一、什么是抗体 抗体(antibody,Ab):是由抗原进入机体刺激B细胞分化增殖为浆细胞而合成并分泌的一类能与相应抗原发生特异性结合并产生免疫效应的含有糖基的球蛋白。抗体分布于体液(血液、淋巴液、组织液及粘膜的外分泌液)中,主要存在于血清内。 二、抗体的发现及发展 学者们在研究病原菌的过程中,发现在感染者的血清中有“杀菌素”(bactericidins),抗体被发现。但由于实验条件落后,抗体的结构的解析却进展缓慢。 英国生物化学家Frederick Sanger成功解析了同样身为蛋白质的胰岛素的化学结构,受到启发的美国生物学家Gerald Maurice Edelman用β-巯基乙醇处理免疫球蛋白G,将其分解成两条链,根据分子量大小分别称为重链与轻链。 Edelman与Rodney Robert Porter(Sanger的博士研究生)结合两人多年的研究结果,提出了比较成熟的抗体分子模型。 Edelman和Porter对抗体1300多个氨基酸序列进行了测定,并继续深入研究抗体的结构,陆续提出了越来越精确的抗体分子结构,得到我们目前对抗体结构的认识。 三、抗体的结构 抗体是一类大分子蛋白质,形状像字母“Y”。 1 重链(H链)与轻链(L链) 由两条完全相同的重链(H链,氨基酸数目多,相对分子量大)和完全相同的轻链(L链,氨基酸数目少,相对分子量小)组成,链间由二硫键连接。每条重链和轻链分为氨基端(N端)和羧基端(C端),其中重链类型决定抗体亚型。 2 可变区(V区)与恒定区(C区) 通过对H链或L链的氨基酸序列比较分析,发现:其N-末端序列变化很大,称此区为可变区(V区);C-末端氨基酸则相对稳定,变化很小,称此区为恒定区(C区)。因此,整个抗体分子可以分为可变区(V区)、恒定区(C区)。 1)抗体可变区(V区) 在“Y字母”头部有一片区域变幻多端,主要是负责识别形形色色的抗原分子,这块区域称为可变区(variable region,V区),重链和轻链的V区分别称为VH和VL。V区氨基酸的组成和排列决定抗体的抗原结合特异性。 由于病原体和病毒的种类繁多,而他们的表面又存在诸多不同的免疫原,所以抗体要识别它们,其“Y”形结构的可变区部分也相应是千变万化的。 其中,在可变区内有一小部分区域的氨基酸序列非常容易发生突变,称之为高变区(hypervariable region,HVR)【也叫互补决定区complementarity determining region,CDR)】,HVR的氨基酸序列就决定了该抗体结合相应抗原的特异性。 VH和VL的3个CDR共同组成Ig的抗原结合部位,决定抗体的特异性,是抗体识别及结合抗原的部位。 可变区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对比较保守,称为骨架区(framework region,FR)。 2)抗体恒定区(C区) 可变区以外的序列就是抗体的恒定区,重链和轻链的C区分别称为CH和CL。 针对不同的抗原的同一类的抗体,V区是不同的,但是恒定区是相同的。 3 抗原结合域(Fab)与结晶区域(Fc) 1)Fab段为抗原结合片段(fragment of antigen binding,Fab) 相当于抗体分子的两个臂,由一个完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。 Fab段包含完整的可变区,以及恒定区的CH1区域。Fab可识别结合抗原靶标,决定单抗的特异性和亲和力。 2)Fc段为可结晶段(fragment crystallizable,Fc) 相当于Ig的CH2和CH3结构域,是Ig与效应分子或者细胞相互作用的部位。Fc段仅指Ig恒定区CH2和CH3的区域,相当于Y字结构下面那一部分。Fc是抗体与效应分子或细胞(FcR、FcRn、补体)相互作用的部位。 四、单抗的发现 五、什么是单抗 单克隆抗体(monoclonal antibody,mAb),是由单一B淋巴细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。 六、单抗的发展与分类 1986年,全球第一个单抗治疗肾移植排斥反应的鼠源化抗体(OTK3)宣告上市,但由于人的免疫系统对鼠源抗体有较高的免疫原性,限制了其应用也使抗体治疗陷入低潮。 1984年,Morrison等人将鼠单抗可变区与人IgG恒定区在基因水平上连接在一起,成功构建了第一代人-鼠嵌合抗体,这种抗体的Fab区是鼠源的,Fc区是人源的。嵌合抗体虽然可以部分解决异种蛋白的排斥问题,但免疫源性还是比较高。 1986年,Jones等人成功构建了第一个改形抗体,使其只有重链和轻链的可变区部分包含3个鼠源性抗体的互补决定区(CDR),其余部分均为人源性的,人源性可达90%以上。这次改形的抗体被称为CDR移植抗体和人源化抗体,人源化单抗基本解决了鼠源性单抗的免疫原性,但人源化过程仍很繁复且费用昂贵。 1990年,噬菌体展示文库技术被证实在重组抗体生产中的作用。1994年转基因小鼠作为生产全人源化抗体的载体问世,就此全人源抗体问世,目前全人源化单抗主要由以上两项技术制备。 2002年,全球第一个全人源化单抗阿达木单抗上市,截止2019年,该明星产品已经连续8年蝉联全球药品销售榜首。 鼠源单抗、人-鼠嵌合单抗、人源化单抗、全人源单抗这四种单抗之间的区别,如下图: 参考来源 编辑:芝麻核桃 |