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第四章 抗体制药

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第四章 抗体制药. 第一节 概 述. 一、抗体治疗发展过程 二、抗体的定义 三、抗体的基本结构 四、抗体的分类 五、抗体的生物学功能 六、抗体的治疗机制. 一、抗体治疗发展过程 1890 年 Behring 和北里柴三郎等人用白喉毒素免疫动物发现了动物血清中有一种能中和毒素毒性作用的物质,称之为抗毒素,并建立了血清疗法,开抗体制药之先河。. 抗体治疗在 20 世纪 20 年代末及 30 年代初达到全盛时 期,有一系列的抗血清制剂用于治疗肺炎球菌肺炎,脑 膜炎双球菌性脑膜炎,白喉,猩红热,麻疹等。大多数 - PowerPoint PPT Presentation

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第四章 抗体制药

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第一节 概 述

一、抗体治疗发展过程二、抗体的定义三、抗体的基本结构四、抗体的分类五、抗体的生物学功能六、抗体的治疗机制

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一、抗体治疗发展过程

1890 年 Behring 和北里柴三郎等人用白喉毒素免疫动物发现了动物血清中有一种能中和毒素毒性作用的物质,

称之为抗毒素,并建立了血清疗法,开抗体制药之先河。

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抗体治疗在 20 世纪 20 年代末及 30 年代初达到全盛

期,有一系列的抗血清制剂用于治疗肺炎球菌肺炎,脑

膜炎双球菌性脑膜炎,白喉,猩红热,麻疹等。大多数

抗体制剂来源于兔和马的免疫血清,因此被动的抗体治

疗又称为血清治疗。

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虽然血清治疗在临床上的疗效是肯定的,但异源血清的应用可引起严重的毒副作用,包括急性和迟发性过敏反应,其它一些问题的存在也阻碍了血清治疗的应用,如:① 抗血清是多种抗体的混合物,含有其他无关的免疫球蛋

白,与其他抗原有交叉反应,特异性及重复性差;② 只在感染的早期有效;③ 需静脉注射;④ 难以确定用药剂量;⑤ 价格昂贵;⑥ 血清的治疗效果依感染的病原体不同而异,如对肺炎球菌

肺炎的治疗效果相当好,但对肺结核的治疗效果则相反。

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1935 年后磺胺、青霉素等抗生素的出现,很快替代了大部分细菌感染的血清治疗。但血清治疗并没有被完全摒 弃,因为在无药可医的病情下仍需依赖某些抗体制剂:抗体制剂继续用于毒素介导的疾病,如破伤风、波特淋菌中毒和白喉等,对付毒虫咬伤抗毒素仍是首选药物。然而,相对于 20 世纪初的显赫,在 20 世纪中叶抗体治疗的地位已大大削弱了。

1940 年至 1980 年抗体的生产和纯化技术显著提高,抗体制剂更适于静脉注射,并证实人免疫球蛋白制剂

可减少丙种球蛋白缺乏症患儿的感染。

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1975 年杂交瘤技术的创立给抗体的研究及应用带来了

突破。单克隆抗体作为临床诊断、治疗、预防以及基础理

论研究(如纯化蛋白、免疫沉淀、免疫细胞化学等)的新

型制剂,已日益显示出重要的作用和广阔的应用前景,以

单克隆技术为主要产品的生物技术已成为具有巨大市场潜

力的新兴产业部门。

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但由于目前难以获得大批量的人类杂交瘤抗体,使用于临床包括体内诊断(如标记放射性核素的抗肿瘤单抗用于恶性肿瘤的术前定位及术后追综观察)及体内治疗(如抑制移植排斥反应、抗肿瘤、抗感染等)的单抗大多来源于小鼠和大鼠。在人体内使用鼠源单抗,会被作为外源性

蛋白抗原而产生人抗鼠免疫球蛋白( human anti-murine

antibodies, HAMA)。

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病人接受小鼠单抗后,一般在两周左右就会产生

HAMA, 后者会迅速清除由静脉注入人血液中的小鼠单抗,妨碍小鼠单抗与抗原或靶细胞的结合,从而降低单抗的治疗效应。更为重要的是, HAMA 可在人体内与小鼠单抗结合产生类似血清病的变态反应,并对

清除抗体的器官产生毒性损害,因而限制了鼠源性单抗在临床上的反复长期使用。

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自 20 世纪 80 年代以来,随着分子生物学的发展,许多学者将制备单抗的细胞工程技术与生产重组分子的基因工程和蛋白质工程技术相结合,试图改造小鼠单抗,使之人源化,基因工程抗体从此诞生。其构建灵活,既能通过减少抗体中的鼠源成分降低免疫原性,延长其在人体内的半衰期,又可将抗体的部分片段与无关序列相连接或被其它功能性分子所取代,使抗体除了与抗原结合,还能发挥其

它效应。 基因工程抗体制备技术已逐渐从实验室走向临床,并在

多种疾病的治疗方面展示了光辉的前景。

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二、抗体( antibody, Ab)的定义

抗体是机体免疫细胞被抗原激活后,由分化成熟的终末 B 细胞—浆细胞合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。

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丙种球蛋白

免疫球蛋白

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三、抗体分子的基本结构

1.四肽链结构:

所有抗体分子单体的基本结构均由 4 条肽链组成,包括 2

条 完 全 相 同 的 重 链 ( heavy

chain, H 链)和 2 条完全相同的 轻 链 ( light chain,L 链 ) ,轻链与重链间及 2 条重链间以二硫键相连,形成一“ Y” 字型结构。完整抗体的相对分子质量约为 150kDa 。

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2.可变区与恒定区: 重链及轻链 N端部分的氨基酸组成及排列变化多端,称为抗体可变区(约占重链 1/4 ~ 1/5

及轻链 1/2)( variable

region , V区); V区以外的结构氨基酸组成、数量、排列则相对恒定,称为抗体的恒定区( constant region, C区) ,该区主要发挥抗体分子的相应功能。

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3.超变区与框架区:

V区中某些特异位置上的氨基酸残基随抗体特异性不同而出现极大的变异,这些区域称为超变区 (hypervariable region, HV)或互补决 定区( complementarity determining region, CDR ) , 是 V区中特异结合抗原的部位。

V 区中 CDR 以外的部分称为框架区( frame-work region,F

R ) ,FR区为 β片层结构,氨基酸组成相对保守,不与抗原分子直接结合,但对维持 CDR 的空间构型起着极为重要的作用。

重链、轻链上各有 3 对 CDR(CDR1 、 CDR2 、 CDR3), 每个CDR长 约 5 ~ 16个氨基酸。

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抗体结构示意图

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4.铰链区:

Y形分子两臂和主干之间的区域称为铰链区。此区含有大量脯氨酸和二硫键,富有弹性,通过变构能与不同距离的抗原决定簇结合。此外,该区对木瓜蛋白酶和胃蛋白酶敏感,经酶水解处理后可使 Ig从该区断裂为几个不同的片断。

