人源化抗体主要指鼠源单克隆抗体通过基因克隆及DNA重组技术等进行改造,重新表达的抗体,其大部分氨基酸序列为人源序列取代,基本保留亲本鼠单克隆抗体的亲和力和特异性,同时又降低了其异源性,有利应用于人体。然而,即使通过嵌合抗体技术把C区替换,人源化抗体V区的互补决定区(CDR)和框架区(FR)也仍有可能诱导相当强的抗体反应。因此,研究者开始着手将部分CDR和FR区也改造为人抗体序列,以便能进一步提高抗体的人源化程度,降低药物抗体反应发生的可能。经过数年的研究和改进,人们已经创建并完善了以重构抗体、表面重塑抗体、去免疫化抗体和链替换抗体等为代表的多种人源化抗体技术。

人源化抗体技术

重构抗体

重构抗体是由异源抗体中和抗原结合相关的残基与人抗体重新剪接构建的抗体,包括互补决定区移植、部分互补决定区移植和特定决定区转移。构建重构抗体的流程:①克隆分析亲本鼠单抗的V区基因,确定CDR和FR区;②通过数据库检索比对及辅助计算机分子模拟等,找出有最大同源性的人FR 区模板;③确定需要保留和改变的关键残基,经基因合成、真核表达、检测实际结合效果后,对需要保留和改变的关键残基进行相应的修正;④最终获得高亲和力的、具有与亲本鼠单抗相同抗原结合表位的人源化抗体。

表面重塑抗体

表面重塑抗体是通过对异源抗体表面氨基酸残基进行人源化改造而获得的人源化抗体。表面重塑抗体的库构建流程:①首先在结构数据库中寻找鼠源的最大同源性蛋白,利用相应的软件并采用分子三维结构分析的方式确定表面残基的位置;②在公用数据库中寻找最大同源性的人抗体序列,在相应的表面残基位置上尝试替换为相应的人抗体残基(替换中要兼顾考虑被替换残基的侧链匹配情况和与CDR是否在空间上紧邻);③确定替换后的残基种类,即可采用定点突变或基因合成等方法获得人源化后的表面重塑抗体V区基因;④克隆入相应的表达载体进行表达,并分析改造后的抗原结合情况。

去免疫化抗体

去免疫化抗体的构建与前面介绍的其他人源化抗体技术类似,其技术流程主要分为以下5个步骤:①建立亲本鼠单抗的三位结构分子模型,通常需要在最大同源性已知三维结构抗体的三维结构模型的引导下,由相应的计算机软件完成;②利用相关的公用数据库,来寻找鼠单抗序列可能的人T细胞识别表位,也允许同时通过体外试验来确定可能的人T细胞识别表位;③通过以人胚系VH和VL基因为模板并与之比对,结合已有的不破坏原抗体结构和抗原结合位点的人源化抗体改造规律,确定需要被替换的残基;④通过分子模拟检验这些被替换的残基;⑤表达改造后的抗体,并检验改造的效果。

链替换抗体

链替换抗体严格意义上属于一种全人源抗体,但由于该技术仍然需要鼠单抗为源头进行构建,因此这里将其作为一类特殊的人源化抗体进行介绍。前面介绍的重构抗体技术和表面重塑抗体技术本质上都是在异源单抗的序列中引入不同程度的人抗体序列,以期减少改造后抗体免疫原性。而链替换抗体是在定向选择技术的指导下,逐步将异源抗体的轻、重链完全替换为人抗体序列,最终获得与亲本鼠单抗识别结合同一抗原的全人抗体。

经典的链替换抗体库技术:①原始的亲本鼠单抗V区基因将被克隆并用于构建嵌合的Fab或scFv等可应用于抗体库技术的抗体;②构建含人抗体轻链的杂合型轻链抗体库;③经过筛选获得含亲本鼠单抗重链和人抗体轻链的杂合型抗体;④重链进一步被替换,构建成含人抗体重链和被选定的目标人抗体轻链的全人抗体库;⑤再经筛选过程,将得到与原亲本鼠单抗结合识别同一抗原的全人抗体基因。

人源化抗体的临床应用

1.在自身免疫性疾病方面的应用

在对自身免疫疾病的治疗中,人源化的单抗药物通过清除激活的细胞,阻滞其功能,或将升高的促炎细胞因子水平降至正常水平而抑制过度的免疫病理学反应。现有的研究表明,抗体对系统性红斑狼疮、多发性硬化、风湿性关节炎和溃疡性结肠炎都有良好的治疗效果,并且随着技术发展将会应用于更多疾病的治疗。

2.在肿瘤治疗方面的应用

一些人源化的单克隆抗体的研制,主要是针对那些与肿瘤发生、发展相关的靶分子,如治疗非霍奇金淋巴瘤的抗CD20的嵌合抗体Ritu以及针对肿瘤靶位VEGF、CD33等研发的人员化抗体。这些靶分子在正常细胞有表达,但在部分肿瘤细胞中高/低表达,因此可作为肿瘤特异的标志物。

3.在器官移植中的应用

将一些研制的人源化单抗应用于器官移植,可减轻移植后发生的排斥反应,以保护移植器官的功能,如治疗性抗体类药物抗CD3单抗即被用于心脏、肾脏和肝脏移植排斥的逆转。

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