抗体工程制药

1、19.1 概概 述述 19.1.1 抗体与抗原抗体与抗原 抗体（抗体（antibody，Ab）：）： 指能与相应抗原指能与相应抗原 特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）:具有具有 抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 Ig Ab 化学结构上的概念化学结构上的概念 生物学功能上的概念生物学功能上的概念 抗体的发现抗体的发现 v德国学者德国学者BehringBehring和日本学者北里于和日本学者北里于18901890年在年在KochKoch 研究所应用白喉外毒素给动物

2、免疫，发现在其血清研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清 中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。 v将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的 作用。这种被动免疫法很快应用于临床治疗。作用。这种被动免疫法很快应用于临床治疗。 vBehringBehring于于18911891年应用来自动物的免疫血清成功地年应用来自动物的免疫血清成功地 治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的 病例。病例。 诺贝尔奖得主：德国科学家贝林诺贝尔奖得主：德国科学家贝林 v德国

3、的细菌学家埃米德国的细菌学家埃米 尔尔冯冯贝林贝林(Emil (Emil von Behring 1854-von Behring 1854- 1917) 1917) 。19011901年因其研年因其研 究抗毒素血清，尤其在究抗毒素血清，尤其在 运用血清治疗防治白喉运用血清治疗防治白喉 和破伤风等病症方面的和破伤风等病症方面的 贡献被授予诺贝尔医学贡献被授予诺贝尔医学 奖。奖。 每個每個 抗原決定基抗原決定基 至少誘生一種至少誘生一種專一性抗体專一性抗体 19.1.2 抗体分子的结构与功能抗体分子的结构与功能 v免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 重链（重链（heavy chain，H）

4、 v由由450550个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成， 分子量分子量5075 kDa根据其重链根据其重链 稳定区的分子结构和抗原特异稳定区的分子结构和抗原特异 性的不同，分为五类：性的不同，分为五类：IgG、 IgA、IgM、IgD、IgE，其重，其重 链分别为：链分别为：、 v免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 轻链（轻链（light chain，L） v由由214个氨基酸残基构成，分个氨基酸残基构成，分 子量约子量约25 kDa v轻链有轻链有 链和链和 链两种，一个链两种，一个 天然天然Ig分子上两条轻链的型别分子上两条轻链的型别 总是相同的，但同一个体内可总是相同的，但同一个体

5、内可 存在分别带有存在分别带有 链和链和 链的抗链的抗 体分子，其比例具有种属特异体分子，其比例具有种属特异 性性 可变区（可变区（variable region，V区）区） v轻链和重链中靠近轻链和重链中靠近N-端氨基酸序列端氨基酸序列 变化较大的区域变化较大的区域 v重链和轻链的重链和轻链的V区分别称为区分别称为VH和和VL v分别占重链和轻链的分别占重链和轻链的1/4和和1/2 vVH和和VL各有各有3个区域的氨基酸组成和个区域的氨基酸组成和 排列顺序高度可变，称为高变区排列顺序高度可变，称为高变区 （HVR）或互补决定区（）或互补决定区（CDR），）， 共同组成共同组成Ig的抗原结合部

6、位的抗原结合部位 v在在V区中区中CDR之外的区域氨基酸组成之外的区域氨基酸组成 和序列相对不变，称为骨架区（和序列相对不变，称为骨架区（FR） 恒定区（恒定区（constant regionconstant region，C C区）区） v靠近靠近C C- -端氨基酸序列相对稳定的区端氨基酸序列相对稳定的区 域域 v重链和轻链的重链和轻链的C C区分别称为区分别称为C CH H和和C CL L v分别占重链和轻链的分别占重链和轻链的3/43/4和和1/21/2 v不同型不同型IgIg的的C CL L长度基本一致，但不长度基本一致，但不 同类同类Ig CIg CH H的长度不一的长度不一 Ig

