第33卷第5期暨南大学学报（自然科学版）
Vol．33No．52012年10月
Journal of Jinan University （Natural Science ）
Oct．2012
［收稿日期］2012－03－26
［基金项目］国家自然科学基金项目（81202449）；广东省科技计划项目（201213010300016）［作者简介］向军俭（1952－），男，教授，研究方向：抗体技术与应用
抗体技术研究进展（1）：人源抗体技术
向军俭，童吉宇，王
宏
（广东省分子免疫与抗体工程重点实验室；暨南大学抗体工程研究中心，广东广州510632）
［摘
要］100年来，抗体的发现为人类疾病诊断、治疗和有害物质的分析检测发挥了巨大的作用．特别是1975年
发明了单克隆抗体技术以及1986年发明基因工程抗体技术，为研制特异性高、大量均一并大量生产抗体成为了现实，也使嵌合抗体、全人源抗体造福人类并产生巨大的经济效益．为了克服鼠源性单抗可诱发人抗鼠抗体（HA-MA ），通过嵌合抗体、改构抗体、小分子抗体等技术和改良抗体与抗原结合的特异性，已成为抗体技术研究的主要发展方向，本文主要就抗体人源化及抗体分子小型化，抗体功能复合化两个部分的进展进行综述．［关键词］抗体；
人源化抗体；
基因工程抗体；
抗体库技术；
小分子抗体
［中图分类号］R392．11
［文献标志码］A
［文章编号］1000－9965（2012）05－0524－07
Recent advances in antibody technique （1）：Humanized antibody technique
XIANG Jun-jian ，TONG Ji-yu ，WANG Hong
（Guangdong province Key laboratory of Molecule Immunology and Antibody Engineering ，Jinan University ，Guangzhou 510632，China ）
［Abstract ］In the past 100years ，antibody has played a significant role in human disease diagnosis
and treatment and the analysis of detrimental substances．Especially ，the inventions of both monoclonal antibody technique in 1975and genetic engineering technique in 1986，on one hand ，have made it possi-ble for producing abundant antibodies of high specificity and homogeneity ，on the other hand ，help chim-eric antibody and fully human antibody bring benefit to human beings．To overcome the problem that mu-rine monoclonal antibody may induce HAMA ，technologies such as chimeric antibody ，reshaping antibod-y ，small-molecule antibody and improvements of the specificity between antibody and antigen have be-come the main trend when developing antibody technique．This review gives an overview on antibody hu-manization ，small-molecule antibody and composite function of antibody．［Key words ］antibody ；humanization antibody ；genetic engineering antibody ；
antibody library
technique ；small-molecule antibody 19世纪末抗体首次被发现，其后很长一段时间内人们都以抗原免疫动物获得抗血清（多克隆抗
体）．1975年，
K hler 和Milstein 建立了B 淋巴细胞杂交瘤技术，为大量生产均一、特异性强的单克隆抗体提供了技术支持并使免疫学发生一场革命，有力
地促进诊断与治疗性抗体的发展．然而由于单克隆
