上海市第二中学 谢宗兰 200031
摘要：单克隆抗体是一种高特异性的抗体，在医药领域有着广泛的应用。针对单克隆抗体在医药领域中存在的不足，人们利用基因工程改变抗体的结构及其性质，降低其鼠源性，减小其分子量，得到单克隆抗体的衍生产品——基因工程抗体。基因工程抗体在疗效、安全性等方面有着明显的优势和巨大的应用潜力，在临床治疗中扮演着重要角色。本文简述了单克隆抗体的特点及作用机制，并深入分析了基因工程抗体的研究进展及应用，以期为相关人员提供参考。
关键词：基因工程；抗体；研究进展；应用
1.引言
近年来，单克隆抗体技术发展十分迅猛。科学家已经成功地制备了对多种抗原（如肿瘤相关标记、病毒外壳蛋白、淋巴细胞表面糖蛋白），具有特异性的免疫球蛋白。利用带有放射性标记的抗体，我们可以得到清晰的肿瘤图像；应用基于抗体的被动免疫疗法，我们可以高效地控制病毒性疾病的进展，调节患者的免疫功能。但是，在诊断及治疗的过程中使用鼠源抗体，会带来许多安全问题。来自啮齿动物的免疫球蛋白具有很强的免疫原性，会被机体识别为免疫原，引起抗免疫球蛋白反应。在治疗一些慢性病时，需要反复输注抗体，这可能引起机体的强烈免疫反应，为患者带来更多痛苦。可以说，抗体的免疫原性极大地限制了抗体在临床中的应用[1]。
应用基因工程，可以高效地生产特异性抗体。利用细菌和哺乳动物表达系统，可以高效地产生大量的抗体以及与抗体类似分子。利用基因组或cDNA克隆，可以获得大量的可变区。利用PCR技术，科学家已经成功表达了具有鼠类可变区的大量嵌合抗体，这些鼠可变区与人类和其他物种的恒定区相连，并显示出预期的结合特异性和效应子功能。此外，基因工程抗体在体内的半衰期较短，治疗效果较好[2]。可以说，基因工程抗体的优势十分明显，其应用十分广泛。
2.抗体研究进展
2.1抗体的作用机制
首先，抗体具有中和作用，它可以使抗原失去活性，避免抗原对机体产生不良影响。其次，抗体具有示踪或导向作用。它可以与其它药物结合成为“生物导弹”，准确识别含有特定分子的细胞，实现更精准的医疗。最后，抗体具有竞争性抑制作用。抗体可以与内源或外源的抗原分子结合，避免其影响细胞的功能，达到保护细胞的目的[3]。
2.2单克隆抗体
在制备单克隆抗体时，通常将具有分泌特异性抗体能力的B细胞和具有无限繁殖能力的骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞，并在适宜条件下培养杂交瘤细胞，从中提取出所需的特异性抗体。然而，提取出的抗体可能具有一定的免疫源性，它们在进入人体后，会引发免疫反应。此外，并非所有杂交瘤细胞分泌的抗体都是高特异性的，它们可能无法与抗原分子紧密地结合。
2.3基因工程抗体
利用基因工程技术，可以改造抗体分子，提高其特异性，降低其免疫原性，使抗体的应用更加广泛。然而，虽然经历了几十年的研究，基因工程抗体仍存在着一定的不足。其主要问题在于，抗体的鼠源性强，易引发免疫反应；抗体分子过大，难以进入细胞以发挥疗效。
2.3.1降低抗体鼠源性
降低抗体的鼠源性，可以极大地提高抗体的安全性，使其应用更加广泛。近年来，各个国家和地区的科学家相互合作，共同提出了降低抗体鼠源性的多项措施。
（1）嵌合抗体
抗体分为鼠抗体可变区（简称为V区）和人抗体稳定区（简称为C区）。在V区和C区之间插入由质粒表达出的抗体，由此组成的新的抗体称为嵌合抗体。嵌合抗体由约80%的人抗体和20%的鼠抗体结合而成，这种嵌合策略大大降低了抗体的鼠源性，目前，一些嵌合抗体已经广泛应用于肿瘤靶向治疗，一些嵌合抗体尚处于临床试验阶段[4]。
（2）改型抗体
改型抗体又称人源化抗体。尽管嵌合抗体已经在很大程度上降低了抗体的鼠源性，但抗体中仍有占比约为20%的鼠源性片段，这些片段在进入机体后，可能引发免疫反应。因此，嵌合抗体的安全性仍然有一定的争议。改型抗体是一种应用基因工程技术制备的重构型抗体，这种抗体既具备鼠源性抗体的高特异性，又有人源化抗体的高亲和性，大大降低了过敏反应的发生率，应用前景十分广泛。目前，许多改型抗体已经进入一期临床试验阶段。
（3）转基因小鼠
改造小鼠的体液免疫系统，可能是降低抗体免疫原性的另一个理想策略。用人的免疫球蛋白（Ig）基因，替换小鼠的相应基因，从这种转基因小鼠中提取的重组抗体，会降低诱发免疫反应的概率。不过，由于小鼠的Ig基因很长，约为人类Ig基因的23倍，此种策略的成功率较低。在导入人类Ig基因后，多数小鼠仍然表达小鼠的Ig基因，因此，这种抗体可能含有一定的鼠源性成分，其安全性有待评估[5]。
（4）人源化小鼠
