基因工程抗体1PPT课件
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高中生物基因工程课件
毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。
抗体工程 - 1
B淋巴细胞 融合
骨髓瘤细胞
多种杂交细胞
选择培养基上培养
专一抗体 检验阳性 专一抗体 检验阳性 分开不同杂交细胞，克隆 专一抗体，检验阳性细胞 体外培养
克隆杂交细胞
注射到小鼠体内
单克隆抗体
基因工程抗体
基因工程抗体制备
基因工程抗体(Genetic engineering antibody)
根据研究者的意图，采用基因工程方法，在
抗体攻击病毒
凝 集 细 菌
抗 SARS 的单抗 SARS-CoV
整体水平抗体生成技术
多克隆抗体（抗血清）
细胞工程抗体生成技术
单克隆抗体
嵌合抗体、改形抗体
基因工程抗体生成技术
“小型化抗体”（单链抗体）
组合抗体库技术
噬菌体抗体库技术 抗体真核表达技术
多克隆抗体
多克隆抗体（polyclonal antibody）
基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、拼接或 修饰后导入受体细胞进行表达，产生新型抗体。 主要包括嵌合抗体、单链抗体、人源化抗体、双 价抗体和双特异性抗体。
一、人源化抗体
将小鼠Ig基因敲除，转染人Ig基因，在
小鼠体内产生人Ab，再经杂交瘤技术，产生
大量完全人源化抗体
（一）嵌合抗体
方法： 从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定 区基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞，表达人 -鼠嵌合抗体 特点： 减少了鼠源性抗体的免疫原性 保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力
小结
杂交瘤单克隆抗体制备技术的原理是利用聚乙二
醇作为细胞融合剂，使免疫的小鼠脾细 胞与具有在体 外不断繁殖能力的小鼠骨髓瘤细胞融为一 体，在HAT 选择性培养基的作用下，只让融合成功的杂交瘤细胞 生长，经过反复的免疫学检测筛选和单个细胞培养 （克隆化）,最终获得既能产生所需单克隆抗体,又能 不断繁殖的杂交瘤 细胞系，将这种细胞扩大培养，接 种于小鼠腹腔，在其产生的腹水中即可得到高效价的
基因工程抗体片段课件
• 3）能有效地穿过血脑屏障：有望成为治疗神经 性疾病和脑肿瘤的新药
2/20/2021
基因工程抗体片段
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VHH稳定的机制
• 传统抗体的VH 和VL 区通过疏水作用形成稳 定结构，而重链抗体则通过选择性突变VHH 胚系基因中几个功能位点，使其形成较高的亲 水性表面，可在缺失VL 条件下保持结构稳定；
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基因工程抗体片段
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基因工程抗体片段
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VHH 胚系基因序列特性
• 1）对骆驼VHH 胚系基因序列分析发现， VHH 与人源VH 基因Ⅲ家族序列具有较 高的同源性；
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基因工程抗体片段
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• 2）比较人类和骆驼IgG 重链可变区发现，在框架
FR2 区的氨基酸组成中，有4 个氨基酸显著不同。这 4 个氨基酸在VH 和VHH 中分别是V42F 或V42Y， G49E，L50R 和W52G，，
• 是含有完整抗原结合部位的最小抗体片段；
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基因工程抗体片段
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ScFV的功能
• 1）用于治疗：可进人一般抗体不能达到的部 位, 如蛋白偶联受体、酶活性部位和病毒表面 的腔囊等；
• 2）多肽接头可设计为具有特殊功能的位点： 多肽接头是单链抗体的独特组成,可设计为具 有特殊功能的位点：如金属赘合、连接毒素或 药物等, 用于影像和临床治疗；
基因工程抗体片段之前奏曲 ———小分子抗体
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基因工程抗体片段
1
第一代小分子抗体———抗原结合片段 ( fragment with antigen binding，Fab重链的VH + CH1构成， 其大小为完整抗体的1/3,约55KD；
基因工程抗体PPT课件
肿瘤的体内显像诊断 病毒的诊断和抗病毒感染 血液性疾病的诊断
cover illustration Antibody single-chain fragment stability-engineered by point mutations (A) and by a CDR-graft to the most stable human consensus framework (B). Insufficient thermodynamic stability can limit the use of particular antibody fragments as targeting moieties in therapeutic constructs, such as e.g. immunotoxins or immunoliposomes. This limitation can be overcome by a graft of the antigen combining site to a more stable antibody framework. However, such grafts sometimes fail to reach the superior stability of the acceptor framework. Comparison with the stabilization obtained with a set of designed point mutations shows that this is not always due to destabilizing interactions within the complementary determining regions, but to subtle structural differences between different classes of antibody frameworks that introduce strain in CDR grafts to divergent frameworks. For further details please see Kügler et al. (pp.135–148) and Honegger et al. (pp. 121–134).