7、的结构域的结构域 v两条重链和轻链均可折叠成两条重链和轻链均可折叠成 数个球形结构域，每个结构数个球形结构域，每个结构 域约由域约由110个氨基酸残基构个氨基酸残基构 成成 v二级结构由反向平行的两个二级结构由反向平行的两个 -片层（片层（ -sheet）组成，两）组成，两 个个 -片中心的两个片中心的两个Cys由一由一 个链内二硫键垂直连接，形个链内二硫键垂直连接，形 成成“ -桶状（桶状（ -barrel）” 结构，这种折叠方式称为结构，这种折叠方式称为 “免疫球蛋白折叠免疫球蛋白折叠 （immuno- globulin folding）” 铰链区（铰链区（hinge region） v位

8、于位于CH1与与CH2之间之间 v含有丰富的含有丰富的Pro v易伸展、弯曲，能改变两个易伸展、弯曲，能改变两个 结合抗原的结合抗原的Y形臂之间的距形臂之间的距 离，有利于两臂同时结合两离，有利于两臂同时结合两 个不同的抗原表位个不同的抗原表位 v易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶 等水解，产生不同的水解片等水解，产生不同的水解片 段段 19.1.3抗体制备发展历程抗体制备发展历程 （1 1）多克隆抗体）多克隆抗体 1890年，年，Behring和北里柴三郎发现白喉抗毒素和北里柴三郎发现白喉抗毒素 1937年，年， Tiselius等人用电泳法将血清蛋白分为白蛋白、甲等人用电泳法

9、将血清蛋白分为白蛋白、甲 种（种（）球蛋白、乙种（）球蛋白、乙种（ ）球蛋白、丙种（）球蛋白、丙种（ ）球蛋白，并）球蛋白，并 证明抗体活性主要存在于丙种球蛋白组分。证明抗体活性主要存在于丙种球蛋白组分。 获取多抗的主要途径是动物免疫血清、恢复期病人血清获取多抗的主要途径是动物免疫血清、恢复期病人血清 或免疫接种人群或免疫接种人群 优点：作用全面，具有抗体的各种功能；来源广泛，制优点：作用全面，具有抗体的各种功能；来源广泛，制 备容易备容易 缺点：特异性不高，易发生交叉反应，从而限制了其应缺点：特异性不高，易发生交叉反应，从而限制了其应 用用 （2）单克隆抗体）单克隆抗体 v McAb是将抗体

10、产生细胞与具有无限增殖能力的骨是将抗体产生细胞与具有无限增殖能力的骨 髓瘤细胞融合，通过有限稀释法及克隆化使杂交瘤髓瘤细胞融合，通过有限稀释法及克隆化使杂交瘤 细胞成为纯一的单克隆细胞系而产生的。由于这种细胞成为纯一的单克隆细胞系而产生的。由于这种 抗体是针对一个抗原决定族的抗体，又是单一的抗体是针对一个抗原决定族的抗体，又是单一的B 淋巴细胞克隆产生的，故称为单克隆抗体。淋巴细胞克隆产生的，故称为单克隆抗体。 1975年，年，Khler and Milstein等首次利用等首次利用B淋巴细胞淋巴细胞 杂交瘤技术制备出杂交瘤技术制备出 McAb. 在临床上主要用于诊断和在临床上主要用于诊断和

11、治疗。治疗。 v木瓜蛋白酶水解片段木瓜蛋白酶水解片段 水解部位是水解部位是IgIg铰链区二硫键连接的两铰链区二硫键连接的两 条重链在近条重链在近N N- -端，可将端，可将IgIg裂解为两个裂解为两个 完全相同的完全相同的FabFab片段和一个片段和一个FcFc片段片段 FabFab片段即抗原结合片段（片段即抗原结合片段（fragment fragment antigen bindingantigen binding），由一条完整的），由一条完整的 轻链和重链的轻链和重链的V VH H和和C CH H1 1结构域组成，为结构域组成，为 单价抗体片段，可与抗体结合，但不单价抗体片段，可与抗体结合

12、，但不 凝集凝集 FcFc片段即可结晶片段（片段即可结晶片段（fragment fragment cry-stallizablecry-stallizable），相当于），相当于IgGIgG的的 C CH H2 2和和C CH H3 3结构域，无抗原结合活性，结构域，无抗原结合活性， 是是IgIg与效应分子或细胞相互作用的部与效应分子或细胞相互作用的部 位位 v胃蛋白酶水解片段胃蛋白酶水解片段 作用于铰链区二硫键所连接的作用于铰链区二硫键所连接的 两条重链的近两条重链的近C-端，水解后可端，水解后可 获得一个获得一个F(ab)2片段和一些小片片段和一些小片 段段pFc F(ab)2片段由两个片