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5.功能区: 免疫球蛋白分子每条多肽链可折叠为几个球状结构域,每个结构域包含约 110 个氨基酸残基。这些球形结构域具有不同的生物学功能,称为 Ig 的功能区。轻链V 区和 C 区各有一个结构域;重链的 V区也有一个结构域,但 C区则包含 3 ~ 4个结构域, IgG 、IgA 、 IgD 的 C 区各有 3 个结构域 , 这 些 结 构 域 分 别 称 为CH1 、 CH2 、 CH3 ; IgM 和IgE 的 C 区有 4 个结 构域,比IgG 多一个 CH4 。

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功能区的主要作用:

( 1 ) VH 和 VL 是抗原特异性结合部位; ( 2 ) CH1 ~ 3 和 CL 为 Ig遗传标志所在; ( 3 ) IgG 的 CH2 和 IgM 的 CH3参与激活补体系统; ( 4 ) IgG 的 CH3 和 IgE 的 CH4 能与多种免疫细胞的

相应受体结合,由此可进一步介导免疫细胞的生物学活性; ( 5 ) IgG 的 CH2+CH3还具有介导 IgG通过胎盘的特

性。

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四、抗体的分类:1.根据免疫球蛋白 C区氨基酸的组成和排列顺序

的差异,将免疫球蛋白命名为IgG 、 IgA 、 IgM 、 IgD 、 IgE 。

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( 1)多克隆抗体( PcAb) 抗原分子通常具有多个抗原决定簇,动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的 B 细胞发生免疫应答,因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体,这些由不同 B 细胞克隆产生的抗体,称为多克隆抗体 (polyclonal antibody,

PcAb) 。

2.根据抗体制备的原理和方法不同,将抗体分为 多克隆抗体、单克隆抗体及基因工程抗体。

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( 2)单克隆抗体(McAb)

由单一克隆 B 细胞克隆产生的,针对一个抗原决定簇的抗体称为单克隆抗体。单克隆抗体是结构和特异性完全相同的高纯度抗体。具有高度特异性。每种单克隆抗体的类、亚类、型及亲和力完全相同, 具有高度均一性。

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( 3)基因工程抗体

①鼠单克隆抗体的人源化

人-鼠嵌合体 改型抗体②小分子抗体 Fab 抗体 单链抗体 单域抗体 超变区多肽

③特殊类型的基因工程抗体 双功能抗体 免疫粘连素 催化抗体④ 人源化抗体

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五、抗体分子的生物学功能 抗体分子上含有多个功能区,抗体分子的各个功能区分别发挥不

同的生物学效应。

特异性结合抗原 , 活化补体 , 结合 Fc受体 ,通过胎盘。这种特异性是由 V区(尤其是 V区中超变区)的空间构型决定的,是可逆的,并受到 pH 、温度和电解质浓度的影响。

在人类, IgG 是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的 Ig ,是一种重要的自然被动免疫,对于新生儿抗感染有重要作用。

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六、抗体治疗的机制 1.阻断和中和作用;

2. 免疫效应机制;

3. 信号传导;

4. 免疫调节;

5. 靶向作用;

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1. 阻断和中和作用

抗体分子与抗原结合后阻断或中和靶分子的生物学活性是产生治疗效果的重要机制,在抑制同种免疫反应(抗移植排斥 ) 、治疗自身免疫性疾病及抗感染等方面均有成功的作用。如:

( 1 )抗 TNF-a( 肿瘤坏死因子 ) ,人-鼠嵌合抗体 Remicade, 用于治疗炎症性疾病、类风湿关节炎;通过与 TNF-a 结合,阻断其诱发 病理性炎症;

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( 2 )抗 CD3 、 CD25 ( IL-2受体) 阻断免疫应答,抑制同种抑制排斥反应;

( 3 ) Synagis:( 是一种人源化的单克隆抗体,于 1998 年获 FDA

批准用于防止呼吸道合胞病毒( RSV)感染高危婴幼儿因 RSV 而

引起的严重下呼吸道疾病 ) 用于呼吸道合胞病毒感染;

( 4)中和毒素:破伤风毒素、白喉毒素、肉毒杆菌毒素及蛇毒的多克隆抗体。

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2. 免疫效应机制 抗体 Fc 段 ( 相当于两条重链的 CH2 和

CH3 )所介导的生物效应功能是抗体提供免疫保护的重要机制,目前认为,这些效应机制在抗体对恶性肿瘤的治疗作用也有重要作用。当抗体与肿瘤细胞结合后,可激活补体系统裂解靶细胞杀伤靶细胞。

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3. 信号传导 抗体与细胞膜抗原结合后所诱发的信号传导的改变

在肿瘤治疗中有重要作用。

如抗 HER2单抗可促进细胞内蛋白质酪氨酸的磷酸

化、引起多种蛋白质激酶活性的变化等。(人表皮生长

因子受体 -2(HER2) 是乳腺癌的愈后重要判断因子 )

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4. 免疫调节

在肿瘤治疗中,有一类抗体并不通过直接与瘤细胞结合起到治疗作用,而是通过对免疫系统的调节,激发宿主主动抗肿瘤免疫,到达治疗效果。

一些与免疫系统关键分子相互作用的抗体,可以增强机体的免疫应答能力,使原来较弱的、无效的抗肿瘤免疫反应得到有效的提高,对机体提供免疫保护。

如抗 CD40 抗体:引起 APC表面 CD40 分子的交联,激活 APC

( 抗原提呈细胞 ), 提高其对肿瘤抗原的加工处理能力。 (CD 分子指的是与人类细胞发育、分化、活化有关的膜抗原 )

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5. 靶向作用 天然不加修饰的单抗可以通过上述几种机制发挥

治疗作用,但在许多情况下,尤其是实体恶性肿瘤,其效果不甚理想。可以利用抗体的特异性结合活性,将细胞杀伤性物质选择性导向肿瘤部位。

如:放射性核素、化疗药物、毒素等。

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第二节 单克隆抗体

单克隆抗体是针对一个抗原决定簇、由单一 B 淋巴细

胞克隆产生的抗体;单克隆抗体的结构和特异性完全相

同。

在体外将抗体产生细胞与具有无限增殖能力的骨髓瘤

细胞相融合,通过有限稀释法及克隆化使杂交瘤细胞成为

纯一的单克隆细胞系而获得单克隆抗体。

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一、单克隆抗体的制备原理: ( B 细胞杂交瘤技术) 1. 细胞融合

将免疫小鼠脾细胞中的 B 细胞与小鼠骨髓瘤细胞混合后融合,形成具有 5 种细胞成分的细胞混合体。其中包括未融合的骨髓瘤细胞和未融合的小鼠脾细胞,还有3 种杂 交细胞分别是脾细胞与脾细胞的融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞的融合,以及 B 细胞与骨髓瘤细胞的融合,只有 B 细胞与骨髓瘤细胞融合细胞才有可能形成分泌特异性抗体的杂交细胞。

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要从这些细胞中筛选出 B 细胞与骨髓瘤细胞的杂交细胞,需用 HAT培养液进行选择性培养。 (HAT