抗体大部分为鼠源性抗体，在临床治疗中可在人体
内可诱发人抗鼠抗体（HAMA ）［1］
，限制了单克隆抗体在临床治疗中的应用．随着基因工程技术的发展和对各类抗体结构和氨基酸序列、及其变异种属和
功能之间关系的深入研究，基因工程技术将抗体的表达同抗体DNA重组技术有机的结合起来，基因工程抗体是继血清多克隆抗体、单克隆抗体之后的第三代抗体．
1鼠单抗人源化
为了降低鼠单抗的异源性，人们利用基因工程技术对鼠源单抗进行改造，即鼠单抗的人源化，其基本的方法是保留鼠源单抗与抗原特异结合的部分基因，其余部分用人源抗体基因代替．
1．1人－鼠嵌合抗体
通过对抗原抗体结合作用的分析，发现抗体的可变区是与抗原结的部位，而恒定区与抗原的结合无关，因此可以用人的恒定区基因取代鼠的恒定区基因，构建人－鼠嵌合的质粒载体，通过转染宿主细胞，表达人－鼠嵌合抗体［2］．与鼠单抗相比，嵌合抗体的异源性大大降低，而其结合抗原的特异性和亲和力得到了保留．目前已经有部分嵌合抗体批准应用于临床治疗，如Reopro、Rituxan分别于1994年和1997年批准上市，前者用于治疗心血管疾病，后者用于非何杰奇金斯淋巴癌和类风湿性关节炎的治疗．
1．2人改型抗体
虽然嵌合抗体的异源性相比鼠源单抗有很大程度的降低，但其仍然含有30%左右的鼠源序列，可引起不同程度的HAMA，所以有必要设法进一步降低其鼠源性．进一步研究表明，抗体分子与抗原直接接触的是可变区中的6个互补决定区（complement-determining regions，CDRs）形成的平面，骨（框）架区（framework regions，FRs）作为支架，立体构象保守．因此，将鼠单抗的互补决定区移植到人单抗的骨架区上，使抗体既获得鼠单抗的特异性，又大大的降低鼠单抗的异源性［3］．但是研究表明，起脚手架作用的骨架区不仅提供了CDR的空间构象环境，有时还参加抗体结合位点正确构象的形成，甚至参加与抗原的结合，简单的CDR移植往往导致抗体亲和力的降低或丧失．因此，如何在FR中、FR和CDR 之间进行操作至关重要，目前主要有以下4种策略．（1）模板替换使用与鼠对应部分有较大同源性的人FR替换鼠FR．这种同源替换主要考虑的是，使鼠CDR在替换后有类似的折叠环境，从而保持原来的构象．在选择人FR时通常有两条途径．第一种是对需要进行人源化的鼠单抗，用已有晶体结构数据的人源抗体FR作为替换的基本模板，借助序列比较与分子建模，从而确定在鼠FR中与CDR有密切作用的氨基酸残基，使其保留在替换的人源FR中．此方法中，确切的人源FR晶体结构为残基替换提供了明确的信息，减少了盲目性，但由于改变的氨基酸残基数较多，不易保存CDR的天然构象，成功率低．
第二种是通过对已有的抗体序列库进行筛选，得到与鼠单抗FR有最大同源的人源FR用以替换，此方法同样需要分子建模来提供与CDR移植相关的关键残基信息．此方法所需更改的氨基酸数目较少，能更好的保持CDR折叠所需空间环境．两种方法均有成功的实验报道．两种方法均需要通过分子模建来提供CDR移植后可能或缺的FR关键残基的信息．同源替换的优点在于减少需要更改的氨基酸数目，更好地保持CDR需要的空间环境；不足在于选择的人源FR可能并无结构数据，不能提供有效的关键残基信息．
（2）表面重塑抗体对鼠CDR及FR表面残基进行修饰或重塑，使之类似于人抗体CDR的轮廓或人FR的型式．
1991年Padlan经过研究发现尽管鼠和人的可变区来自不同种属，但暴露于表面的氨基酸残基的位置和数目却非常保守，它们是可变区免疫原性的主要来源，于是Padlan提出了利用表面重塑的方法来改造非人源抗体［4，5］，此方法的原则是将鼠可变区中暴露在表面的骨架区残基替换为人源性残基．此方法可以不进行同源建模，在序列同源分析的基础上，选择与鼠表面残基暴露类型最匹配的人源型式进行，但是不够准确，且如果改变后的残基在侧链大小、电荷、疏水性方面变化较大或者形成氢键，从而影响到CDR的构象，则此残基不予改变，以减少CDR-FR之间的不相容性．由于鼠源单抗在人体引起的HAMA反应，究竟是完全由其表面暴露残基引起，还是由内外部残基共同作用，涉及抗体产生的最基本的免疫学机制，而这种机制仍在探讨之中．表面重塑抗体消除异源性的效果如何，至今尚无临床报道．
（3）补偿变换在人FR中，通过对与CDR有相互作用、与抗体亲和力密切相关或与FR空间折叠起关键作用的残基的改变，来补偿完全的CDR移植［6］．
通过对抗体立体结构数据和同源性分析，根据FR残基对抗原结合、CDR构象的稳定、FR的折叠中的重要程度，可将这些残基分为：低风险性残基，
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第5期向军俭，等：抗体技术研究进展（1）：人源抗体技术