13、段由两个Fab及铰链区及铰链区 组成，是双价抗体片段，可同组成，是双价抗体片段，可同 时结合两个抗原表位，可发生时结合两个抗原表位，可发生 凝集反应和沉淀反应凝集反应和沉淀反应 F(ab)2片段保留了结合相应抗片段保留了结合相应抗 原的生物学活性，又避免了原的生物学活性，又避免了Fc 片段免疫原性可能引起的副作片段免疫原性可能引起的副作 用，广泛用作生物制品用，广泛用作生物制品 （3 3）基因工程抗体）基因工程抗体 v利用基因工程方法对鼠源全抗体的基因进行重组缺失利用基因工程方法对鼠源全抗体的基因进行重组缺失 修饰改型等，在原核微生物昆虫细胞和哺乳动物细胞修饰改型等，在原核微生物昆虫细胞和哺乳

14、动物细胞 中表达，获得抗体。中表达，获得抗体。 v包括鼠源抗体的人源化，人鼠嵌合抗体，改型抗体，包括鼠源抗体的人源化，人鼠嵌合抗体，改型抗体， 小分子抗体和完全人源抗体。小分子抗体和完全人源抗体。 19.2 单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程 杂交瘤细胞的制备杂交瘤细胞的制备 骨髓瘤细胞的选择骨髓瘤细胞的选择 v在杂交瘤细胞技术中，主要使用在杂交瘤细胞技术中，主要使用 多发性骨髓瘤细胞作为亲本细胞，多发性骨髓瘤细胞作为亲本细胞， 这种细胞是由抗体合成细胞克隆这种细胞是由抗体合成细胞克隆 衰变而成的肿瘤细胞衰变而成的肿瘤细胞 v尽可能选择自身不合成或至少不尽可能选择自身不合成或至少不 分泌任何

15、免疫球蛋白分子或片段分泌任何免疫球蛋白分子或片段 的骨髓瘤细胞作为亲本细胞的骨髓瘤细胞作为亲本细胞 v细胞必须处于良好的生长状态，细胞必须处于良好的生长状态， 对数生长期最好对数生长期最好 v融合时，活细胞数应至少大于融合时，活细胞数应至少大于90%90% 常用骨髓瘤细胞系 全名 简称 来源 耐受 表达自身 Ig 分 子 P3-X63-Ag8 X63 BALB/c 小鼠 8-Ag Ig- 1 MOPC11-X45- 6TG X45 BALB/c 小鼠6-TG Ig- 2 b P3-NS1-Ag4.1 NS-1 BALB/c 小鼠8-Ag (非分泌型) P3-X63-Ag8.653 P3.653

16、 BALB/c 小鼠8-Ag SP2/0-Ag14 SP2/0 BALB/c 小鼠8-Ag Fast-Zero FO BALB/c 小鼠8-Ag Y3-Ag1,2,3 Y3 Lou 大鼠 8-Ag 链 YB2-3.0-Ag20 YB2 (LouAO)F 1 8-Ag 8-Ag：8-氮杂鸟嘌呤； 6-TG：6-巯基嘌呤 杂交瘤细胞的制备杂交瘤细胞的制备 免疫脾细胞悬液的制备免疫脾细胞悬液的制备 v取经免疫的小鼠，摘除眼球放血，将小鼠处死，无菌取经免疫的小鼠，摘除眼球放血，将小鼠处死，无菌 摘取脾脏，研磨制取脾淋巴细胞悬液，用摘取脾脏，研磨制取脾淋巴细胞悬液，用NHNH4 4ClCl破碎红破碎红