系次黄嘌呤( hypoxantin)、氨基蝶呤( aminopterin)和胸腺嘧啶脱氧核苷( thymidin)三种物质各英文首字之缀列, HAT培养基也就是指含有这三种物质的细胞培养基 ) 。

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2. HAT 选择培养

是根据次黄嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸生物合成途径设计的。通常细胞 DNA 的生物合成有两条途径,一条为主要生物合成途径,是利用氨基酸和一些小分子化合物合成核苷酸,进而合成 DNA 。在这条合成途径中叶酸衍生物是不可缺少的中间体,它参与嘌呤环和胸腺嘧啶甲基的生物合成。

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氨基喋呤是一种叶酸拮抗剂,可以阻断 DNA 生物合成的主要途径,在 HAT 选择培养基中含有氨基喋呤,因此在 HAT培养液中细胞的 DNA 合成主要途径被阻断,需要利用另一条途径,即补救途径来合成 DNA 。

利用补救途径合成 DNA 需依赖次黄嘌呤( H)、胸腺嘧啶脱氧核苷( T)等 DNA前体的存在,而且细胞内要有次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( HGPRT酶)和胸腺嘧啶核苷激酶( TK),若缺乏其中一种酶,该补救途径便不能发挥作用。

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制备杂交瘤用的骨髓瘤细胞为 HGPRT缺陷型细胞,HAT 选择性培养基能抑制融合体系中未融合的骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞形成的融合细胞。另外两类细胞(未融合的脾细胞及脾细胞与脾细胞的融合细胞)由于正常的淋巴细胞在体外培养不能长期存活( 2 ~ 4周)和增殖,因此不需对其进行特殊的选择和清除,也不会干扰杂交瘤细胞的生长,因此只有 B 细胞与骨髓瘤细胞形成的杂交瘤才能在 HAT 选择培养液中生长增殖,因为脾细胞补充了骨髓瘤细胞的 HGPRT缺陷。

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二、单克隆抗体的制备方法:

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1. 抗原与动物免疫

( 1)抗原:

A. 可溶性抗原:蛋白质、碳水化合物、核酸;

B.颗粒性抗原: 病毒、细菌、细胞;

( 2)动物的选择:

一般采用与骨髓瘤供体同一品系的动物进行免疫。目前常用的骨髓瘤细胞系多来自 BALB / c小鼠和Lou 大鼠,因此免疫动物也多采用相应的品系,最常用的也是 BALB / c小鼠。

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( 3)免疫方法(体内免疫法 , 体外免疫法)

体内免疫法:

适用于免疫原性强、抗原量较多时应用,一般用 8 ~

12周龄的雌性鼠。颗粒性抗原如(细菌、细胞抗原)的免疫原性强,可不加佐剂,直接注入腹腔 107个细胞进行初次免疫,间隔 1 ~ 3周,再追加免疫 1 ~ 2次。

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可溶性抗原则按每只小鼠 l0 ~ 100μg 抗原与福氏完全佐剂等量混合后注入腹腔内、皮下,进行初次免疫,间隔 2 ~ 4周,再用不完全福氏佐剂的原抗原追加免疫 l ~2次。一般在采集脾细胞前 3日由静脉注射最后一次抗原,其目的是使对应的 B 淋巴细胞克隆受到可靠的最大限度的刺激,使其迅速地增殖分裂,因为细胞融合后增殖最好的细胞是迅速分裂的细胞。在免疫后第三天淋巴细胞的增殖率最高,由静脉注射就是为了提高抗原浓度,刺激更多的B 细胞。

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有人主张采用脾内免疫法,即在麻醉条件下直接把 0.1 ~ 0.2ml 的抗原注入脾脏进行免疫。脾内免疫法可提高小鼠对抗原的免疫反应性,节省抗原用量,细胞抗原只需 105个左右,可溶性抗原只需 10μg左右。但多数人认为脾内免疫属初次免疫应答,产生 IgM 类抗体居多,故主张在常规免疫的基础上用脾内免疫法做追加免疫为佳。

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体外免疫法: 用于不能采用体内免疫法的情况下,如制备人源性单 克隆抗体,或者抗原的免疫原性极弱且能引起免疫抑制时使用。体外免疫法的优点很多,所需抗原量少,一般只需几个 μg ,免疫期又短,仅 4 ~ 5天,干扰因素又少,已成功制备出针对多种抗原的单克隆抗体,但融合后产生的杂交瘤细胞株不够稳定。

其基本方法是用 4 ~ 8周龄 BALB / c小鼠的脾脏制成单个细胞悬液 , 再 加 入 适 当 抗 原 使 其 浓 度 达 0.5 ~ 5μg / ml , 在5 % CO2 、 37℃ 下培养 4 ~ 5天,再分离脾细胞,进行细胞融合。

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2. 细胞融合与杂交瘤细胞的选择性培养

( 1)细胞融合的基本方法:

取适量脾细胞( 1×108)与骨髓瘤细胞( 2×10

7 ~ 5×107)进行混合,在聚乙二醇( PEG)作用下

诱导它们融合,时间控制在 2min 以内,然后用培养

液将 PEG融合液缓慢稀释。

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( 2)常用的 PEG 的浓度为 40 %~ 50 %,相对分子质量以 4000 为佳。一般来说, PEG 的相对分子质量和浓度越大,其促融率越高,但其粘度和对细胞的毒性也随之增大。

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诱导细胞融合的方法可分为生物法、化学法及物理法:

① 生物法:

仙台病毒法:仙台病毒也称日本血凝病毒 HVJ 。被感染细胞表面发生某些改变,使得这些细胞容易发生融合。在动物细胞融合中,仙台病毒已成为产生细胞杂种的标准融合剂。

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② 化学法: 细胞融合中的化学法诱导主要包括: NaNO3诱导(NaNO3

可中和原生质体表面负电荷,促进原生质体聚集,对原生质体无损害,但融合效率低)、高 Ca2+ 和 pH诱导法、 PEG诱导、高 Ca2+ 和 pH诱导 PEG 结合诱导等。以后者最为常用。

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③物理法—电融合诱导法:

在直流电脉冲的诱导下,原生质膜表面的电荷和氧化还原电位发生改变,使异种原生质体粘合并发生质膜瞬间破裂,进而质膜开始连接,直到闭合成完整的膜形成融合体。

电融合法优点较多,如融合率高,重复性强,对原生质体伤害小;装置精巧,方便简单,可在显微镜下观察或录像融合过程;免去 PEG诱导后的洗涤过程,诱导过程可控制性强。

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( 3 )细胞融合后,将融合后的细胞立即移入选择性培养基中进行培养。常用的选择培养基为 HAT培养基,它是用次黄嘌吟 (H) 、氨基喋吟 (A) 和胸腺嘧啶 (T)配制的。脾—瘤融合的杂交瘤细胞可利用 HGPRT酶,用次黄嘌呤(H) 和胸腺嘧啶 (T) 合成 DNA ,使杂交瘤细胞得以生长。

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3. 筛选阳性克隆与克隆化

( 1)筛选阳性克隆:

因为产生特定抗原的抗体产生细胞只占所有脾细胞的 5 %左右,所以要进行每孔培养上清的抗体活性的筛选工作,以选择出阳性克隆,然后进行克隆化培养。为了尽快地筛选出阳性克隆,必须采用微量、快速、特异、敏感、简便并一次能检测大批标本的方法。

常用的检测方法有免疫酶技术、免疫荧光技术和放射免疫技术等。

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( 2)克隆化: 筛选出来的阳性克隆中,可能含有不分泌抗体的细胞或有多株分泌抗体的细胞,而且刚融合获得的杂交瘤细胞不稳定,染色体易丢失,因此应尽早进行克隆化。

克隆化是指单个细胞通过无性繁殖而获得细胞集团的培养过程。这种细胞集团的每个细胞的生物学特性和功能完全相同。 一般融合后获得的杂交瘤细胞要经过大约 3

次的克隆化,才能达到 l00%孔内均为抗体阳性细胞克隆。 常用的克隆化方法有有限稀释法和软琼脂法。

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有限稀释法是把杂交瘤细胞悬液稀释后,加入到

96孔细胞培养板中,使每个孔中在理论上只含有一个细

胞。第一次克隆化时也要应用 HT培养液,以后的克隆化

可用不合 HT 的 RPMI-1640培养液。由于单个细胞难以

存活,克隆化时也需加入饲养细胞辅助其生长。

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软琼脂法是在培养液中加入 0.5%左右的琼脂糖凝

胶,细胞分裂后形成小球样团块,由于培养基是半固体状

态,可用毛细吸管将小球吸出,团块经打碎后,移入 96

孔板中继续培养。用这种方法可以吸出大量克隆细胞进行

培养,因初代细胞很不易增殖,所以用软琼脂法进行克隆

化容易成功。

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4. 杂交瘤细胞与抗体性状的鉴定

( 1)染色体分析:

对杂交瘤细胞进行染色体分析,不仅可作为鉴定的客观指标,还能助了解其分泌抗体的能力。正常鼠的脾细胞染色体数为 40 ,全部是端着丝粒染色体。小鼠骨髓瘤细胞的染色体数变异较大, SP2 / 0

细胞为 62 ~ 68 , NS—1 细胞为 54 ~ 64 ,大多数为非整倍性,并且有中部着丝点染色体和亚中部着丝点染色体。杂交瘤细胞的染色体在数目上接近两种亲本细胞染色体数目的总和,在结构上除多数为端着丝粒染色体外,还应出现少数标志染色体。

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染色体数目较多又比较集中的杂交瘤细胞能稳定分泌高效价的抗体,而染色体数目少且较分散的杂交瘤细胞分泌抗体的能力较低。

( 2)抗体的类与亚类鉴定:

由于不同类和不同亚类的免疫球蛋白生物学特性差异较大,诸如补体活化、免疫调理、 ADCC 效应(抗体依赖细胞介导的细胞毒性

作用)等等,因此要对制备的杂交瘤细胞产生的单克隆抗体,进行Ig 类和亚类的鉴定,可用羊或兔抗 Ig 不同类和亚类的抗体,进行免疫扩散或 ELISA 法来鉴定。

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( 3)亲和力测定:

在单克隆抗体鉴定中还必须进行亲和力测定,它可为

正确选择不同用途的单克隆抗体提供依据。

( 4)其他:

另外根据需要不同,还应对单克隆抗体的特异性、纯

度和识别抗原的相对分子质量等进行测定。

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5. 单克隆抗体的大量制备

大量制备单克隆抗体的方法主要有两种:一种是体外

培养法,可获得 10μg / ml 的抗体;另一种是动物体内诱

生法,可获得 5 ~ 20mg/ml 的抗体。

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6.单克隆抗体的纯化

由于单克隆抗体的 Ig 的类和亚类的不同,纯化的方法亦不同,因此在纯化之前必须明确其 Ig 的类与亚类。

另外根据用途不同也应选择不同的纯化方法,如用于体外诊断试剂, IgG 类抗体应采用沉淀处理结合亲和层析的方法, IgM 类抗体应采用沉淀处理结合凝胶过滤的方法。若制备体内诊断试剂或治疗用药则应注意去除内毒素、病毒、核酸等微量的污染物,必须经亲和层析和阴离子交换层折处理。

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动物体内诱生法制备的单克隆抗体的具体纯化方法及一般过程:

( 1)澄清和沉淀处理:

由于小鼠腹水中含有红细胞、细胞碎块、纤维蛋白凝块

及脂质等,应首先用离心力 1000g离心 5min ,去除沉淀物,

用 20000g 高速离心 30min ,去除残留的小颗粒物质;再用

0.2μm 的微孔滤膜过滤,除掉污染的细菌、支原体和脂质;

用饱和硫酸铵沉淀抗体, 50%饱和硫酸铵能回收 90%以上的

单克隆抗体。

Page 77: 第四章    抗体制药

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( 2)分离:

根据用途不同可选用不同的方法,主要分离方法有凝胶

过滤、阴离子交换层析、亲和层折等。

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CLVL

VH CH1

VLCL

VHCH1

CH2 CH

2

CH3 CH

3

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第三节 鼠源性单克隆抗体的改造

改造鼠源性单克隆抗体的目的有个:一是

降低免疫原性;二是降低抗体分子的相对分子质

量,增加组织通透性。

Page 83: 第四章    抗体制药

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一、人—鼠嵌合抗体

在基因水平上把鼠源性单克隆抗体的重链 (H) 和轻

链 (L) 可变区基因分离出来,分别与人 Ig 的重链和轻链的

恒定区 (C) 基 因连接成人—鼠嵌合 抗 体 (chimeric

antibody) 的 H链和 L链基因,再共转染骨髓瘤细胞,表

达出完整的人—鼠嵌合抗体。

Page 84: 第四章    抗体制药

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Page 85: 第四章    抗体制药

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二、改形抗体

用鼠源性单克隆抗体的 CDR序列替换人 Ig 分子中

的 CDR序列,则可使人的 Ig 分子具有鼠源性单克隆抗体

的抗原结合特异性。抗体分子中鼠源部分只占很小比例,

可 基 本消除免 疫 原 性 。这种改形抗 体 (reshaping

antibody) 又称 CDR移植抗体 (CDR grafting antibody) 。

Page 86: 第四章    抗体制药

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Mouse

Human

hypervariable

framework

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三、小分子抗体

基因工程小分子抗体仅表达鼠源性单克隆抗体的V区片段,其相对分子质量仅为原抗体的 1 / 80 ~ 1 /

3 。也就是说,保留了 CDR区,而 Ig 分子的 C区不表达。现在研制的小分子抗体有以下几种类型:

Page 88: 第四章    抗体制药

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① Fab片段抗体,由完整的轻链和重链 (VH+CH1)所组成。

② Fv 抗体 , 由 VH和 VL组成,天然 FV片段中 VH和 VL 为非共

价性结合。 ③单链抗体( single chain antibody SCA 或 single

chain , SCFV),由抗体 VH和 VL通过一段连接肽连接

而成的重组蛋白。 单链抗体能较好地保持抗体亲和力,具有相对分子质量小、穿透力强、免疫原性小的特性,易与效应分子相连结,构建出多种新功能的抗体分子,是构建免疫毒素和双特异抗体的理想元件。因此 SCFV成为基因工程抗体研究领域中的热点。