cover illustration Antibody single-chain fragment stability-engineered by point mutations (A) and by a CDR-graft to the most stable human consensus framework (B). Insufficient thermodynamic stability can limit the use of particular antibody fragments as targeting moieties in therapeutic constructs, such as e.g. immunotoxins or immunoliposomes. This limitation can be overcome by a graft of the antigen combining site to a more stable antibody framework. However, such grafts sometimes fail to reach the superior stability of the acceptor framework. Comparison with the stabilization obtained with a set of designed point mutations shows that this is not always due to destabilizing interactions within the complementary determining regions, but to subtle structural differences between different classes of antibody frameworks that introduce strain in CDR grafts to divergent frameworks. For further details please see Kügler et al. (pp.135–148) and Honegger et al. (pp. 121–134).
《基因工程抗体》PPT课件
（三）单链抗体（single-chain antibody
） • 又称FV分子。
• 目的：基因工程手段构建更小的具有结合抗原能力的抗体片段，即FV分子或单链抗体 蛋白。
• 本质：是由VL区氨基酸序列与VH区氨基酸序列经肽连接物（linker）连接而成。此外肽 连接物还可将药物、毒素或同位素与单链抗体蛋白相融合。
优点
• 这类抗体具有分子量小，作为外源性蛋白的免疫原性较低；在血清中比完整的单 克隆抗体或F(ab)2片段能更快地被清除；无Fc片段，体内应用时可避免非特异性 杀伤；能进入实体瘤周围的微循理：可将抗体分子的部分片段（如V区或C区）连接到与抗体无关的序列上（如 毒素），就可创造出一些Ig相关分子
• 催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的，特别是自然界不存在 的高效催化剂，对生物学、化学和医药等多种学科有重要的理论意义和实用价值。
（二）催化抗体的制备
• 催化抗体（抗体酶）技术是化学和免疫生物学的研究成果在分子水平交叉渗透的产物 ，是将抗体的极其多样性和酶分子的巨大催化能力结合在一起的蛋白质分子设计的新 方法，故而显示出较高的理论和实用价值，成为酶工程领域中的研究热点。
2. 导入骨髓瘤细胞，使之表达嵌合重链 3. 再将小鼠杂交瘤细胞的Ig VL基因与人的CL基因相连 4. 转染含嵌合重链的小鼠骨髓瘤细胞 5. 筛选分泌鼠－人嵌合抗体的骨髓瘤细胞