17、细胞，洗涤，调整细胞至所需浓度，备用细胞，洗涤，调整细胞至所需浓度，备用 杂交瘤细胞的制备杂交瘤细胞的制备 骨髓瘤细胞悬液制备骨髓瘤细胞悬液制备 v收集经传代生长收集经传代生长24 h24 h的骨髓瘤细胞，洗涤后，计数，的骨髓瘤细胞，洗涤后，计数， 备用备用 杂交瘤细胞的制备杂交瘤细胞的制备 细胞融合细胞融合 v脾细胞（脾细胞（1 110108 8）与骨髓瘤细胞（）与骨髓瘤细胞（2 23 310107 7）混合）混合 v加入加入PEGPEG诱导融合，时间控制在诱导融合，时间控制在2 min2 min以内以内 v用培养液将用培养液将PEGPEG融合液缓慢稀释融合液缓慢稀释 细胞融合的注意点细胞融

18、合的注意点 v脾脾B B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的比例一般为淋巴细胞与骨髓瘤细胞的比例一般为(5(510)10)：1 1 vPEGPEG的分子量：一般选择的分子量：一般选择4000400060006000，浓度，浓度404050%50% v在在PEGPEG溶液中加入溶液中加入DMSODMSO，可以提高细胞接触的紧密性，可以提高细胞接触的紧密性， 提高融合率提高融合率 v应严格限制应严格限制PEGPEG、DMSODMSO和细胞接触的时间和细胞接触的时间 杂交瘤细胞的筛选杂交瘤细胞的筛选 v筛选之前的细胞混合液中含有多种细胞筛选之前的细胞混合液中含有多种细胞 未融合的细胞：脾细胞、瘤细胞未融合的细胞：

19、脾细胞、瘤细胞 融合的细胞：脾融合的细胞：脾脾、瘤脾、瘤瘤、脾瘤、脾瘤瘤 v筛选：筛选：HATHAT选择性培养基选择性培养基 含次黄嘌呤（含次黄嘌呤（H H）、氨基喋呤（）、氨基喋呤（A A）和胸腺嘧啶（）和胸腺嘧啶（T T） 氨基喋呤阻断氨基喋呤阻断DNADNA合成途径，瘤合成途径，瘤瘤细胞不能合成瘤细胞不能合成DNADNA而死亡而死亡 脾细胞在一般条件下不能连续培养，亦很快死亡脾细胞在一般条件下不能连续培养，亦很快死亡 骨髓瘤细胞是骨髓瘤细胞是HGPRTHGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）缺（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）缺 乏细胞株，而脾细胞内含有乏细胞株，而脾细胞内含有HGPRT

20、HGPRT，因此杂交瘤细胞可利用，因此杂交瘤细胞可利用H H、 A A和和T T合成合成DNADNA而得以生长而得以生长 用于细胞融和的骨髓瘤细胞应具备融和率高，用于细胞融和的骨髓瘤细胞应具备融和率高， 自身不分泌抗体，所产生的杂交瘤细胞分泌抗体的自身不分泌抗体，所产生的杂交瘤细胞分泌抗体的 能力强且长期稳定等特点。能力强且长期稳定等特点。 PEGPEG的相对分子质量和浓度越大，其促融和率越的相对分子质量和浓度越大，其促融和率越 高。但其黏度和对细胞的毒性也随之增大。常用浓高。但其黏度和对细胞的毒性也随之增大。常用浓 度为度为40%50%40%50%，相对分子质量，相对分子质量40004000

21、为佳。相对分子质为佳。相对分子质 量在量在40060004006000，浓度在，浓度在10%60%10%60%范围内的范围内的PEGPEG都能使都能使 细胞发生融合。为了提高融合率，在细胞发生融合。为了提高融合率，在PEG PEG 溶液中加溶液中加 入入DMSODMSO，以提高细胞接触的紧密性，增加融合率。，以提高细胞接触的紧密性，增加融合率。 但必须严格限制接触时间。但必须严格限制接触时间。 杂交瘤细胞的筛选杂交瘤细胞的筛选 选择性培养方法选择性培养方法 v将融合细胞悬浮于将融合细胞悬浮于HAT 培养液中，加入到含有饲养细培养液中，加入到含有饲养细 胞（如小鼠腹腔巨噬细胞）的胞（如小鼠腹腔巨

