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单抗发展史,看这篇就够了!

2024-4-21 01:58| 编辑: 小桔灯网| 查看: 2122| 评论: 0|来源: 蒲公英

摘要: 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 ...



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





19世纪80年代后期

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。


1953年

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


1963年

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


1969年

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”。



图1 单克隆抗体的结构和功能
(来源:Structure and function of monoclonal antibodies - Bing images)


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


得益于抗体的发现和结构的解析,在1975年,英国科学家Kohler和Milstein以“预定特异性抗体融合细胞的持续培育”为题,首次用仙台病毒使小鼠骨髓细胞和绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞(B淋巴细胞)进行融合,发现形成的杂交细胞既能在体外无限增殖,又能持续的分泌特异性的抗体,通过克隆化的培养可获得纯的细胞,制备得到首个治疗性单克隆抗体-OKT3(Ortholone)开创人类利用杂交瘤技术制造单克隆抗体之先河



图2 单抗的制作构成
(来源:肽研社)


1984年,他们因为发现了单克隆抗体产生原理而获得了诺贝尔生理学或医学奖。


图3 1984年诺贝尔生理学或医学奖获奖者



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


单克隆抗体主要经历了四个发展阶段,分别为:鼠源单抗、人-鼠嵌合单抗、人源化单抗、全人源单抗

第一个阶段的鼠源抗体免疫原较强,引起机体超强的免疫反应,因此后面的三个发展阶段都是让抗体更加偏向于人源化,尽可能减少免疫反应。

图4 抗体的进化带动了抗体药物的发展
(来源:肽研社)





鼠源单抗

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。


人-鼠嵌合单抗

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区鼠源的,Fc区人源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。


人源化单抗

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。


全人源化单抗

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:


图5 单克隆抗体人源化分类
(来源:医药时间)




随着抗体人源化逐步推进,抗体治疗也进入到快速发展的阶段。经过多年的发展,抗体药物已经在恶性肿瘤、自身免疫病等重大疾病的治疗中占据了重要的位置,发展速度令人叹服、是当前生物药中复合增长率最高的一类药物。






下期预告
单克隆抗体的功能与优缺点


参考来源

滑动查看

1、蒋卉,胡志强. 单克隆抗体药物的技术发展和应用进展 [J]. 山东化工, 2020, 49 (06): 77-78.

2、你的名字迷人眼——从托珠单抗认识单抗类药物的命名

https://mp.weixin.qq.com/s/ZpWQJiiltpGaEiwE5euYbA

3、Focus | 关于单抗,这些或许是你想知道的

https://mp.weixin.qq.com/s/M9uqvvYapJxJDtQUMx6IFA

4、形形色色的PD-1单抗,你了解多少?

https://mp.weixin.qq.com/s/Okq1QgGjn_DpD5wdsFPJCQ

5、【昆华药师】靶向治疗药物之单抗那些事(一)

https://mp.weixin.qq.com/s/_kVX588DXDdjkSC4LPDaig

6、单克隆抗体结构及相关内容简介

https://mp.weixin.qq.com/s/KalYWzIo3p1hh9JwY4OnSg

7、综述 | 单克隆抗体的耐药机制

https://mp.weixin.qq.com/s/6sIVTZ6jtDsMb1OAYYmr6g

8、肿瘤治疗主力军——单克隆抗体药物的前世今生

https://mp.weixin.qq.com/s/nFAm5MEOBZCcigysW9KgCA

9、单克隆抗体(学习)

https://mp.weixin.qq.com/s/pAIxVU9tPd8OuK1klvHXuw

10、单抗结构和基础知识

https://mp.weixin.qq.com/s/n0rfPnNjYYSyEeJPlHLUCw

11、技术干货 | 带你走进抗体的世界:抗体结构与功能

https://mp.weixin.qq.com/s/fGhVr8KQWG_zk_gNVHtvbQ



End

编辑:芝麻核桃



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