所分泌的嵌合抗体与原杂交瘤细胞分 泌的抗体特异性和亲和力相同，但减 少了抗体中的鼠源性成分
（二）重构抗体（reshaping anti body）
基因工程抗体
（genetic engineering antibody）
• 随着DNA重组技术以及其它分子生物学技术的发展，人们利用基因工程技术来制备抗体 分子，这种抗体分子称为基因工程抗体，这是分子水平的抗体。
基因工程抗体演示文稿
（一）嵌合抗体
从杂交瘤细胞基因组 中分离和鉴别出功能 性VL和VH基因，与 人Ig恒定区基因连接， 插入适当表达载体， 转染宿主细胞，使之 表达人-鼠嵌合抗体。
嵌合抗体优点： § 减少了鼠源性抗体的
免疫原性 § 保留了亲本抗体特异
性结合抗原的能力
（二）改型抗体
尽管嵌合抗体的免疫原性已 降低很多，但有时它仍可能 引发较强的免疫反应。为了 进一步降低抗体的鼠源成分， 发展出CDR移植技术。即把 鼠抗体的CDR序列移植到 人抗体的可变区内，所得到 的抗体称CDR移植抗体或 改型抗体，也就是人源化抗 体。
• 该项技术的优点:
§ 将抗体的基因型和表型紧密联系起来; § 可绕过杂交瘤技术，不需要复杂的基因工程技术; § 抗体基因筛选的范围广; § 技术稳定、可靠、生产周期短;可规模化生产; § 适用范围广，既可用于抗体制备，也适用于其它
蛋白如激素、酶、随机多肽等的生产。
噬菌体抗体库技术的临床应用
一.在新型疫苗研制方面的应用
抗体名称 MDX-33
SCH55700
SB-240563 SB-240683 rhuMab-E25
IDEC-152
抗体来源 Human
临床阶段 Ⅱ
Humanized Ⅱ (IgG4)
Humanized Ⅱ Humanized Ⅱ Humanized( Ⅲ IgG1)
Primmatized Ⅰ
适用病症
移植物抗宿 主疾病
靶抗原 CD147
CD2
CD2 同种异体移 CD3 植排斥
CD3
抗体名称
抗体来源
临床阶段
ABX-CBL
BTI-322
MEDI－507 Orthoclone/ OKT3 SMAT antiCD3
基因工程抗体PPT课件
Ricin A:蓖麻毒素A,对肿瘤细胞具有毒性作用
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scFv IL-2
IL-2
免疫细胞因子(Immunocytokine)
33
五、细胞内抗体
细胞内抗体主要是指在细胞内合成并作 用于细胞内组分的抗体，亦称内抗体 （intrabody）。
目前的研究主要集中在单链抗体上，在 ScFv的C端或N端插入其它靶向信号 （targeting signals），如分泌信号、核 定位信号、线粒体定位信号和内质网滞留信 号等，从而进行检测、识别、发挥特定功能。
特点：减少了鼠源性抗体的免疫
原性，同时保留了亲本抗体特异性结
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人-鼠嵌合抗体基因工程改造策略
启动子
Pr 鼠VH 人 CH
免疫球蛋白 基因载体的构建
Pr 鼠VL 人 CL
H链嵌合载体
L 链嵌合载体
共转染细胞
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抗体分泌细胞
鼠VH
鼠V L
人CL 人CH
人-鼠嵌合基因工程抗体
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第二代的抗体人源化——改型抗体
基因工程抗体
Genetic engineering antibody