22、噬细胞）的96孔板内，每孔板内，每23天换天换 液一次液一次 v换液时取出换液时取出1/22/3培养液，加入等量的新鲜培养液培养液，加入等量的新鲜培养液 v细胞融合后一周内用细胞融合后一周内用HAT 培养液，杀死杂细胞后，第培养液，杀死杂细胞后，第 二周改用二周改用HT 培养液（不含培养液（不含A） v从第三周起改用普通的从第三周起改用普通的RPMI1640完全培养液完全培养液 v从细胞融合后从细胞融合后89天起可对上清进行抗体检测，筛选天起可对上清进行抗体检测，筛选 阳性克隆阳性克隆 杂交瘤细胞的杂交瘤细胞的筛选筛选 筛选阳性克隆筛选阳性克隆 v筛选要求：筛选要求：微量、快速、特异、敏感、简

23、便，可一次微量、快速、特异、敏感、简便，可一次 性检测大批标本性检测大批标本 v常用方法：常用方法：免疫分析法，如免疫分析法，如ELISAELISA 将抗原固定在微孔板上，细将抗原固定在微孔板上，细 胞培养上清培育一定时间后，用胞培养上清培育一定时间后，用 酶标的抗鼠二抗，通过酶促反应酶标的抗鼠二抗，通过酶促反应 底物颜色变化，了解是否含有针底物颜色变化，了解是否含有针 对该抗原的抗体存在对该抗原的抗体存在。 杂交瘤细胞的克隆化杂交瘤细胞的克隆化 v克隆化：克隆化：使单个细胞通过无性繁殖而获得该细胞群体使单个细胞通过无性繁殖而获得该细胞群体 的整个培养过程，这种群体细胞的生物学特性和功能的整个

24、培养过程，这种群体细胞的生物学特性和功能 完全相同完全相同 v原因：原因：筛选出的阳性克隆中，大多数情况下产生抗体筛选出的阳性克隆中，大多数情况下产生抗体 的杂交瘤集落不是来自单个细胞，其中可能混有不分的杂交瘤集落不是来自单个细胞，其中可能混有不分 泌抗体的细胞，这种细胞比分泌抗体的细胞生长快，泌抗体的细胞，这种细胞比分泌抗体的细胞生长快， 容易占据优势；此外，刚融合的杂交瘤细胞不稳定，容易占据优势；此外，刚融合的杂交瘤细胞不稳定， 染色体易丢失染色体易丢失 v一般融合后的杂交瘤细胞要经过三次左右的的克隆化，一般融合后的杂交瘤细胞要经过三次左右的的克隆化， 才能达到才能达到100%100%孔内

25、均为抗体阳性细胞克隆孔内均为抗体阳性细胞克隆 克隆化方法克隆化方法 有限稀释法有限稀释法 v将杂交瘤细胞悬液稀释至一定浓度，加入到将杂交瘤细胞悬液稀释至一定浓度，加入到9696孔培养孔培养 板中，使每个孔中的细胞尽可能为单细胞，经过一段板中，使每个孔中的细胞尽可能为单细胞，经过一段 时间培养最终形成细胞克隆时间培养最终形成细胞克隆 v可在光学显微镜下观察到细胞分裂，直至细胞集落形可在光学显微镜下观察到细胞分裂，直至细胞集落形 成成 克隆化方法克隆化方法 软琼脂培养法软琼脂培养法 v将一定浓度的待克隆细胞与将一定浓度的待克隆细胞与2%2%琼脂糖培养液混合，铺琼脂糖培养液混合，铺 于底部含有于底部

26、含有1%1%琼脂糖培养液平皿的上部，待单细胞集琼脂糖培养液平皿的上部，待单细胞集 落生长至落生长至1 12 mm2 mm时，用毛细管吸取单集落，转移到细时，用毛细管吸取单集落，转移到细 胞培养板中培养胞培养板中培养 v工作效率高，一次克隆化即可获得稳定分泌抗体的杂工作效率高，一次克隆化即可获得稳定分泌抗体的杂 交瘤细胞，但对操作熟练程度要求高交瘤细胞，但对操作熟练程度要求高 杂交瘤细胞库的建立杂交瘤细胞库的建立 v第一次融合的细胞在每次克隆过程中，均应对检测阳第一次融合的细胞在每次克隆过程中，均应对检测阳 性的细胞扩大培养，冻存一定量的细胞性的细胞扩大培养，冻存一定量的细胞 v经经3 34 4

