記不同類型的細胞，然后用激光束分離。該方法被用于癌癥診斷，以檢測患者體內是否存在腫瘤細胞。

       腫瘤

       目前，在FDA和EMA批準的所有單克隆抗體中，有44%用于治療不同類型的癌癥。單克隆抗體可以通過不同的機制誘導癌細胞死亡，包括中和、抗體依賴的細胞介導的細胞**（ADDC）和補體依賴的細胞**（CDC）。此外，單克隆抗體還可以偶聯到**同位素、毒素、藥物、細胞因子或脂質體上，從而使細胞**藥物能夠以局部濃度更高的方式傳遞到受影響的組織，而不會對正常細胞造成損傷。

       最近，雙特異性抗體在臨床和臨床前發(fā)展中，也顯示出了巨大的前景。它們具有一個靶向腫瘤相關抗原結合位點和另一個與免疫細胞受體結合的位點，從而使得免疫細胞能夠靠近腫瘤細胞，確保免疫反應集中在病變組織位點。

       炎癥和自身免疫性疾病

       治療性單克隆抗體也可用于治療炎癥和自身免疫性疾病，包括克羅恩病、類風濕性關節(jié)炎、哮喘、多發(fā)性硬化癥、牛皮癬、系統性紅斑狼瘡和1型糖尿病等。到目前為止，FDA和EMA批準的所有單克隆抗體中，有36%用于治療不同類型的炎癥和自身免疫性疾病。單克隆抗體被設計成可結合和中和促炎因子（如腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素受體、整合素、細胞因子和抗原），并防止它們加劇炎癥或免疫反應。

       然而，大多數炎癥性和自身免疫性疾病的病因是復雜的、尚不清楚的。目前針對這些疾病的藥物和生物制藥大多是廣泛作用和起效的，而且不具有疾病特異性，因此該療法會造成一些不良副作用（如感染和腫瘤增殖）。對這些疾病背后復雜的細胞和分子機制的進一步研究，將有助于設計更好的治療性抗體。

       傳染病

       抗體用于治療傳染病開始于120多年前，當時使用了來自免疫動物的血清。雖然高特異性使它們成為對許多傳染病有價值的治療選擇，但抗體生產成本昂貴，市場相 對較小。因此，獲得更便宜的療法（如抗病毒 藥物或抗生素）阻礙了它們在這一領域的擴張。

       盡管如此，仍有7種單克隆抗體已經獲得了FDA和EMA的批準，1種用于治療艾滋病毒，2種用于治療吸入性炭疽，1種用于預防呼吸道合胞病毒，1種用于預防艱難梭菌感染，2種用于治療埃博拉病毒感染。此類抗體占監(jiān)管機構批準的所有抗體的5.6%。

       圖為FDA和EMA批準的不同治療領域單克隆抗體（截至2021年8月）

       03抗體工程技術

       小鼠單克隆抗體

       治療性單克隆抗體的時代始于1975年，當時科勒和米爾斯坦開發(fā)了雜交瘤技術。雜交瘤是由免疫B細胞和癌癥（骨髓瘤）細胞融合形成的永生化B細胞。1986年，使用該技術生產的第一個治療性抗體Orthoclone OKT3（莫羅諾馬抗-cd3），被批準用于器官移植。不幸的是，受高免疫原性的影響，隨后該療法被停用了。

       嵌合體單克隆抗體

       1984年，莫里森和他的同事們使用重組DNA技術開發(fā)了一種小鼠-人嵌合單抗。

       1994年，第一個嵌合治療性抗體ReoPro（阿昔昔單抗）被批準為血小板聚集抑制劑。

       人造單克隆抗體

       與此同時，科學家們正在進一步開發(fā)人源化抗體來克服免疫原性反應。1986年，Jones和他的同事成功地將抗體的抗原結合位點（稱為互補決定區(qū)域或CDR），從小鼠抗體中移植到人類抗體的相應區(qū)域。這樣，他們將抗體的人源化比例提高到85%至90%，并進一步降低了免疫原性。1997年，首 個人源化治療性抗體Zenapax（達利珠單抗）被批準用于器官移植。

       人類單克隆抗體

       完全人源化的單克隆抗體的開發(fā)采用了兩種不同的技術。

       第一種技術是一種被稱為噬菌體顯示的體外篩選技術，是由溫特及其同事于1990年開發(fā)的。通過將人類基因整合到噬菌體（一種感染細菌的病毒）中，這項技術使研究人員能夠選擇幾乎具有任何特異性的單克隆抗體。第一個使用噬菌體顯示的治療性人單抗于2002年獲得批準，Humira（阿達木單抗）用于自身免疫性疾病的治療。

       第二種技術是由格林和他的同事在1994年開發(fā)的技術，涉及創(chuàng)建表達人類抗體庫的轉基因小鼠。第一個來自轉基因人源化小鼠的治療性單抗于2006年獲得批準，Vectibix（帕尼單抗）用于治療轉移性結直腸癌。該技術的一個缺點是，由于抗原加工和受到B細胞調控的小鼠遺傳因素影像，獲得的單克隆抗體可能不如人類中自然產生的抗體特異性。為了克服這個問題，研究者們使用完整的人類免疫系統創(chuàng)造的工程單克隆抗體，設計了新的方法。這些技術包括人類雜交瘤技術和通過EB病毒轉化而實現的人類B細胞的永生化。然而，這些方法通常不適合篩選大型抗體庫。