根据研究者的意图，采用基因工程方法， 在基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、 拼接或修饰后导入受体细胞进行表达，产生 新型抗体。主要包括嵌合抗体、单链抗体、 人源化抗体、双价抗体和双特异性抗体等。
1
单克隆抗体用于治疗存在的问题
1、单克隆抗体的特异性 由于肿瘤特异性抗原较少，缺乏对肿瘤有严
因此只含V区基因片段的小分子抗体，即只 有VH或 VL一个功能结构域，也能保持原单 克隆抗体的特异性。这种小分子的抗体片段 就称为单域或单区抗体，其分子量仅为整个 Ig分子的1／12，故也称之为小抗体。
单克隆抗体和基因工程抗体的制备 ppt课件
课件
11
(二) 杂交瘤细胞的选择性培养
杂交瘤细胞的筛选： 两种亲本细胞经PEG或其他方法处理后， 可融合 成不同类型的融合体， 正常的脾细胞在培养基中存活 仅5~7天，无需特别筛选，细胞的多聚体形式也容易 死去。而未融合的瘤细胞则需进行特别的筛选去除。 要从中筛选出真正的杂交瘤细胞， 必须进行选择 性培养。目前，常用HAT培养基。 HAT培养基：
课件 13
细胞DNA生物合成途径示意图
糖+氨基酸
正常途径
氨基喋呤(A)
次黄嘌呤(H) HMP
HGPRT
核苷酸Βιβλιοθήκη 核苷酸前体DNA应急途径
TK
胸腺嘧啶(T) 课件
TMP
14
用来融合的瘤细胞是经毒性培养基选择 出来的缺乏 HGPRT 的细胞株，所以在 HAT选择培养基中不能生长。只有杂交 瘤细胞具有亲代双方的遗传特性，即既 有骨髓瘤细胞在体外无限繁殖的生命力 又有 B细胞经辅助途径合成 DNA 的能力， 故可在HAT培养基中长期存活并繁殖。
课件
7
2．小鼠骨髓瘤细胞
骨髓瘤细胞为B细胞系恶性肿瘤，能在体外 长期增殖并容易与B细胞融合。
课件
8
用于杂交瘤技术的骨髓瘤细胞 应符合的条件
①本身不分泌免疫球蛋白； ②为次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转化酶 （hypoxanthine-guanine- phospheribosyl-transfer ase ， HGPRT ） 或 胸 腺 嘧 啶 激 酶 （ thymidinekinase，TK）缺陷的细胞株； ③瘤细胞能与B细胞杂交形成稳定的杂交瘤细胞； ④与B细胞融合率高。
课件
3
第一节 杂交瘤技术的基本原理
基因工程抗体
和特异性。 在人体内的半衰期明显延长。
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
克隆可变区基因的方细胞的mRNA中扩 增VH及VL基因。
同一抗体的两个抗原结合部分分别针对两个不同 的抗原，在结构上是双价的，而与抗原结合的功能 是单价的。
－可介导标记物与靶抗原的结合 －使某种效应分子定位于靶细胞 －可提高抗体的某些生物学效应 －减少抗体的体内非特异性分布
增强抗体效应功能
细胞内抗体（intrabody）
在抗体基因的N端或C端加入引导序列使抗体表达定 位在亚细胞部位，如胞质、线粒体、内质网或细胞核 部位。在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体称为 细胞内抗体或内抗体。
IgG2、IgG4
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
表达系统的选择
大肠杆菌、噬菌体 无糖基化功能
酵母菌 Asn-X-Ser/Thr 糖基化错误
哺乳动物细胞表达系统 最常用的表达体系
表 达 载 体 的 构 建
共转染模式和单载体转染模式
真核表达载体的要求
为保证PCR产物的准确性，应尽量采 用引导肽部分的引物。
克隆可变区基因常用的引物