27、次克隆，次克隆，100%100%杂交瘤细胞孔为分泌抗体阳性细杂交瘤细胞孔为分泌抗体阳性细 胞时，扩大培养，冻存较大量的细胞，建立较完整的胞时，扩大培养，冻存较大量的细胞，建立较完整的 原始细胞库原始细胞库 v原始细胞库中的细胞应包括原始融合细胞、每次克隆原始细胞库中的细胞应包括原始融合细胞、每次克隆 的细胞及建株的细胞，且建株细胞的溯源应明确的细胞及建株的细胞，且建株细胞的溯源应明确 v原始细胞库中的建株细胞经扩大培养，再建立一个工原始细胞库中的建株细胞经扩大培养，再建立一个工 作细胞库，用于日常研究和生产作细胞库，用于日常研究和生产 可获得可获得10g/ml的抗体。多采用的抗体。多采用RPM

28、I 1640培养液，培养液， 添加添加10%20%胎牛或小牛血清。但由于培养液中含有胎牛或小牛血清。但由于培养液中含有 血清成分，总蛋白量可达血清成分，总蛋白量可达100g/ml以上，给纯化带来以上，给纯化带来 困难。加入小牛血清又是发生支原体污染的原因，而困难。加入小牛血清又是发生支原体污染的原因，而 且批间质量差异太大，直接且批间质量差异太大，直接影响杂交瘤细胞的生长。影响杂交瘤细胞的生长。 改良的方法有：改良的方法有：无血清无血清培养法、悬浮培养法、微载体培养法、悬浮培养法、微载体 悬浮悬浮培养法。培养法。 无血清培养法无血清培养法：利用白蛋白、胰岛素、转铁蛋白、乙利用白蛋白、胰岛素、转

29、铁蛋白、乙 醇胺等混合物代替小牛血清。此法虽可减少污染，但醇胺等混合物代替小牛血清。此法虽可减少污染，但 产量不高。产量不高。 悬浮培养法悬浮培养法：连续悬浮培养的细胞密度可连续悬浮培养的细胞密度可2*107/ml, 收收 集的单克隆抗体可达集的单克隆抗体可达400 g/ml。如在培养液中加入微。如在培养液中加入微 载体，细胞密度可达载体，细胞密度可达108。 19.2.2杂交瘤细胞的培养工艺杂交瘤细胞的培养工艺 （1）体外培养法：）体外培养法： 基本程序：基本程序：接种前接种前12周，小鼠腹腔注射周，小鼠腹腔注射0.5ml Pristane（降植烷）或用液体石蜡，然后注射（降植烷）或用液体石

30、蜡，然后注射1*106杂杂 交瘤细胞，交瘤细胞，712d便有腹水生成，待生成腹水后再提便有腹水生成，待生成腹水后再提 取，离心去细胞沉淀，取上清液冻存。取，离心去细胞沉淀，取上清液冻存。 优点：优点：操作简便，比较经济，所得单克隆抗体量多操作简便，比较经济，所得单克隆抗体量多 且效价高，还可有效地保存杂交瘤细胞株和分离已污且效价高，还可有效地保存杂交瘤细胞株和分离已污 染杂菌的杂交瘤细胞株。染杂菌的杂交瘤细胞株。 缺点：缺点：小鼠腹水中混有来自小鼠的多种杂蛋白，给小鼠腹水中混有来自小鼠的多种杂蛋白，给 纯化带来难度。纯化带来难度。 （2）动物体内诱生法）动物体内诱生法 可获得可获得10m/ml

31、的抗体。常用方法的抗体。常用方法。 腹腔注射法腹腔注射法 19.2.3 19.2.3 单克隆抗体的纯化工艺单克隆抗体的纯化工艺 v凝胶过滤凝胶过滤 用于用于IgGIgG和和IgMIgM类类McAbMcAb的分离纯化，常用的分离纯化，常用Sephadex G 200Sephadex G 200为分为分 离介质离介质 抗体回收率抗体回收率505080%80%，纯度可达，纯度可达95%95%以上，能去除微量杂蛋白以上，能去除微量杂蛋白 v阴离子交换层析阴离子交换层析 用于用于IgGIgG类类McAbMcAb的纯化，常用的纯化，常用DEAEDEAE型弱阴离子交换剂型弱阴离子交换剂 pH=5.5pH=5