       雙特異性抗體

       雙特異性抗體被設計成可結合兩個目標靶點，因此可以發(fā)揮兩種不同的功能。第一個雙特異性抗體是由尼森諾夫和他的同事在1960年開發(fā)的。不過直到2009年，雙特異性抗體Removab（卡圖馬索馬抗）才在歐洲被批準用于治療惡性腹水的實體腫瘤患者。由于商業(yè)原因，它最近被從市場上撤出了。2014年，另一種雙特異性抗體Blincyto（blinatumomab）被FDA批準用于急性淋巴細胞白血病的治療。

       納米體

       納米體又稱單結構域抗體，是來自駱駝和鯊魚的小單鏈抗體。納米體比抗體更小、更穩(wěn)定，生產起來更簡單、更便宜。2019年，第一個治療性納米體Cablivi（卡普利珠單抗-yhdp）被批準用于治療血栓性血小板減少性紫癜。合成納米體（合成體）目前正在開發(fā)中，預計可用于治療Covid-19患者。

       04單克隆抗體抗體生產技術

       雜交瘤技術

       雜交瘤的產生始于動物對特定抗體的免疫，接下來進一步收集這些B細胞并與一個永生化的細胞系（通常是骨髓瘤細胞）融合。這些雜交細胞經過篩選和選擇，可以產生獨特單抗的體外雜交瘤。如果細胞的供體來自小鼠，該技術可以產生小鼠、嵌合和人源化單克隆抗體；如果細胞的供體來自表達人類基因的轉基因小鼠或人類受試者，則可以產生人類單克隆抗體。

       噬菌體展示技術

       這項技術從人類血液中分離B細胞開始，接下來用PCR擴增抗體編碼的基因，并插入到噬菌體的外殼蛋白基因中。這些基因工程噬菌體在其表面顯示外來蛋白抗原，用于感染細菌進行繁殖。通過這種方式，就可以創(chuàng)建顯示不同單克隆抗體的大型噬菌體庫。隨后對細胞進行篩選，并使用特定的抗原分離抗體。這種技術有可能產生任何類型的抗體，包括不能用于動物免疫的有毒物質。近年來，研究界已經在此基礎上建立了其他類似的顯示系統。

       （1）細菌展示技術：可以依賴于候選抗體與細菌細胞表面蛋白的基因融合。該系統的一個優(yōu)點是增長速度快，處理容易和成本高效。然而，由于轉化效率低，阻礙了其廣泛的適用性。

       （2）酵母菌展示技術：可以依賴于候選抗體與酵母細胞表面蛋白的基因融合。該系統與熒光激活細胞分選（FACS）兼容，允許對候選庫進行實時分析。然而，這些庫往往比其他顯示技術規(guī)模更小。

       （3）哺乳動物展示技術：包括使用復雜的基因工程工具，如CRISPR/Cas9或轉座子技術，用編碼候選抗體的質粒轉染哺乳動物細胞。流式細胞儀也可以對細胞庫進行實時分析。該系統的一個優(yōu)點是，分泌的抗體含有人類PTMs，從而最 大限度地減少了潛在的免疫原性問題。然而，該技術的一個限制是，與其他展示系統相比，細胞增長速度較慢。

       （4）核糖體展示技術：是一種無細胞的體外技術，包括使用細胞提取物（原核生物或真核生物）翻譯候選抗體的mRNA。在翻譯過程中，mRNA保持附著在核糖體上的狀態(tài)，而目標蛋白質則相 對突出并折疊。然后再使用固定化抗原選擇mRNA-核糖體-抗體復合物。經過選擇后，仍然附著在復合物上的mRNA被逆轉錄回cDNA并開始擴增。這種技術的一個優(yōu)點是不受宿主的轉換效率的限制，允許生成和篩選更大的庫。

       在上述展示技術獲得的所有單克隆抗體中，噬菌體展示技術仍然是主要的方法。與此同時，使用其他顯示方法發(fā)現的幾種單克隆抗體也正在臨床試驗中。2018年，第一個通過酵母展示技術獲得的單抗在中國內地被批準用于治療霍奇金淋巴瘤。

       基因工程細胞培養(yǎng)技術

       在過去的幾十年里，細胞培養(yǎng)技術也取得了顯著的進步，今天大多數治療性抗體都是使用基因工程的永生化細胞系生產和穩(wěn)定表達人類抗體基因，而這其中，雷子中國倉鼠卵巢CHO細胞系是最常用的。然而，使用非人類細胞系的一個問題是，重組抗體將包含可能具有潛在免疫原性的非人源PTMs。這就是為什么使用人類細胞系現在正成為研發(fā)的重點，目的就是要克服這種缺陷。

       表：不同技術生產單克隆抗體的優(yōu)劣比較

       05治療性抗體的未來及挑戰(zhàn)

       自35年前第一個治療性單抗獲得批準以來，單抗的開發(fā)經歷了前所未有的增長。目前，治療性抗體已經成為生物制藥市場的主導力量。2020年，全球單抗市場規(guī)模估計為1435億美元，預計2028年將增長到4518.9億美元，復合年增長率高達14.1%。

       然而，治療性抗體的研發(fā)和制造仍然是一個漫長、困難和昂貴的過程。該領域目前必須克服的一些挑戰(zhàn)，并且需要以較低的成本，大量生產穩(wěn)定的抗體產品。目前，制藥廠商也正在加強穩(wěn)定性和發(fā)展更好更靈活的技術方面做出巨大努力。盡管存在諸多挑戰(zhàn)，在可預見的未來，治療性抗體一定將繼續(xù)保持一種主導的治療方式和市場地位。