Page 89: 第四章    抗体制药

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④ 单域抗体,它是由 VH( 或 VL)单个可变区组成的,它只

有抗体分子的 1 / 12 ,而且表面疏水性强,与抗原非特

异性结合的能力也强。

⑤ 最小识别单位 (MRU) 是由单个 CDR区构成的小分子抗

体,也具有与抗原结合的能力,但亲和力极低,实际应

用有很大的局限性。

Page 90: 第四章    抗体制药

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单链抗体的优点:

① 可以去除许多造成非特异反应的竞争性表面蛋白,肿瘤显象的背景就会更加清晰。

② 更容易渗透到肿瘤组织中去,可以增加有效药物的治疗浓度。

③ 相对分子质量越小,鼠源性抗体的免疫原性越小,能消除人抗鼠的排异反应,延长在人体内的半衰期。

Page 91: 第四章    抗体制药

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四、双功能抗体

双 功 能 抗 体 也 称 双 特 异 性 抗 体 (bispecific

antibody , BsAb) 。它是一种非天然性抗体,其结合抗原的两个臂具有不同的特异性。双功能抗体的构建有 3 种方法,即化学交联法、生物学方法和基因工程方法。

Page 92: 第四章    抗体制药

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1.化学交联法 这种方法快速、简便、高效,而且不需要复杂的纯化

过程,分子量有所减少,适合临床应用,因而得到了广泛使用。但此法构建的双功能抗体,因化学交联可能破坏抗体的功能,不太容易到达靶向部位,体内稳定性相对较差,且无连续性,每次应用都需要重新构建。

Page 93: 第四章    抗体制药

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2.生物学方法 (杂种—杂交瘤 )

将分泌目的单克隆抗体的杂交瘤细胞与分泌另一种抗体的脾细胞融合,形成可分泌两种亲代抗体和杂种抗体的杂种—杂交瘤细胞,得到可预先设定的特异性的双功能抗体。该方法后来成为通行的构建双功能抗体的杂种—杂交瘤法。利用这种方法构建的双功能抗体具有严格的 Ig

的分子结构和相似的各种功能,并且可在一段时间内连续地提供双功能抗体。但构建过程复杂,产量低,纯化技术复杂,基因组过大且不稳定,又不能对双功能抗体进行改造,在一定程度上限制了它的临床应用。

Page 94: 第四章    抗体制药

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3.基因工程方法 1993 年 Holligen 等人用基因工程法构建出小分子双功能抗体 (SCFV)2 ,它是双功能抗体研究领域的里程碑。他们用接头连接不同抗体的 VH 和 VL区,使它们不能形成链内的分子内配对,让其形成原抗体的分子内配对,构建成双特异性 (SCFV)2 。 (SCFV)2 是一种相对分子质量较小的双功能抗体分子,不需体外组装,纯化步骤简单。

Page 95: 第四章    抗体制药

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最近利用原抗体分子内配对的思想,又构建出双功能单链抗体,该方法把两种抗体的 VH 和 VL 基因连接在一起表达,形成的是一条融合蛋白链,既可避免同聚体的产生,又能大幅度提高产量。

与单功能抗体比较,双功能抗体具有很多优点,尤其是基因工程法构建的双功能抗体更好。它既避免了化学交联对抗体的损害,又可定向结合抗原部位,减少了非特异性分布和副作用。

Page 96: 第四章    抗体制药

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五、抗体融合蛋白

抗体融合蛋白指抗体的一部分被非抗体替代,所形成的融合蛋白具有新的特性,称之为抗体融合蛋白。

一般有以下几种类型:①配基—配基型融合蛋白,如CD4—Fcγ ;②配基— Ig型嵌合蛋白,如 IL-2—Ig ;③配基— Fv型嵌合蛋白,如 CD4—FvCD3 。④受体— FV

型融合蛋白。⑤酶—抗体型融合蛋白。

Page 97: 第四章    抗体制药

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第四节 基因工程抗体和抗体工程

噬菌体抗体库技术 :

是通过 PCR将全套人抗体重链和轻链 V区基因克隆出来,并

在噬菌体表面表达、分泌,经筛选后获得特异性抗体。所构建的抗体库称为全套抗体库或组合抗体库,从中筛选得到的抗体称为噬菌体抗体。

该技术是一种极为高效的表达、筛选抗体的体系。

该技术可以绕过免疫制备全人源性抗体,避免了鼠源性抗体在人体应用时诱发的 HAMA( 人抗鼠免疫球蛋白 ) 等不良反应。

Page 98: 第四章    抗体制药

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一、噬菌体抗体库技术的基本方法 1.获取目的基因

—般都是从提取 RNA经反转录 PCR(RT—PCR)获取

抗体某一特定基因区段,如重链和轻链可变区 (VH 、 VL)

基因。抗体基因的组合形式多为单链抗体 SCFV ,也用连接链 (G4S)3组合成功能分子。

Page 99: 第四章    抗体制药

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2.抗体库技术的载体 现在普遍使用噬菌粒 (phagemid)载体,它具有噬

菌体和质粒的共同特点。其中的 pHEN1 为新一代载体,因为它的转化效率高而有利于提高文库容量。抗体蛋白和噬菌体外壳蛋白以融合蛋白 (fusion protein) 的形式表达在载体表面,再感染后,能使目的克隆得以扩增。

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3.淘筛 基本过程是,抗原固相化后,对噬菌粒群的吸附、洗涤和洗脱后再感染扩增,与辅助噬菌体超感染获得大容量次级文库,再反复与抗原吸附……,经几轮淘筛后,淘汰了非目的克隆,且使目的克隆大量地扩增。

4.表达与鉴定 目的克隆经过鉴定后,再导入感受态菌株,进行表达,

其产物用 Western blot 分析确定后,就完成了全过程。

Page 102: 第四章    抗体制药

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二、噬菌体抗体库技术的特点 1.模拟天然全套抗体库

抗体文库可以达到或超过 1011库容,所以能包含 B 细胞全部克隆。建库的外源基因来自人体外周血、骨髓或脾脏的淋巴细胞提取的 mRNA 反转录形成的 cDNA扩增,这是人体多克隆细胞的总 mRNA 。使用的通用引物采自多个人体,具有人的种属普遍性。抗体的 VH 和 VL 基因的

随机重组也增加了抗体的多样性。因此,能模拟天然全套抗体库。

Page 103: 第四章    抗体制药

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2. 避开了人工免疫和杂交瘤技术 由于抗体库的大容量和极高的筛选效率,使得可以调出任意抗体基因,用基因工程方法制备抗体,因而能免除使用人工免疫动 。

