自單克隆抗體問世以來,最常用的鼠源性單克隆抗體在臨床診斷及治療等方面發(fā)揮了巨大的作用,但常用的鼠源單克隆抗體具有較強(qiáng)的免疫原性,在臨床應(yīng)用中會引起人抗鼠抗體(HAMA)反應(yīng), 導(dǎo)致抗體半衰期縮短(不到20 h),治療效果減弱。利用DNA重組和蛋白質(zhì)工程技術(shù),對抗體基因進(jìn)行重組,可在保留鼠源抗體對抗原有效結(jié)合部位的同時(shí)最大限度地降低非結(jié)合部位的鼠源性,這種通過重組基因表達(dá)的既有鼠源成分又有人源成分的抗體稱為人源化抗體,又可稱為基因工程抗體。抗體人源化則成為了將鼠源性單抗轉(zhuǎn)化為安全有效的治療藥物的重要方式。
人源化抗體包括嵌合抗體、改型抗體、表面重塑抗體和全人源化抗體等幾類。
嵌合抗體
由于90%的HAMA是針對抗體C區(qū)的,設(shè)計(jì)從分泌鼠單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞基因組中分離功能性Ig V區(qū)基因,然后與人C區(qū)基因按一定方式拼接,克隆到表達(dá)載體中并轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞所制備的抗體稱為嵌合抗體(Chimeric Antibody)。這種抗體的Fab區(qū)是鼠源的, Fc區(qū)是人源的。由于整個(gè)抗體分子約2/3 部分為人源的,較好地避免了HAMA反應(yīng),延長了抗體在體內(nèi)的半衰期,改善了抗體藥物動(dòng)力學(xué)。
1984年美國科學(xué)家Morrison等首次將人Ig的C區(qū)基因與鼠單克隆抗體的V區(qū)基因連接,成功表達(dá)人-鼠嵌合抗體以來,基因工程抗體的研究發(fā)展迅速。已有多種不同特異性的基因工程抗體經(jīng)FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床使用,顯示了良好的應(yīng)用前景。
改型抗體
改型抗體也稱CDR植入抗體(CDR grafting antibody),抗體可變區(qū)的CDR是抗體識別和結(jié)合抗原的區(qū)域,直接決定抗體的特異性。將鼠源單抗的CDR移植至人源抗體可變區(qū),替代人源抗體CDR,使人源抗體獲得鼠源單抗的抗原結(jié)合特異性,同時(shí)減少其異源性。然而,抗原雖然主要和抗體的CDR接觸,但FR區(qū)也常參與作用,影響CDR的空間構(gòu)型。因此換成人源FR區(qū)后,這種鼠源CDR和人源FR相嵌的V區(qū),可能會改變單抗原有的CDR構(gòu)型,導(dǎo)致結(jié)合抗原的能力下降甚至明顯下降。雖然目前已能對抗體進(jìn)行分子設(shè)計(jì),在人源FR區(qū)引入鼠源FR區(qū)的某些關(guān)鍵殘基(如配置得當(dāng),其親和力可與原有小鼠抗體的親和力相當(dāng)),但人源化抗體常達(dá)不到原有鼠源單抗的親和力。
表面重塑抗體
表面重塑抗體是指對異源抗體表面氨基酸殘基進(jìn)行人源化改造。該方法的原則是僅替換與人抗體SAR差別明顯的區(qū)域,在維持抗體活性并兼顧減少異源性基礎(chǔ)上選用與人抗體表面殘基相似的氨基酸替換;另外,所替換的區(qū)段不應(yīng)過多,對于影響側(cè)鏈大小、電荷、疏水性,或可能形成氫鍵從而影響到抗體互補(bǔ)決定區(qū)(CDR)構(gòu)象的殘基盡量不替換。
全人源化抗體
全人源化抗體是指通過轉(zhuǎn)基因或轉(zhuǎn)染色體技術(shù),將人類編碼抗體的基因全部轉(zhuǎn)移至基因工程改造的抗體基因缺失動(dòng)物中,使動(dòng)物表達(dá)人類抗體,達(dá)到抗體全人源化的目的。
當(dāng)前正處于臨床研究的多種抗體中,嵌合抗體和人源化抗體所占比例大于70%。目前的人源化抗體,主要用于腫瘤、自身免疫性疾病和心血管疾病的治療以及抗移植排斥反應(yīng)和抗病毒感染等方面。