克隆鼠κ轻链可变区所用的部分引物
克隆鼠重链可变区所用的部分引物
克隆可变区基因的操作流程
杂交瘤细胞
单链cDNA分离
RNA提取试剂盒
H链引导肽引物 /恒定区引物
L链引导肽引物/ 恒定区引物
制备总RNA
第一链cDNA合成试剂 盒
鼠抗体的人源化及人源抗体制备技术
抗 原 表 位 导 向 选 择
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
克隆可变区基因的方细胞的mRNA中扩 增VH及VL基因。
同一抗体的两个抗原结合部分分别针对两个不同 的抗原，在结构上是双价的，而与抗原结合的功能 是单价的。
－可介导标记物与靶抗原的结合 －使某种效应分子定位于靶细胞 －可提高抗体的某些生物学效应 －减少抗体的体内非特异性分布
增强抗体效应功能
细胞内抗体（intrabody）
在抗体基因的N端或C端加入引导序列使抗体表达定 位在亚细胞部位，如胞质、线粒体、内质网或细胞核 部位。在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体称为 细胞内抗体或内抗体。
IgG2、IgG4
人鼠嵌合抗体的构建
可变区基因的克隆 表达载体的构建 嵌合抗体的表达
表达系统的选择
大肠杆菌、噬菌体 无糖基化功能
酵母菌 Asn-X-Ser/Thr 糖基化错误
哺乳动物细胞表达系统 最常用的表达体系
表 达 载 体 的 构 建
共转染模式和单载体转染模式
真核表达载体的要求
为保证PCR产物的准确性，应尽量采 用引导肽部分的引物。
克隆可变区基因常用的引物
克隆鼠κ轻链可变区所用的部分引物
克隆鼠重链可变区所用的部分引物
克隆可变区基因的操作流程
杂交瘤细胞
单链cDNA分离
RNA提取试剂盒
H链引导肽引物 /恒定区引物
L链引导肽引物/ 恒定区引物
制备总RNA
第一链cDNA合成试剂 盒
鼠抗体的人源化及人源抗体制备技术
抗 原 表 位 导 向 选 择
《基因工程抗体》课件
抗体药物长效化
通过基因工程技术改进抗体的稳定性、半衰期等特性，实 现抗体药物的长效化，减少给药频率，提高患者依从性。
基因工程抗体面临的挑战与机遇
免疫原性
基因工程抗体的免疫原性是一个重要问题，需要加强研究以降低免疫 原性，提高安全性。
生产成本
基因工程抗体的生产成本较高，需要进一步降低生产成本，提高可及 性。
《基因工程抗体》 PPT课件
目 录
• 基因工程抗体的概述 • 基因工程抗体的技术原理 • 基因工程抗体的应用实例 • 基因工程抗体的未来展望
CHAPTER 01基因工程Βιβλιοθήκη 体的概述基因工程抗体的定义
基因工程抗体是指利用基因工程技术，通过重组DNA或RNA技术制备的 抗体分子。
基因工程抗体可以针对特定抗原或抗体，通过体外基因操作和表达，获得 具有特定结构和功能的抗体分子。
基因工程抗体的制备流程
01
抗体基因的克隆
从免疫小鼠的脾细胞中提取抗体 基因，经过PCR扩增后，将目的 基因片段插入到载体分子中。
02
抗体基因的表达
03
抗体蛋白的纯化
将重组载体导入到宿主细胞中， 通过培养和筛选，获得能够表达 目标抗体的细胞株。
从表达抗体的细胞培养液中分离 出抗体蛋白，经过层析等手段进 行纯化。
监管政策
随着基因工程抗体的快速发展，监管政策也需要不断完善，以确保安 全性和有效性。
机遇
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗、自身免疫性疾病、感染性疾病等领域 具有广阔的应用前景，为患者提供更多治疗选择。
基因工程抗体的发展前景与展望
肿瘤免疫治疗
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗 领域具有巨大潜力，未来将有 更多针对肿瘤相关抗原的抗体
