单克隆抗体技术的应用

1、第三节 单克隆抗体技术的应用几十年以来 , 人们一直尝试利用人免疫系统产生人源性单抗来制备特异性强 的人源抗体药物 , 从而治疗肿瘤、感染性疾病及自身免疫性疾病等。根据用途的 不同，单抗大体上可分为三类，即诊断用单抗、治疗用单抗、 “生物导弹”用单 抗。单抗为人类疾病的防治和诊断、肿瘤体内定位、靶向药物的制备、防止移植 物的排异反应、新型疫苗的研制提供了较为理想的手段。用于疾病的诊断1、检测淋巴细胞表面分子，用于鉴别淋巴细胞。它用于区分细胞亚群和细胞的分化阶段的淋巴细胞。例如检测CD系列标志，有利于了解细胞的分化和 T 细胞亚群的数量和质量变化， 这对多种疾病诊断具有 参考意义。细胞表面抗原的

2、检测，将对白血病患者的疾病分期、治疗效果、预后 判断等方面有指导作用。 组织相容性抗原检测是移植免疫学的重要内容， 应用单 抗对其进行位点检测可得到更可信的结果。人体内的淋巴细胞分为 T 细胞、B细胞和包括 NK细胞为代表的第三群细胞， 下分若干亚群，各有其特异的表面标志和功能，据此建立许多相应的检测方法。 临床上各种类型的免疫缺陷症、 自身免疫病以及肿瘤等均可出现不同群淋巴细胞 数量和功能的变化。因此计数外周血和组织内淋巴细胞及其亚群的数目或比例， 以及它们所显示的功能强弱， 可藉此判断机体的细胞免疫水平， 对临床认识疾病， 探讨其发病机制、 观察病情、 判断预后、 考核疗效以及防治疾病等方

3、面可提供极 为有用的信息。检测人 T细胞的特异性抗原， 曾采用抗人脑、 抗人胸腺细胞和抗人 T细胞等 抗血清，通过细胞毒试验或免疫荧光染色加以鉴定。 自抗白细胞分化抗原的单克 隆抗体问世以来，上述诸多方法均被新方法取而代之。常用以鉴定和检测计数 T 细胞的表面分化抗原如下表所示。表 T 胞表面主要 CD抗原及其特异性用单克隆抗体检测 T 细胞表面抗原的方法有两大类，一类是用标记抗体着 染，如免疫荧光法、酶免疫法、生物素亲和素（或链霉亲和素）系统的 ABC 法以及免疫金银染色法； 另一类是用抗体致敏的红细胞作花环试验。 两类方法各 有优缺点。以下叙述有代表性的方法。（一）间接免疫荧光法 本法是将

4、分离获得的外周血单个核细胞分别与抗相应 CD的单克隆抗体（如 CD2、 CD4、CD8）结合后，洗去游离的抗体，继加荧光素标记的抗小鼠 IgG 抗血 清，经温育结合后，洗去多余的标记抗体，取样制片，用荧光显微镜观察并计数 约 200 个单个核细胞，以荧光阳性细胞与计数细胞总数之比，求得相应CD抗原阳性的 T 百分率。如有条件，细胞经荧光标记抗体着染后，用流式细胞仪计数， 快速而准确，但需要较多的投资，难以普及应用。（二）免疫细胞化学法通常用酶免疫检测法， 如 APAAP酶免疫桥联法。 为减少非特异性着染， 可选 用生物素链霉亲和素系统试剂作 ABC法染色。该类方法可用普通显微镜观察， 凡呈棕黄

5、色的细胞为相应 CD抗原阳性细胞，计其占总淋巴细胞的百分率。本法 简便易行，不需特殊仪器，一般试验室均可采用。(三) 抗体致敏细胞花环法用相应的 CD单克隆抗体致敏醛化的红细胞作为指示物，它与受检的细胞混 匀后，置室温片刻，继经低速离心，移放室温作短期温育或 4过夜后，重悬取 样涂片染色镜检。凡受检细胞周围粘附有 3 个或更多红细胞的判为花环形成细胞 如下图所示，共计数 100200 个细胞，以花环形成数与计数细胞总数之比为相 应 CD抗原阳性细胞的百分率。本法需有相应的致敏红细胞试剂，受影响的因素 较前两法多。图 显微镜下的花环2、鉴定病原体，准确诊断感染性疾病。将病原体的抗原分离 , 再同