通過完善的蛋白表達(dá)純化平臺,穩(wěn)定細(xì)胞系構(gòu)建平臺和噬菌體展示技術(shù)平臺,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)豐富的專家團(tuán)隊(duì)(曾經(jīng)成功研制并且上市過治療性抗體藥物),普健生物可提供個(gè)性化方案定制,一對一項(xiàng)目跟進(jìn),細(xì)致化實(shí)驗(yàn)報(bào)告等一站式抗體人源化服務(wù),服務(wù)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
1
抗體可變區(qū)/抗體全長測序
通過鼠源單克隆抗體細(xì)胞系進(jìn)行抗體可變區(qū)/抗體全長基因序列測序,2-4周。
2
嵌合抗體表達(dá)及抗原抗體結(jié)合分析
結(jié)合可變區(qū)序列及人源恒定區(qū)序列設(shè)計(jì)嵌合抗體,通過哺乳系統(tǒng)進(jìn)行嵌合抗體表達(dá);對嵌合抗體進(jìn)行抗原抗體結(jié)合分析,同時(shí)可提供樣本給客戶進(jìn)行親和力檢測及生物活性檢測,8~10周。
3
人源化抗體設(shè)計(jì)
基于CDR移植、回復(fù)突變、生物信息學(xué)分析等方法對VH和VL區(qū)域進(jìn)行人源化設(shè)計(jì),根據(jù)需求提供不同套餐供客戶選擇,2-3周。
敲黑板!
敲黑板!
我們知道
抗體人源化改造
的關(guān)鍵問題就在于
確定抗體FR區(qū)上對抗體親和力產(chǎn)生重大影響的
人源化替換位點(diǎn),
換句話說就是定位影響CDR區(qū)構(gòu)象的關(guān)鍵氨基酸。
這決定了人源化抗體項(xiàng)目的成敗。
因此,必須高度重視
人源化抗體的設(shè)計(jì)。
否則,
很可能
“一失足成千古恨”
"再回頭資金已打水漂"。
也只有做好人源化抗體設(shè)計(jì),
以下的步驟才有意義。
↓
4
人源化抗體表達(dá)
密碼子優(yōu)化,基因合成,亞克隆,轉(zhuǎn)染,抗體表達(dá)及純化,8-10周。
5
人源化抗體性質(zhì)檢測
結(jié)合力檢測:ELISA/FACS測定EC50值,或Biacore/Octet測定Kd值;人源化抗體體外生物活性分析并與嵌合抗體進(jìn)行比較;人源化抗體與同源性物種的交叉反應(yīng)性分析;人源化抗體生物物理特性分析:SEC-HPLC分析,DS-PAGE分析,DSC分析。
普健生物人源化抗體的篩選
基于以下評估準(zhǔn)則:
哺乳細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)(HEK293F或CHO)進(jìn)行瞬時(shí)表達(dá)的表達(dá)水平。
基于檢測指標(biāo)EC50(通過ELISA或FACS檢測)或Kd(通過Biacore或Octet檢測),將人源化抗體結(jié)合力與嵌合抗體結(jié)合力進(jìn)行對比。
基于體外生物活性測試,將人源化抗體活性與嵌合抗體活性進(jìn)行對比。
基于體外結(jié)合試驗(yàn),檢測人源化抗體與相關(guān)同源物種的交叉反應(yīng)性。
基于生物物理性質(zhì)分析,將人源化抗體與嵌合抗體進(jìn)行對比,主要為以下幾點(diǎn):
a)通過SEC-HPLC鑒定大分子聚集程度。
b)還原性及非還原性SDS-PAGE鑒定。
c)通過DSC分析檢測Tm值。
更重要的是,
普健生物抗體人源化
方案制定是個(gè)性化的,
收費(fèi)方式是分步的!
最后,
相信隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,尤其是鼠抗體人源化技術(shù),抗體庫技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的迅速發(fā)展,以及對疾病機(jī)理的不斷深入研究,人源化抗體在臨床應(yīng)用中將會更加廣泛。