治疗性抗体：它经过了怎样的改造

如今，美国和欧洲已有40多种治疗性抗体被批准用于临床用途，也证明了它在癌症、自身免疫、移植及其他适应症上的价值。其中，绝大多数是单特异性的全长IgG1抗体。不过，至少有100多种双特异性的抗体正处于临床前和临床开发中。

在开发抗体时，不仅仅要确保它与目标之间有着最高的亲和力。其他一些因素也十分关键，包括抗体能够引起免疫应答，避免脱靶效应等。在此，我们看看抗体经过了哪些改造，才能应用于临床。

什么是抗体？

这个大家都清楚，典型的IgG抗体是Y型结构，由两条臂（Fab区）和底部（Fc区）组成。IgG包括四条氨基酸链，一对相同的重链，从底部一直延伸到两条臂；一对相同的轻链，每条臂上一个。互补决定区（CDR）在两条臂的前端；它们负责识别并结合抗原。两个CDR识别相同的抗原，这使得抗体是二价、单特异性的。

Fc区可结合自然杀伤（NK）细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞及免疫系统中其他细胞上的Fc受体。反过来，这种结合又负责诱导吞噬、细胞因子释放、抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）及其他下游效应。类似地，Fc区与特定Fc受体（FcRn）的结合保护IgG免受降解，从而延长了抗体的半衰期。

人源化改造

通常，研究用的单克隆抗体是用抗原注射小鼠而制成的。人们收集产生抗体的细胞，与骨髓瘤细胞融合来形成杂交瘤，并筛选抗体对抗原的识别程度。然而，这样的抗体若用于治疗，将会被人类免疫系统认为是外源蛋白。

“我们对药物抗体产生自身的抗体，因此药物的浓度必须降低，”Bramhill生物咨询公司的创始人David Bramhill解释道。“目前市场上只有三个是纯粹的小鼠抗体。”大多数的治疗性抗体是“嵌合”或“人源”的，这意味着小鼠Fab的可变区（或CDR）被克隆到人抗体的骨架上，或序列经过改变，使其不被人类免疫系统拒绝。

不过，这种方法的缺点是绝大多数的抗体都经过中枢耐受（central tolerance）的过程，即动物识别并去除自身反应性的抗体。“如果你比较人和小鼠的蛋白，你会发现重要区域往往是同源的。因此你可能会失去大量在治疗上有效的抗原表位，”Innovative Targeting Solutions（ITS）的首席科学官Paul Kang指出。

ITS使用一种系统来生产抗体，其中所有的遗传元件都经过人胚胎肾细胞（HEK）的改造。“我们扩增细胞，诱导重组，这样每个细胞都经历独特的V(D)J重组反应，表面展示抗体，就像在体内发生的一样，”Kang说。这就产生了数十亿个细胞，每个表达独特的抗体，而不经过中枢耐受。

如今，人们也选择利用强大而高效的分子克隆方法，来始终如一地产生完全人源化的治疗性抗体。“以我的经验，生产治疗用的候选抗体的主要方法是基于人合成抗体库和体外筛选，通过噬菌体展示、酵母展示或核糖体展示，”GE Healthcare生命科学业务部的研究工程师Daniel Ivansson指出。

另一个选择是利用改造的小鼠，比如制药公司Regeneron提供的那些，它们的免疫球蛋白编码序列已被替换成人的序列。“你免疫动物，而它将会产生完全人源化的抗体，”Bramhill谈道。

讲究还不少

如今，抗体改造中还有一个概念：可开发性（Developability），意思是它们不仅有着适当的生物特性组合，还要是可制造的。那些可能使抗体在制造过程中被氧化或糖基化的残基应被去除。这些抗体经过设计，使其稳定性更好、折叠更好，以及产量更高。利用补料分批培养，产量一般在2-5 g/L。

抗体中可以改造的部分是Fc区。四种IgG亚型都与不同的Fc γ受体有着不同的相互作用，具有激活和抑制这些受体功能的能力。研究人员正在尝试交换或突变这些区域的某个部分。同样地，通过改造与FcRn相互作用的区域，可调整抗体的再利用。

一些肿瘤和病原体可产生蛋白酶，切割抗体的铰链结构，使得它不太能诱导ADCC或补体级联。因此，需要修饰抗肿瘤或抗细菌抗体的这个区域，让它不容易被蛋白水解，Bramhill谈道。

当然，治疗性的亲和试剂也不必是标准的IgG。目前，至少有三个Fab片段获得了授权。它们能够阻断受体，但不引起与Fc相关的效应功能。在一种方案中，Fab2片段（两个Fab区被化学连接，而没有Fc）可用于交联目标。两个Fab区不需要识别相同的表位。这种双特异性的抗体可同时识别肿瘤相关抗原和T细胞受体。另外，还可以再添加抗原识别结构域，使其成为三价抗体。

人们需要靶定的目标有很多。“关键是找到奇妙的‘最佳组合’”，Kang说道。药物、单和双特异性抗体以及效应功能的组合真的是具体问题具体分析的，情况各不相同。

（作者：Josh P. Roberts / 生物通编译）