治疗方案。
通过基因工程技术改进抗体的稳定性、半衰期等特性，实 现抗体药物的长效化，减少给药频率，提高患者依从性。
基因工程抗体面临的挑战与机遇
免疫原性
基因工程抗体的免疫原性是一个重要问题，需要加强研究以降低免疫 原性，提高安全性。
生产成本
基因工程抗体的生产成本较高，需要进一步降低生产成本，提高可及 性。
《基因工程抗体》 PPT课件
目 录
• 基因工程抗体的概述 • 基因工程抗体的技术原理 • 基因工程抗体的应用实例 • 基因工程抗体的未来展望
CHAPTER 01基因工程Βιβλιοθήκη 体的概述基因工程抗体的定义
基因工程抗体是指利用基因工程技术，通过重组DNA或RNA技术制备的 抗体分子。
基因工程抗体可以针对特定抗原或抗体，通过体外基因操作和表达，获得 具有特定结构和功能的抗体分子。
基因工程抗体的制备流程
01
抗体基因的克隆
从免疫小鼠的脾细胞中提取抗体 基因，经过PCR扩增后，将目的 基因片段插入到载体分子中。
02
抗体基因的表达
03
抗体蛋白的纯化
将重组载体导入到宿主细胞中， 通过培养和筛选，获得能够表达 目标抗体的细胞株。
从表达抗体的细胞培养液中分离 出抗体蛋白，经过层析等手段进 行纯化。
监管政策
随着基因工程抗体的快速发展，监管政策也需要不断完善，以确保安 全性和有效性。
机遇
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗、自身免疫性疾病、感染性疾病等领域 具有广阔的应用前景，为患者提供更多治疗选择。
基因工程抗体的发展前景与展望
肿瘤免疫治疗
基因工程抗体在肿瘤免疫治疗 领域具有巨大潜力，未来将有 更多针对肿瘤相关抗原的抗体
治疗方案。
沈阳农业大学 免疫学第三章 抗体PPT幻灯片
第一节 免疫球蛋白的结构和类别
一、抗体的基本结构 二、免疫球蛋白的类别
三、Ig的类别转换
第二节 抗体多样性的原理
一、免疫球蛋白的基因结构 二、免疫球蛋白基因的重排 三、免疫球蛋白的多样性
第三节 抗体的功能
一、V区的功能
二、C区的功能
第四节 单克隆抗体和基因工程抗体
一、多克隆抗体 二、单克隆抗体 三、基因工程抗体
三、Ig的类别转换 B细胞接受抗原刺激后首先合成IgM，在多种因素影响下
可转变为合成IgG、IgA或IgE。 IgG
IFN-γ
IgM
IL-4
IgE
IL-5
Ig的类别转换是重链C区发生了变化，V区不变
结合抗原的特异性不变
IgA
与同一抗原决定簇结合
一、免疫球蛋白的基因结构
H链C区的不同：
γ: Gammar---IgG α: Alpha---IgA μ: Mu---IgM δ: Delta----IgD
区、
CH4区
各功能区的功能
（1）VL和VH：抗原结合的部位 （2）CL和CH1：提高抗体与抗原的结合能力 （3）CH2（IgG）和CH3（IgM）：补体 结合部位
（4）CH3（IgG）：与多种免 疫细胞的Fc受体结合
FcγR （5）CH4（IgE）：与多种免疫细
胞的Fc受体结合 FcεR
二、免疫球蛋白的类别
先重链
先D－J 后V－DJ
重排是通过重组酶识别V、 （D）、J基因片段两侧 的重组信号序列，再通 过切断和修复DNA而实
现的。
后轻链
先κ 后λ
V基因片段编码重链可 变区约98个氨基酸， 包括CDR1、CDR2和
部分CDR3
D基因片段编码 重链可变区大
一、抗体的基本结构 二、免疫球蛋白的类别
三、Ig的类别转换
第二节 抗体多样性的原理
一、免疫球蛋白的基因结构 二、免疫球蛋白基因的重排 三、免疫球蛋白的多样性
第三节 抗体的功能
一、V区的功能
二、C区的功能
第四节 单克隆抗体和基因工程抗体
一、多克隆抗体 二、单克隆抗体 三、基因工程抗体