3. 可获得高亲和力的人源化抗体 在噬菌体抗体库技术中, VH 和 VL 基因的随机重组模拟了

体内抗体亲和力成熟的过程,所用的抗体基因又都来自人体,因此,所产生的抗体必然都是高亲和力的人源化抗体。

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三、基因工程抗体的表达

在筛选出阳性克隆后,按其目的不同,可选用原核细胞、真核细胞、转基因植物和动物等不同表达方式进行表达。

1.原核细胞表达

抗体表达,又分融合表达和分泌型表达两种。融合表达有利于对抗体文库进行淘筛,且有利于对克隆和抗体活性进行鉴定。分泌型表达则利用琥珀终止密码的终止作用,在无琥珀抑制基因的菌株中进行表达,形成的可溶性抗体就是应用抗体。

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2.真核细胞表达

用于表达基因工程抗体的真核细胞有酵母、昆虫细

胞、中国仓鼠卵细胞和真菌等,而且这些细胞的表达都

是分泌型表达。真核细胞表达抗体的方式在病毒病的防

治和基因治疗上有重要价值。

Page 106: 第四章    抗体制药

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3.转基因植物表达

抗体基因能转入植物中表达,这方面研究较多且潜力 较大的是烟

草叶中的表达,表达的抗体称为植物抗体 (plantibody) 。目前完整的

抗体分子、单链抗体和 Fab片段均已在烟草叶和拟南芥菜植物中得到

表达,其产量可达植物叶片总蛋白量的 1.3%,其高表达产量使抗体

成本大幅度下降,而且转基因植物表达可使抗体大规模农业化生产。

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4.转基因动物表达

即将人的 Ig 基因组转移到动物体内,让动物产生人源

化抗体。目前只在单基因水平上做转基因鼠的实验,大的

基因片段的转移难度很大,相信今后能取得进展。

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第五节 抗体诊断试剂

抗原抗体特异性结合 , 在体内或体外均可呈现某种反应。在体内,可表现为溶菌、杀菌、促进吞噬或中和毒素等作用,故抗体类药物可用于治疗。在体外,由于抗原性状和反应条件不同,可发生凝集或沉淀等可见反应,故可用已知抗体来鉴定抗原,因实验时常以血清作为抗体材料,故称为血清学反应或血清学鉴定。由于抗体纯化技术及单克隆抗体技术的发明与应用,抗体不一定要来自血清,因此,血清学反应已不能完全代表抗原-抗体反应。

Page 109: 第四章    抗体制药

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一、血清学鉴定用的抗体类试剂

血清学鉴定是指用已知抗体来鉴定未知的抗原型,主要用于疾病的病原菌的诊断和血型鉴定。常用的方法是沉淀反应与凝集反应。因为该方法简单快速,故应用广泛,且可普及至基层。在直接凝集反应的基础上,又研创出了间接凝集反应、协同凝集反应、抗球蛋白反应等诸多方法,用于病原菌诊断、癌胚抗原测定、妊娠免疫诊断、不完全血型抗体检查等。

Page 110: 第四章    抗体制药

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1. 沉淀反应:

可溶性抗原与相应抗体在电解质存在的条件下结合出现沉淀物的现象称沉淀反应。 沉淀反应的试验方法有环状法、絮状法及琼脂沉淀反应三种。目前常用的是琼脂沉淀反应,该方法简单,用途广泛。

2. 凝集反应:

在颗粒性抗原或吸附于颗粒上的可溶性抗原(或抗体)中加入相应的抗体(或抗原),在电解质存在的条件下出现凝集物的现象,称凝集反应。

Page 111: 第四章    抗体制药

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( 1)直接凝集反应:

直接凝集反应是颗粒性抗原本身与相应抗体直接结合所出现的凝集现象,如红细胞凝集或细菌凝集。本法分玻 片法和试管法,前者为定性试验,方法简便快速,常用于菌种鉴定及人 ABO 血型鉴定;后者为半定量试验,常用于抗体效价的滴定,以协助临床诊断或供流行病学调查研究。诊断伤寒或副伤寒的肥达氏反应、诊断布氏菌病的瑞 特氏反应均为试管凝集反应。

Page 112: 第四章    抗体制药

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( 2)间接(被动)凝集反应: 颗粒性抗原较可溶性抗原体积大,与相应抗体结合易

出现可见的反应现象,因此,一般凝集反应的灵敏度比沉淀反应高。将可溶性抗原(或抗体)吸附于一种与免疫无关的、一定大小的微粒(载体)表面,然后与相应抗体(或抗原)作用,在电解质存在的条件下即可发生凝集。由于抗原与相应抗体结合导致载体间接凝集,因而出现肉眼可见的反应 .

Page 113: 第四章    抗体制药

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如以红细胞为载体的间接血凝试验,以聚苯乙烯乳胶颗粒为载体的间接乳胶凝集试验,以活性碳为载体的间接碳凝试验。通常用已知抗原吸附于红细胞检测抗体的血凝试验称正向间接血凝试验;以提纯的抗体吸附于红细胞检测相应抗原的血凝试验称反向间接血凝试验,本法用于某些传染病和原发性肝癌的早期诊断,如检测钩端螺旋体抗原,乙型肝炎表面抗原等。

Page 114: 第四章    抗体制药

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( 3)间接凝集抑制试验

可溶性抗原与相应抗体充分作用后再加入抗原致敏的载体颗粒,此时因抗体已被可溶性抗原结合,不再出现载体凝集现象,过去临床常用的免疫妊娠试验即属于间接凝集抑制试验。若载体是红细胞,则此试验称间接血球凝集抑制试验。现多用试纸条简便快速地检测待检者尿中绒毛膜促性腺激素,其原理是斑点免疫层析法。

Page 115: 第四章    抗体制药

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( 4)协同凝集试验: 金黄色葡萄球菌细胞壁成分中的 A 蛋白能与人及多种哺乳动物血清中 IgG 类抗体的 Fc 断结合。 IgG 的 Fc 段与SPA 结合后,其 Fab段与特异性抗原结合出现特异的凝集现象。在此凝集反应中,金黄色葡萄球菌是 IgG 抗体的载体。本试验可用于早期检测血液、脑脊液和其他分泌液中存在的微量抗原。目前国内外已用于流行性脑膜炎、伤寒和布氏菌病的早期诊断。

Page 116: 第四章    抗体制药

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二、免疫标记技术用的抗体类试剂

用放射性核素、荧光素或酶等示踪物质标记抗体或(抗原),能将抗原抗体反应放大,使常规方法不能观察的反应得以显现,大幅度提高抗原抗体反应的敏感性,用于定性、定量检测对微量物质。结合显微镜或电子显微镜技术,还能对抗原物质作出组织内或细胞内的定位测定。除用于临床诊断之外,还为探讨发病机制提供有力的研究手段。免疫标记技术有 3 种基本类型:免疫荧光技术、免疫酶技术和放射免疫技术。

Page 117: 第四章    抗体制药

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1. 荧光抗体诊断试剂

荧光抗体是用荧光色素,如异硫氰酸荧光素 (FITC) 、罗丹明 (RB200) 、藻红素 (PE) 等标记抗体球蛋白,即成为 荧光抗体。

免疫荧光测定方法有直接法和间接法两种:

直接法是荧光抗体直接与抗原反应,用于抗原鉴定、定位和分布。优点是特异性高,缺点是每检查一种抗原必须制备相应的荧光抗体。

Page 118: 第四章    抗体制药

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间接法是用荧光标记抗球蛋白抗体 (荧光第二抗体,

即荧光抗抗体 ) 来检测未知抗原。检测时,先用未标记的相应抗体处理标本,充分洗涤后,再加荧光第二抗体,再洗涤,置荧光显微镜下观察,如见到荧光,表示有抗原抗体复合物存在。本法只需制备一种荧光标记的抗体,即可用以检测多种抗原抗体系统,而且敏感度比直接法高 5 ~

10倍。

Page 119: 第四章    抗体制药

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免疫学诊断用的抗抗体试剂种类很多:

①羊抗兔 IgG荧光抗体 , 常用于病原菌、局部免疫复合物的检查。

②羊抗人 IgG荧光抗体,制备方法同羊抗兔 IgG ,主要用于人抗体的检测。

Page 120: 第四章    抗体制药

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2. 免疫酶抗体诊断试剂

免疫酶技术是用酶标记抗体来检测抗原的方法,本法分为免疫酶染色 (组化法 ) 和酶免疫测定 (EIA)两种类型。

Page 121: 第四章    抗体制药

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( 1)免疫酶染色法用抗体诊断试剂

免疫酶染色与免疫荧光的原理相似,其差异在于该法是用酶标记抗体,故称为酶标抗体。酶标抗体与抗原发生特异性结合,当加入酶的底物时,底物在酶的催化作用下发生反应,产生有色物质。该物质不需特殊仪器,在光学显微镜下即能观察。目前常用的酶是辣根过氧化物酶 (HRP) ,底物为二氨基联苯胺 (DAB),两者作用可生成棕褐色沉淀物,使玻片标本上的抗原所在部分呈色。

Page 122: 第四章    抗体制药

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( 2)酶免疫测定用抗体诊断试剂

酶免疫测定是一种测定液相内微量物质的方法。酶标记已知的抗体或抗原与待测配体(抗原或抗体)混合反应后,将抗原抗体结合物用适当方法分离出来,加入酶的底物邻苯二胺 / 过氧化氢显色,用酶标仪测定待测物质的含量。近年来发展起来的酶联免疫吸附试验 (ELISA) 是酶免疫测定在方法上的一个重大改进,其特点是利用抗原或抗体等蛋白质容易吸附于固相载体(聚苯乙烯塑料等)表面的特性。

Page 123: 第四章    抗体制药

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使抗原抗体反应在固相载体表面进行的免疫酶技术,大大简化了抗原抗体结合物的分离手续。 ELISA 大致分三个步骤:

① 包被:将抗原或抗体固相化,即将抗原(或抗体)吸附到反应板上;

② 抗原抗体反应;

③ 酶促反 应。本法用途广泛,敏感性高,既可定性检测微量抗体,也可定量测定微生物成分、激素、细胞因子及黏附分子等微量抗原物质。

Page 124: 第四章    抗体制药

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ELISA 的测定方法可用夹心法、间接法测定抗原

(或抗体 ) 。 夹心法是将已知的特异性抗体包被在固相载体 (塑料板凹孔或纸片 ) 上,加入待检标本,其中的抗原即可与载体上的抗体相结合,洗去未结合的材料后,再加入该抗原的酶标抗体,洗去未结合的酶标抗体,加底物显色,用酶免疫检测仪测量颜色的光密度,就可定量测定抗原。

Page 125: 第四章    抗体制药

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间接法常用于检查特异性抗体。先将已知特异抗原包被固相裁体,加入待检标本 ( 可能含有相应抗体 ) ,再加入酶标抗 Ig 的抗体 (即第二抗体 ) ,经加入的底物显色后,根据颜色的光密度可计算出标本中抗体的含量。在这个方法中需要酶标抗 Ig 抗体的诊断试剂。

Page 126: 第四章    抗体制药

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Colourimetric Immunoassay

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酶标仪

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近年来,人们对酶免疫分析法进行了改进,使用生物素—抗生物素蛋白—过氧化物酶复合物做指示剂,组成一个新的生物放大系统,来进一步提高检测的敏感度。该法可用来检测多种抗原抗体系统,如细菌、病毒、肿瘤表面抗原等。一个抗生物素 (avidin) 分子可以结合 4个生物素 (biotin) 分子,结合非常稳定。抗生物素和生物素都可与抗体、酶、荧光素等分子结合,而不影响后者的生物活性。

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一个抗体分子可偶联 90个生物素分子,通过生物素又可连接多个抗生物素蛋白,因而大幅度提高检测的敏感度。目前应用生物素—酶标抗生物素蛋白系统(biotin - avidin system—ELISA , BAS ELISA) ,来连接免疫反应系统,同时又借助生物素或酶标抗生物素蛋白引入酶与底物反应系统。目前厂家多是出售装配成的试剂盒。

Page 131: 第四章    抗体制药

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3.放射免疫用抗体诊断试剂 放射免疫技术是把放射性核素分析的高度灵敏性与抗原抗体反应

的特异性两大特点结合起来建立的检测技术,故其敏感度高,特异性强,能测出 ng / mL 。在医学实践中,还常用放射自显影法检测微量抗原物质。本法操作简便,且不需检测放射性的专用设备,但需时较久,虽然低浓度的抗原抗体反应生成的沉淀物肉眼不可见,但可借助放射性标记物在片子上感光,经显影定影处理后显现出来。故放射免疫技术广泛应用于医药各领域,是一种重要的研究方法。

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抗原的测定可用夹心法、间接法和竞争法。

竞争法的基本原理是放射性核素标记的已知标准抗原与待测抗原共同竞争有限数量的特异性抗体。由于抗原抗体反应遵循质量作用定律的原则,而试验时反应系统中加入的标记抗原和抗体的量又是固定的,故形成可溶性抗原抗体复合物中抗原的含量因待测样品的抗原量而改变。

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若待测样品中有大量的抗原,则复合物中标记抗原和抗体复合物量就少,较多的标记抗原呈游离状态。反之,若样品中抗原其少,则标记抗原大量存在于复合物中,再用适当的方法 (硫酸铵沉淀或抗球蛋白抗体结合等 )将免疫复合物分离出来,分别测定复合物中标记抗原和游离标记抗原的放射能,从标准曲线上就可以查知待测抗原的含量。

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三、导向诊断药物 以抗体为载体的导向诊断药物的研究历史很长,而且总的来说,目前比导向治疗药物的研究更接近临床应用阶段。由于肿瘤的特异性小分子抗体尚在研究之中,所以导向诊断药物并没有在临床上广泛应用。放射性核素标记抗体操作简便,放射性核素和抗体用量又小,并能观察肿瘤的位置,故应用广泛。肿瘤放射免疫显像为导向治疗的临床应用提供基础。放射 γ 射线的放射性核素可用于标记,大量的实验结果为导向治疗提供了有益的资料。