6、骨髓瘤细胞杂交建立相应的杂交瘤细胞株 , 分泌 单克隆抗体 , 可以同病原体发生特异性的抗原 - 抗体反应 , 通过免疫荧光试验或 ELISA 试验对疾病进行诊断。例如转铁蛋白、肾素、甲状腺素 (T4) 、三碘甲状腺 素(T3) 、干扰素、补体成分 C3、cAMP、cGMP、生长素、绒毛膜促性腺激素 (HCG)、 促性腺激素 (FSH)、胰岛素、 IgG、IgE 、地高辛、氨茶碱、苯巴比妥、氨基糖甙 类抗生素、维生素 B12 等单抗均可作为体内激素或药物等微量成分的测定。如用于诊断乙肝病毒、丙肝病毒、疱疹病毒、巨细胞病毒、 EB 病毒和各种 微生物、寄生虫感染的试剂等。单抗所具有的灵敏度高、特

7、异性好的特点，使其 在鉴别菌种的型及亚型、 病毒变异株， 以及寄生虫不同生活周期的抗原性等方面 更具独特优势。3、肿瘤的诊断和分型。某些单抗具有在肿瘤部位蓄积的特性， 可用于肿瘤的诊断。 目前已批准使用 的诊断剂有 : 用于结肠癌的 votomab 和 arcilumonab, 用于探测感染部位的 sulemab, 用于卵巢癌的 igovomab, 用于黑色素瘤的 tecnemab K- 1 。例如： 刘 瑞振等成功地制备了抗人 DcR3 McAb，未来对于肺癌、胃肠道肿瘤、脑恶性胶质 瘤和胰腺癌的诊断具有很大的帮助。目前，对肿瘤相关抗原 (如甲胎蛋白、肿瘤碱性蛋白和癌胚抗原 ) 的单抗早就

8、用于临床检验。 随着淋巴细胞杂交瘤技术的应用， 许多抗人肿瘤标记物的杂交瘤 细胞株已经建立， 这为肿瘤的早期诊断及其阐明肿瘤的发生、 发展，了解肿瘤细 胞的生物学活性及其定量研究奠定了基础。 用抗肿瘤单抗检查病理标本， 可协助 确定转移肿瘤的原发部位。以放射性核素标记单抗可用于体内诊断，再结合 X- 线断层扫描技术，可对肿瘤的大小及其转移灶作出定量诊断。4、机体微量成分的测定。应用单抗结合其它技术， 可对机体的多种微量成分进行测定。 如放射免疫分 析，即是利用了同位素的灵敏性和抗原 - 抗体反应的特异性而建立起来的方法， 它可以测至 10-9 10-12g ，使原来难以测定的激素能够进行定量分

9、析。这种激 素类单抗可用于测定体内激素水平， 判断内分泌的功能状态。 除了激素， 还可检 测诸多酶类、维生素、药物和其它生化物质。这对受检者健康状态判断、疾病检 出、指导诊断和临床治疗均具有实际意义。用于疾病的治疗1、抗肿瘤单抗 , 可用于肿瘤的导向治疗。抗肿瘤单抗利妥昔单抗（ rituximab ）（ 美罗华 ） 是第一个被批准用于临床 治疗的单抗 ; 它是一种针对 CD20 抗原的人鼠嵌合型单克隆抗体 , 进入人体后可 与 CD20特异性结合导致 B 细胞溶解 , 从而抑制 B 细胞增殖 , 诱导成熟 B 细胞凋 亡 , 但不影响原始 B 细胞。 随后上市的适用于乳腺癌治疗的曲妥珠单抗为一

10、种针 对 HER22/neu 的重组人源化 IgG 单克隆抗体 , 能特异性识 Her22 调控的细胞表 面蛋白 HER22,使其通过内吞噬作用离开胞膜进入核体内 , 抑制其介导的信号转 导, 从而起到治疗肿瘤的作用。表 抗体类药物及其靶分子而阿伦珠单抗 （ Alemtuzumab）是人源化、 非结合型单抗 , 作用靶点为正常与 异常 B 淋巴细胞的 CD52 抗原 , 对源于 B 和 T 细胞的各种恶性肿瘤具有很好的 治疗作用。西妥昔单抗（ Cetuximab）和贝伐单抗（如下表所示其独特的作用机 理）是针对大肠癌的治疗。 曲妥珠单抗在乳腺癌的治疗中起着重要的作用 ; 西妥 昔单抗已被证实它