三、Ig的类别转换 B细胞接受抗原刺激后首先合成IgM，在多种因素影响下
可转变为合成IgG、IgA或IgE。 IgG
IFN-γ
IgM
IL-4
IgE
IL-5
Ig的类别转换是重链C区发生了变化，V区不变
结合抗原的特异性不变
IgA
与同一抗原决定簇结合
一、免疫球蛋白的基因结构
H链C区的不同：
γ: Gammar---IgG α: Alpha---IgA μ: Mu---IgM δ: Delta----IgD
区、
CH4区
各功能区的功能
（1）VL和VH：抗原结合的部位 （2）CL和CH1：提高抗体与抗原的结合能力 （3）CH2（IgG）和CH3（IgM）：补体 结合部位
（4）CH3（IgG）：与多种免 疫细胞的Fc受体结合
FcγR （5）CH4（IgE）：与多种免疫细
胞的Fc受体结合 FcεR
二、免疫球蛋白的类别
先重链
先D－J 后V－DJ
重排是通过重组酶识别V、 （D）、J基因片段两侧 的重组信号序列，再通 过切断和修复DNA而实
现的。
后轻链
先κ 后λ
V基因片段编码重链可 变区约98个氨基酸， 包括CDR1、CDR2和
部分CDR3
D基因片段编码 重链可变区大
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四.超变区多肽(hypervariable region polypeptides)
抗体抗原结合是经过补体决定区（CDR） 来实现。因此，CDR是构成抗原抗体结合的 最小结构单位。根据这一特点，可以设计出 那些在抗原识别及亲和力方面有重要意义的 CDR多肽，直接用于诊断或治疗，可望获得 理想的结果。这种只含有一个CDR多肽的抗 体，称为超变区多肽，亦称为最小识别单位 (minimal recognition unit, MRU)。
第二代改型抗体： ①应用了人抗体基因库； ②引进计算机技术模拟抗体分子的立
体结构(分子模拟法)； ③使用了鼠人嵌合FR。其目的是获得
具有高亲和力的治疗性抗体
CDR序列
CDR序列
鼠单克隆抗体
人抗体
人源化抗体
鼠单克隆V区人源化（CDR移植）
.
14
小分子抗体
人源化抗体属完全的抗体分子。通过基 因重组技术，可以在保持原有抗原结合活 性的基础上，把完整的抗体分子改造成较 小的分子，称为小分子抗体。
功能：具有较好的抗原结合能 力，且分子量小、穿透力强、免 疫原性低等特性。可与其他效应 分子构建成多种具有新功能的抗 体分子，是构建免疫毒素和双特 异抗体等的理想而基本的元件 。
ScFv应用： 用于肿瘤的导向治疗 肿瘤的影像分布 基因治疗 研究基因结构与功能的关系
三、单域抗体
抗体与抗原的结合主要由Ig的V区决定， 因此只含V区基因片段的小分子抗体，即只 有VH或 VL一个功能结构域，也能保持原单 克隆抗体的特异性。这种小分子的抗体片段 就称为单域或单区抗体，其分子量仅为整个 Ig分子的1／12，故也称之为小抗体。
二、三链抗体(triabody)
在制备单链抗体时，当接头的长度为2 个或2个的以下氨基酸残基时，或者直接 把VH结构域的N末端与VL结构域的C末端 相连，通过非共价键而形成的三聚体，称 为三链抗体。接头长度在3～12个氨基酸 残基时，则形成双链抗体。
通过基因工程手段采用
不同的接头把单链抗体(VLVH)的VH结构域与IgG的 CH3结构域融合，形成VLVH-CH3的结构，称之为微 三、微型抗体 型抗体（minibody）。
特点：减少了鼠源性抗体的免疫原 性，同时保留了亲本抗体特异性结合 抗原的能力。
人-鼠嵌合抗体基因工程改造策略
启动子
Pr 鼠VH 人 CH
Pr 鼠VL 人 CL
免疫球蛋白 基因载体的构建
H链嵌合载体
L 链嵌合载体
共转染细胞
.