获得人源化小鼠的方法，与获得转基因小鼠的方法有一定的相似之处。由于人鼠的Ig基因差异，获得能分泌高纯度人源化抗体的人源化小鼠的难度大。在获得人源化小鼠的过程中，需要先用某种手段使小鼠的Ig基因失活，然后转入人的Ig基因，这种策略将极大地提升小鼠表达人Ig基因的概率。同时，这种策略还可以让小鼠与人类抗原发生免疫反应，从而分离出抗体。不过，这种策略对操作者有一定的要求，操作者必须将大部分人的Ig基因转入小鼠基因组，才能引起小鼠强烈的免疫反应，得到高亲和力、可重复利用的抗体。利用这一技术，人们可以有效地制备大量的高特异性和可重复使用的抗体，而且应用非常广泛。目前，科学家已经应用该技术制备出数种基因工程抗体，如IL-8、TNF-a、TL-6、GROX和CD147等[6]。
2.3.2降低抗体分子量
如何降低抗体的分子量，使其更容易地与细胞表面的分子结合或进入细胞，是一个十分重要的问题。应用基因工程技术可以准确去除不必要的片段，从而高效改造抗体分子，提高抗体的疗效。
（1）Fab片段及嵌合Fab
Fab片段包括两部分——重链(VH-CH1)和轻链(VL-CL)。嵌合Fab是指含有来自人类免疫球蛋白重链和轻链的Fab片段。Fab片段的大小仅为完整抗体的三分之一，更容易与细胞发生相互作用[7]。
（2）单链抗体
用连接肽将VH和VL连接起来，就可以得到单链抗体，其大小仅为完整抗体的六分之一。此外，与Fab片段相比，单链抗体在血清中的清除速度更快，其安全性更高。同时，单链抗体更容易进入肿瘤微循环，它可以高效地携带药物，将药物引导至恶变组织，提高化疗的疗效。
（3）单域抗体
单域抗体就是VH或VL，其分子量更小，仅为完整抗体的十二分之一。由于功能区很少，单域抗体的制备十分简便，制备成本很低。不过，单域抗体与抗原的亲和力较低，这可能会限制其应用。对单域抗体的结构进行改造，提高其特异性是未来的研究方向之一[8]。
3.基因工程抗体的应用
3.1治疗肿瘤性疾病
利用抗体的特异性，可以极大地将药物的作用范围限制在肿瘤附近，提高药物的安全性。科学家经过不懈的努力，获得了许多种类的新效能抗体。Siegall将抗Le相关糖类抗原的单链抗体BR96scFv与假单胞菌素外毒素(PE40)结合,产生了scFv-PE40融合蛋白。此种蛋白的活性非常高。而且，一些动物实验表明，这种融合蛋白可以抑制肺癌、乳腺癌的生长[9]。此外，由于此类抗体的高特异性，药物的作用范围大大缩小，剂量也可以进一步减小。小剂量的药物不易在体内蓄积，几乎不会对正常的组织及器官造成损害。
此外，也可以应用基因工程技术，构建双特异性抗体。Bakacs等人应用基因工程相关技术，制备了可以与肿瘤抗原及TCR／CD3结合的BsAb。在应用BsAb治疗肿瘤时，无需加用T细胞激活剂，就可以高效地抑制肿瘤的生长。BsAb可以识别CD3及肿瘤细胞表面的相关分子，加强T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。某些“罢工”的淋巴细胞在BsAb的刺激下可以“复工”，再次攻击肿瘤细胞，因此，BsAb的疗效十分惊人。在治疗肿瘤时，常常用BsAb来增强T细胞识别肿瘤细胞的能力，从而达到更好的疗效[10]。
构建细胞内抗体，是基因工程技术在肿瘤学中的另一重要应用。由于抗体的分子量普遍较大，大多数抗体只能作用于肿瘤细胞表面的蛋白，而不能进入到细胞内。应用基因工程技术高效地制备低分子量的抗体，可促使其顺利地进入靶细胞，抑制肿瘤的生长。这项技术在血液系统肿瘤的治疗中有着十分广泛的应用，这将为无数白血病患者带来福音。
3.2 减少器官移植的排斥反应
众所周知，慢性排斥反应可能导致移植失败。应用基因工程抗体，可以预防排斥反应。基因工程抗体主要是通过阻断抗原识别过程中的某一环节，阻止机体识别出异体器官，避免排斥反应的发生。因此，可以为需要进行骨髓移植的患者注射基因工程抗体，从而减轻排斥反应，获得更好的疗效。
3.3预防自身免疫性疾病
自身免疫疾病与体内抗体的异常增多有关。应用基因工程技术制备可与机体自身抗体发生特异性结合的抗体，适当降低自身抗体的浓度，缓解相应的症状。在治疗由蛋白糖化引起的糖尿病肾病时，可以利用抗糖化蛋白单抗，减少糖化蛋白的含量，预防糖尿病肾病的发生[11]。
3.4治疗中毒性疾病
如何降低中毒性疾病患者体内的毒素浓度，是一个十分重要的问题。基因工程抗体可以和毒素结合，形成复合物，高效地抑制毒素和受体的结合。目前研究发现，这种方法对强心苷中毒有着很好的疗效。基因工程抗体在治疗秋水仙素及抗抑郁药物中毒等疾病过程中的疗效尚在探索中。此外，还需要深入研究基因工程抗体在中毒性疾病患者体内的代谢过程，避免其引发严重的不良反应。
4结论
应用先进的基因工程技术，人们可以高效地改造抗体分子，提高其特异性及安全性。应用PCR技术，可以从特定的杂交瘤或非免疫细胞的基因库中快速克隆可变区。此外，还可以将鼠源抗体转化为人源化抗体。为了提高基因工程抗体的临床应用效果，各个国家的科学家应当相互协作，共同完善各种基因工程抗体的设计思路和研究方法，从而促进基因工程抗体的发展和应用。
参考文献
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