11、对头颈部癌， 非小细胞肺癌和结肠癌等多种肿瘤有效。 最新发 表的 EXTREM（E爱必妥）一线治疗复发、转移性头颈部癌的研究表明，采用西妥 昔单抗联合顺铂或卡铂 +氟尿嘧啶作为一线治疗方案，患者的总生存期（ OS）及 无进展生存期（ PFS）均显着延长如下图所示。 ?美国 Genentech和 Biogen Idec 公司宣布 2011年1月 28日美国食品和药品 监督管理局 （FDA）批准美罗华（ Rituxan ，rituximab ，利妥昔单抗 ）作为对初始治 疗用美罗华加化疗 （ 诱导治疗 ） 有疗效的晚期滤泡淋巴瘤一种维持治疗如下图所 示。美罗华（ Rituxan ，rituxima

12、b ），利妥昔单抗图 EXTREME研究单纯化疗组和化疗 +西妥昔单抗组的 OS图 EXTREME研究单纯化疗组和化疗 +西妥昔单抗组的 PFS贝伐单抗独特的作用机制2、抗细胞表面分子单抗 , 可抑制同种免疫反应主要用于移植排斥反应的防治。 抗人 T 淋巴细胞单抗 （McAb）作为一种新型免 疫抑制剂， 已广泛应用于临床治疗自身免疫疾病和抗器官移植的排斥反应。 其作 用机理有赖于 McAb的种类及其免疫学特性。注射抗小鼠 Thy-1 抗原的单抗，可 以抑制小鼠同种皮肤移植的排斥反应。此外，对用于同种骨髓移植的供体骨髓， 在体外经抗 T 细胞单抗加补体处理，能减轻移植物抗宿主病的发生。如莫罗单抗

13、 (muromonab- CD3, CD3- 单克隆抗体， Orthoclone ，OKT3)是 FDA 批 准用于肾移植患者防止异体排斥反应的第一个鼠源型 McAb。此外，人 -鼠嵌合抗 体 Basiliximab 、人源化 McAbD aclizumab 在器官移植排斥反应的治疗上也取得 了良好的效果。莫罗单抗 （muromonab- CD3, CD3- 单克隆抗体， Orthoclone ， OKT3） 3、单克隆抗体在其它疾病中的应用 单克隆抗体药物不只在肿瘤的治疗中取得了很好疗效 , 在其他疾病的治疗中 也取得了一些疗效 , 例如: 奥马珠单抗 (omalizumab) 通过与游离

14、IgE 结合而显 着降低游离 IgE 的水平, 阻断 IgE 与肥大细胞、嗜碱粒细胞结合 , 防止炎症介质 的释放。可显着改善哮喘病人的症状、肺功能及生活质量 , 减少哮喘恶化的发作 次数,减少糖皮质激素的用量 ,使用安全 ,具有很好的耐受性。 在体外能抑制白念 珠菌芽管的形成 , 从而抑制白念珠菌对上皮细胞、内皮细胞的粘附 , 降低白念珠 菌的侵袭力。图 奥马珠单抗治疗慢性荨麻疹奥马珠单抗( Omalizumab)是人源化 DNA单克隆抗体，具有：选择性与血 液中游离 IgE 结合，阻断 IgE 与 FcRI 或 FcRII 结合，从而阻断肥大细胞或 嗜碱性粒细胞释放组胺； 当游离 IgE

15、浓度降到“ 0 时，能下调嗜碱性粒细胞或 肥大细胞表面 FcR I 的表达，降低效应细胞对过敏原的反应性； IgE 奥马珠 单抗复合物在循环和组织中积聚，对新进入的过敏原分子具有清道夫的作用 ; 马珠单抗与表达 IgE 受体的 B 细胞结合，抑制抗原递呈。近年来，奥马珠己被 FDA批准用于治疗成人中重度持续性过敏性哮喘和 12 岁以上儿童患者，对过敏性关节炎和类似抗 IgE 复合物引起的疾病。 Blune JW 等首先报告 1例患有中等度持续性哮喘、结节病伴有复发性水肿 8年的 61岁高 家索患者，经过奥马珠治疗后血管水肿很快意外消失。 SpeclDr SL 等报告 3 例 经传统方法不能控制