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放射免疫显像的优点有以下几个:①在体内有确切定位肿瘤的作用,准确性可达 90%以上,灵敏度几乎达100%。②在体内可检出 0.5cm 大小的病灶,并可检出肺、脑等部位的转移灶。③小分子抗体容易到达肿瘤部位,可明显提高 T(肿瘤组织 ) / NT(非肿瘤组织 )值。④抗体在肿瘤部位,可保留 6 ~ 9日。⑥能观察抗体在血中的半衰期和可能出现的不良反应。

Page 136: 第四章    抗体制药

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第六节 抗体治疗药物

一、抗体药物种类: 1. 抗体单独作用:针对细胞表面分子的抗体、细胞因子等; 2. 抗体靶向治疗

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( 1)放射性核素标记的抗体治疗药物

抗体作为放射性核素的导向载体,在人体内应用是比较成功的。放射性核素标记抗体的操作简便,放射性核素和抗体的用量小,且能观察到药物在体内的分布和药物动力学,故应用前景好。初步的研究结果证明,放射性核素标记的抗体有较大的杀伤范围,这有利于克服肿瘤表面抗原的异质性,对肿瘤细胞的杀伤也不依赖抗原抗体结合后的吸收作用,放射性核素标记的抗体的分子量又小,更容易穿透到达肿瘤部位。因此,放射免疫治疗是导向治疗中活跃的领域。其缺点是有些放射性核素来源困难,且需放射性保护和污物处理。

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( 2)抗癌药物偶联的抗体药物

① 常用的抗癌药物

主要有氨甲喋吟 (methotrexate , MTX) 、阿霉素(adriamycin,ADM) 、丝裂霉素 (mitomycin , MMC) 、环磷酰胺(cyclophosphamide , CTX) 、新抑癌蛋白 (neocarzinostatin,

NCS) 和正定霉素 (doxorubicin , DOX)等。以人血清白蛋白作为中间载体,可明显提高每分子抗体所携带的 MTX 量,使体外细胞毒性提高 2倍,抗体药物偶联物对化学疗法耐药的细胞株仍然有效。

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( 3)免疫毒素及其换代制品

在导向药物中,毒素和抗体的交联物称为免疫毒素。

目前用于制备免疫毒素的毒素主要是细菌毒素和植物毒素。常用的有以下几种:白喉毒素 (diphtheria toxin,DT) 、绿脓杆菌外毒素 (pseudomonas exotoxin, PE) 、产气夹膜杆菌磷脂酶 (perfringens-pholipase C, PLC) 、蓖麻毒素(ricin toxin , RT) 等。

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载体的种类:载体主要作用是将毒素携带至靶细胞表面,并与其结合,使毒素进入细胞内起作用。作为载体的相对分子质量要小,识别与结合靶细胞能力强,特异性好。

目前作为毒素的载体主要有以下几种类型:①小分子抗体 FV 或 SCFV ;②细胞生长因子:如转化生长因子-α 可与细胞膜上的受体结合。③激素;如 α-促黑激素,也是识别细胞表面受体的激素。④ CD4 :可识别人免疫缺陷病毒 (HIV)表达的糖蛋白 gpl20 。

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免疫毒素可用于治疗肿瘤、自身免疫病,并能克服组织移植排斥反应,可单独给药也可以包裹在脂质体及其他微粒中给药。由于重组免疫毒素是在胞浆物质代谢中发挥作用,相对分子质量又小,渗透力强,故效果好。

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以抗体为载体的导向治疗是一项新技术,它的产生和发展并不是取代常规疗法,而是作为常规疗法的补充。但是,随着小分子抗体及其融合蛋白研究的深入,导向治疗的应用前景是良好的,最终必将占有重要的地位。

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二、抗体治疗发展现状: 1. 国外抗体药物发展:

1986 年美国 FDA批准鼠源性单克隆抗体 OKT3 应用于临床,但由于 HAMA( 人抗鼠免疫球蛋白 ) 反应未能克服,所以发展较慢。

1994 年,美国 FDA批准了嵌合性抗体 Reopro 后发展迅速。

1997 ~ 1998 年批准了 6 个治疗性单抗上市,其中人源化抗体有三个,显示了治疗性人源化抗体开发高潮的到来。

2000 年和 2001 年均各批准一个治疗性单抗。

2002 年批准了两个治疗性单抗。

至 2005 年 FDA共批准 22个抗体药物上市。

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治疗疾病种类

英文名 靶点 上市年 治疗基本 抗体类型

Cancer Herceptin HER2 1998 年美国

乳腺癌 人源化IgG1单抗

Rituxan CD20 美国 B 淋巴细胞淋巴瘤

IgG1 人-鼠嵌合抗体

Panorex 17-1A 分子

1995年 德国

结直肠癌 鼠源性IgG2a 单抗

Campath

CD52 2001年美国、欧洲

慢性淋巴细胞白血病

人源化单抗

Zevalin CD20

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治疗疾病种类

英文名 靶点 上市年 治疗用途 抗体类型

Cancer Bexxar CD20 1998 年美国 乳腺癌 人源化IgG1单抗

Myelotarg CD33 2000 年美国 B 淋巴细胞淋巴瘤

IgG1 人-鼠嵌合抗体

Avastin VEGF 1995 年 德国 结直肠癌 鼠源性IgG2a单抗

Erbitux EGF 2001 年美国、欧洲

慢性淋巴细胞白血病

人源化单抗

Autoimmune disease(自免疫疾病)

Remicade TNF 1998 年 炎症肠病性、类风湿关节炎、

人-鼠嵌合抗体

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治疗疾病种类

英文名 靶点 上市年 治疗基本 抗体类型

Autoimmune disease

Ember TNF 1998 年美国 乳腺癌 人源化 IgG1单抗

Humira TNF 美国 B 淋巴细胞淋巴瘤

IgG1 人-鼠嵌合抗体

Raptiva CD11a 1995年 德国 结直肠癌 鼠源性IgG2a 单抗

Tysabri 4 integrins 2001年美国、欧洲

慢性淋巴细胞白血病

人源化单抗

Allergic disease(变态反应)

Xolair IgE 人源化鼠单抗

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治疗疾病种类 英文名 靶点 上市年 治疗疾病 抗体类型

Infectious disease(传染病)

Synagis RSV 1998 年美国 预防 RSV 引起的婴幼儿下呼吸道感染

人源化单抗

Heart Disease

(心脏病)ReoPro gpIIb/IIIa

血小板表面的受体

1994 年美国 急性冠状动脉综合征及经皮冠脉介入治疗的辅助治疗

人-鼠嵌合抗体的 Fab段

Transplanation

(移植)OKT3 CD3 1986 年美国 肾移植 鼠单抗

Zenapax CD25 1997 年美国 肾移植 人源化抗体

Simulect CD25 1998 年美国 肾移植 人鼠嵌合抗体

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在 FDA批准上市抗体药物中,除一个是通过噬菌体展示技术,其余全部是用杂交瘤技术,再经人源化过程而获得的。

治疗抗体大多数用于肿瘤治疗领域,一些用于类风湿关节炎、预防和治疗移植排斥反应;靶分子多为细胞表面膜蛋白和体液中的细胞因子。

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2.国内抗体药物发展: 2005 年底批准上市一种人源化抗体 , 治疗肝癌。

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