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抗体分泌细胞
鼠VH
鼠V L
人CL 人CH
人-鼠嵌合基因.工程抗体
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第二代的抗体人源化——改型抗体
多价小分子抗体
在ScFv的基础上，可以把两个或两 个以上的ScFv重组在一起，由此可制备 成多价小分子抗体即微型抗体（简称多 价微抗）。其中包括双链抗体(diabody)， 微型抗体（minibody），三链抗体 (triabody)及四链抗体(tetrabody)等。
一、双链抗体(diabody) Ag 制备方法 化学交联法 粘性蛋白结构域融合法 接头长度控制法。
在嵌合抗体的基础上进一步将 鼠 MAb 可 变 区 中 相 对 保 守 的 FR(framework region)替换成人的FR， 保留与抗原结合部位决定簇互补区 （complement determinant region) 部位 (即CDR移植)
早期的改型抗体：
简单的CDR移植，通过点突变进行微 调即更换某个位点上的氨基酸。
基因工程抗体
Genetic engineering antibody
根据研究者的意图，采用基因工程方法， 在基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、 拼接或修饰后导入受体细胞进行表达，产生 新型抗体。主要包括嵌合抗体、单链抗体、 人源化抗体、双价抗体和双特异性抗体等。
单克隆抗体用于治疗存在的问题
1、单克隆抗体的特异性 由于肿瘤特异性抗原较少，缺乏对肿瘤有严 格特异性的单抗，对正常组织有交叉反应； 2、异种抗体反应 鼠源性单抗用于人体，导致异源性超敏反应
靶部位摄取的量太低
• 改变抗体分子大小
效应功能弱
• 连接毒素、放射性 同位素、药物
在体内被清除速度快
• 抗体人源化
抗体药物改造的方向
抗体人源化和人源抗体制备 改变抗体分子大小 增强抗体亲和力 增强抗体效应功能
单克隆抗体人源化的改进
鼠抗体人源化（人-鼠嵌合、改型抗体） 小分子抗体（Fab、单链、单域、超变区
多肽） 基因工程抗体（双特异、免疫黏连素、催
化抗体） 人源抗体（噬菌体抗体库、转基因小鼠） 人-人抗体
1、抗体人源化 鼠单克隆抗体人源化 ：嵌合抗体、改型抗体 小分子抗体：单价(Fab、ScFv、单域抗体、 超变区多肽)、多价（Di-, Tri-, Minibody） 特殊类型抗体 (双特异性抗体、细胞内抗体、
根据其价数的不同可分为单价小分子抗体 及多价小分子抗体两种。
单价小分子抗体
一、Fab抗体
Fab段由重链V区及 CH1功能区与整个轻链以 二硫键形式连接而成，主 要发挥抗体的抗原结合功 能。Fab抗体只有完整IgG 的1/3。
二、单链抗体(ScFv)
Ag
定义：用基因工程方法，
将抗体VH和VL（重链和轻链可 变区）通过一个连接肽连接而成 的小分子抗体，
抗原化抗体、免疫脂质体) 抗体融合蛋白 （免疫粘连素、免疫毒素、催
化抗体）
VH和VL是抗原决定簇结
合位点
高变区 HVR
决定簇互补区CDR
骨架区FR
CH1和CL：Ig同种异型
的遗传标志
CH2：补体结合位点
பைடு நூலகம்
CH3：某些细胞Fc受体
结合部位
.
8
第一代的抗体人源化—嵌合抗体
从杂交瘤细胞分离出鼠MAb功能性可 变区基因，与人Ig恒定区（决定免疫 原性）基因连接，插入适当表达载体， 转染宿主细胞，表达人-鼠嵌合抗体。 嵌合抗体由于这两部分在空间结构上 相对独立，其独特的抗体亲和力保持 得很好，但因鼠单抗可变区的存在， 应用时仍有较强的免疫排斥反应。
.
2
理想的抗体药物的性质
高特异性和高亲和力（Kd=108~1010L/M） 对人没有免疫原性，不诱导机体对抗体的排 斥反应 游离抗体不激活补体 一旦结合到靶抗原上，能诱导效应功能 细胞系稳定，适合在无血清培养基中进行 大规模培养 抗体符合生物制品标准
抗体治疗存在的问题及对策
问题
对策
异源蛋白导致产生抗抗体，• 抗体人源化 影响靶向性和效果