16、的慢性荨麻疹患者， 其中 1例 IgE 水平低下，抗 IgE 受体的 抗体水平升高； 1例 IgE 水平升高但抗 IgE 受体的抗体水平正常；另 1例 IgE 水 平非常高，抗 IgE 受体的抗体水平也高。 3 例均按推荐方案给药，结果： 2 例在 治疗 1周后症状完全消失， 另1例在 6周内消失，治疗后异常的抗 IgE 受体的抗 体水平均恢复正常。 Sha iro CA 等报告 6 例严重性荨麻疹伴有或不伴有水肿病 例，这些患者或者对免疫抑制剂无效或者拒绝， 按照哮喘的方法和剂量给药， 间 隔时间依据荨麻疹或水肿的复发情况而定， 5/6 的患者在治疗 1 周内所有症状被 控制，逐渐停用其它药

17、物， 1 例无效，绝大多数患者在 6 个月后停药无复发。另有研究显示 , 输注英夫利昔单抗( Infliximab )可快速、显着缓解顽固性 银屑病、关节炎病人的关节和皮损症状。图 幼年脊柱关节病使用英夫利昔单抗又如单抗 8H8一种抗登革热病毒核衣壳蛋白 （ C 蛋白 ） 的单抗对登革热病和 登革热出血热 / 失血性休克综合征的早期诊断和治疗均有一定效果。在艾滋病的 治疗上，利用基因工程手段制备的中和抗体 F425-B4e8（ B4e8） ，可以中和艾滋 病病毒 1 上的抗原表位，阻止艾滋病病毒 1 对人体正常组织的感染。对自身免 疫性疾病的治疗， 单抗药物能够与黏附分子、 激活标记、抗原或受

18、体靶分子结合， 能在分子水平上调节免疫病理反应，从而干扰炎性反应的发生。还有治疗感染性休克和脓毒血症的单抗， 个别也有治疗类风湿性关节炎、 型糖尿病和肠炎的单抗。 此外，还有临床试用于预防器官移植抗排异反应、 抗血 小板凝集和艾滋病的单抗。抗肿瘤单抗偶联物（生物导弹） 抗肿瘤单抗耦联物免疫耦联物分子由单抗与两部分构成。 可用作“弹头” 的 物质主要有三类， 即放射性核素、药物和毒素 ; 与单抗连接分别构成放射免疫耦 联物、化学免疫耦联物和免疫毒素。 此外 , 酶结合单抗偶联物、 光敏剂结合单抗 偶联物也已进入肿瘤治疗的研究范畴。单抗靶向治疗作用方式 （一）、直接作用：通过抗体依赖性细胞介导细胞

19、毒 （ADCC）、补体依赖细胞毒（CDC） 的细胞溶解效应杀伤肿瘤细胞。（二）、间接作用：单抗作为靶向载体，偶联细胞毒药物（放射性核素、化疗药 物、毒素等）。靶向肿瘤后利用细胞毒杀伤肿瘤细胞。放射免疫治疗的作用机理 主要是间接作用。1、免疫偶联物放射免疫治疗 （RIT） 放射免疫耦联物放射性免疫耦联物是以单克隆抗体为载体 , 以放射性核素为 弹头, 通过抗体特异性结合肿瘤细胞相关抗原 ,将产生高能射线的放射性核素靶 向到肿瘤细胞 , 借助放射性同位素的电离辐射效应杀伤肿瘤细胞或抑制其生长， 同时又降低对正常组织的放射性损伤。 实现对肿瘤的近距离内照射治疗。 RIT 利 用携带放射性核素的单克隆

20、抗体特异地结合到病灶部位 , 减少了对正常组织的损 伤。如在前列腺癌治疗中应用最广泛的抗前列腺特异性膜 抗原的单抗 , 其 CYT- 356 为最早制备的一种单抗。图 放射免疫治疗图 131I- 肿瘤细胞核人鼠嵌合单抗脑胶质瘤免疫导向放疗2、免疫毒素 免疫毒素是用化学方法或基因工程方法将肿瘤选择性单抗与经修饰的多肽 毒素共价连接而成的肿瘤治疗药物。 免疫毒素可与肿瘤细胞表面受体或与细胞表 面的靶抗原相结合后内化 , 继而在胞内抑制细胞蛋白质合成 , 导致肿瘤细胞死亡 毒素有很多种 , 如植物毒素、细菌毒素、动物毒素。国内上海将肺癌单抗与蓖麻 毒素、相思子毒素和抗癌药如阿霉素、丝裂霉素、氨甲喋呤等偶联成功。图 针对 CD25 的免疫毒素 3、化学免疫偶联物单抗 化学免疫耦联物单抗与药物耦联物对肿瘤靶细胞显示选择性杀伤作用， 它是 药物良好的靶