32、.5时上柱，抗体与介质结合，除去较多杂蛋白时上柱，抗体与介质结合，除去较多杂蛋白 pH=7.4pH=7.4时时IgG1IgG1和和IgG2IgG2能结合在能结合在DEAEDEAE基团上基团上 IgG2aIgG2a可在低离子强度下洗脱，纯度较高可在低离子强度下洗脱，纯度较高 IgG2bIgG2b和和IgG3IgG3在提高离子强度时洗脱在提高离子强度时洗脱 v亲和层析亲和层析 Protein AProtein A层析法为最常用，特别适用于层析法为最常用，特别适用于IgGIgG类单类单 抗的纯化抗的纯化 pHpH值决定值决定IgGIgG与与Protein AProtein A的结合程度，采用不同的结

33、合程度，采用不同 pHpH值的缓冲液可以选择性洗脱不同亚类的值的缓冲液可以选择性洗脱不同亚类的IgGIgG 收获抗体的纯度很高收获抗体的纯度很高 Protein AProtein A亲和介质价格较昂贵亲和介质价格较昂贵 v疏水性电荷诱导层析（疏水性电荷诱导层析（HCICHCIC） HCICHCIC介质配基中的硫原子对介质配基中的硫原子对TrpTrp和和 PhePhe等氨基酸有特殊的亲和力，因此等氨基酸有特殊的亲和力，因此 HCICHCIC配基配基能与抗体能与抗体的的FcFc片段片段特异性特异性 结合结合 吡啶和咪唑等杂环在吡啶和咪唑等杂环在pH 4pH 41010范围范围 内不带电荷，减少了静

34、电对杂质的内不带电荷，减少了静电对杂质的 吸附；当吸附；当pHpH值降到小于配基的值降到小于配基的p pK Ka a时，时， 杂环质子化，此时杂环质子化，此时抗体抗体也带有正电也带有正电 荷，产生静电排斥荷，产生静电排斥 N S S O OO NH+ S S O OO + + + + + + + + Binding Desorption S S O O O H+ N A、McAb均是鼠源性抗体，应用于人体内可产均是鼠源性抗体，应用于人体内可产 生人抗鼠抗体（生人抗鼠抗体（HAMA），加速了排斥反应，），加速了排斥反应， 在人体内的半衰期只有在人体内的半衰期只有56h，维持有效药物作，维持有效药

35、物作 用靶组织时间；用靶组织时间； B、完整的抗体分子的相对分子质量过大，难、完整的抗体分子的相对分子质量过大，难 以穿透实体肿瘤组织，达不到有效的治疗浓度。以穿透实体肿瘤组织，达不到有效的治疗浓度。 McAb 在免疫导向疗法中存在的问题（障碍）：在免疫导向疗法中存在的问题（障碍）： A、降低、降低McAb的免疫源性；的免疫源性； B、降低、降低McAb的相对分子质量的相对分子质量 需要解决的问题：需要解决的问题： 解决问题的方法或途径解决问题的方法或途径基因工程技术基因工程技术 1984年报道了人年报道了人鼠嵌合抗体，之后制备鼠嵌合抗体，之后制备 出了改型抗体、单链抗体、单域抗体、最小出了改

36、型抗体、单链抗体、单域抗体、最小 识别单位等多种类型，基本上消除了抗体的识别单位等多种类型，基本上消除了抗体的 鼠源性（免疫源性），相对分子质量只有完鼠源性（免疫源性），相对分子质量只有完 整抗体分子的整抗体分子的1/801/3。 19.3 基因工程抗体基因工程抗体 基因工程抗体基因工程抗体(Genetic engineering antibody) 指用基因工程方法，对抗体的基因进行重组、指用基因工程方法，对抗体的基因进行重组、 缺失、修饰改型等，构建载体，在受体细胞中表缺失、修饰改型等，构建载体，在受体细胞中表 达，获得抗体。达，获得抗体。 将小鼠将小鼠IgIg基因敲除，转染人基因敲除，转

37、染人IgIg基因，在基因，在 小鼠体内产生人小鼠体内产生人AbAb，再经杂交瘤技术，产生，再经杂交瘤技术，产生 大量完全人源化抗体大量完全人源化抗体 19.3.119.3.1人源化抗体人源化抗体 鼠源性单克隆抗体的改造目的和原理鼠源性单克隆抗体的改造目的和原理 目的：一是降低免疫源性；目的：一是降低免疫源性； 二是降低相对分子量，增加组织通透性二是降低相对分子量，增加组织通透性 原理：抗体同抗原结合的功能决定于抗体分子原理：抗体同抗原结合的功能决定于抗体分子 的可变区（的可变区（V V），同种性免疫源性则决定于抗体），同种性免疫源性则决定于抗体 分子的稳定区（分子的稳定区（C C）。在基因水平

38、上把鼠源性单）。在基因水平上把鼠源性单 克隆抗体的克隆抗体的H H和和L L链的链的V V区基因分离出来，分别与区基因分离出来，分别与 人人IgIg的的H H链和链和L L链的链的C C区基因连接，即成为人区基因连接，即成为人鼠鼠 嵌合抗体的嵌合抗体的H H和和L L链基因，再共转染骨髓瘤细胞，链基因，再共转染骨髓瘤细胞， 就能表达出完整的嵌合抗体就能表达出完整的嵌合抗体. . 人一鼠嵌合抗体是将鼠源单抗的可变区与人抗体的人一鼠嵌合抗体是将鼠源单抗的可变区与人抗体的 恒定区融合而得到的抗体。恒定区融合而得到的抗体。 方法：方法： 将鼠源单抗的可变区基因克隆出来，连到包含有人将鼠源单抗的可变区基

39、因克隆出来，连到包含有人 抗体恒定区基因及表达所需的其它元件抗体恒定区基因及表达所需的其它元件( (如启动子、增如启动子、增 强子、选择标记等强子、选择标记等) )的表达载体上，在哺乳动物细胞的表达载体上，在哺乳动物细胞 ( (如骨髓瘤细胞、如骨髓瘤细胞、CHOCHO细胞细胞) )中表达。中表达。 特点：特点： 减少了鼠源性抗体的免疫原性减少了鼠源性抗体的免疫原性 保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力 （1 1）嵌合抗体）嵌合抗体 尽管嵌合抗体的免疫原性已降低很多，但有时尽管嵌合抗体的免疫原性已降低很多，但有时 它仍可能引发较强的免疫反应。为了进一步降低抗它仍可

40、能引发较强的免疫反应。为了进一步降低抗 体的鼠源成分，发展出体的鼠源成分，发展出CDRCDR移植技术。移植技术。 CDRCDR移植即把鼠抗体的移植即把鼠抗体的CDRCDR序列移植到人抗体的序列移植到人抗体的 可变区内，所得到的抗体称可变区内，所得到的抗体称CDRCDR移植抗体或改型抗移植抗体或改型抗 体，也就是人源化抗体。体，也就是人源化抗体。 （2 2）改型抗体）改型抗体 经过经过CDRCDR移植，抗移植，抗 体的免疫原性极低，而体的免疫原性极低，而 其抗原结合能力保持不其抗原结合能力保持不 变变 结合半抗原及全抗原结合半抗原及全抗原(如如 细胞表面受体、病毒等细胞表面受体、病毒等)的的 改

41、形抗体都已有报道，到改形抗体都已有报道，到 现在已有数百种人源化抗现在已有数百种人源化抗 体。（美国正式上市的体。（美国正式上市的11 种治疗性单抗中多数是改种治疗性单抗中多数是改 型抗体）型抗体） FabFab：抗原结合片断抗原结合片断 FvFv：可变区片段可变区片段 ScFvScFv：单链可变区片段单链可变区片段 单域抗体单域抗体 最小识别单位最小识别单位 19.3.219.3.2小分子抗体小分子抗体 分子量较小但具有抗原结合功能的分子片段。分子量较小但具有抗原结合功能的分子片段。基基 因工程小分子抗体仅表达鼠源性单克隆抗体的因工程小分子抗体仅表达鼠源性单克隆抗体的V V 区片段，其相对分

42、子质量仅为原抗体区片段，其相对分子质量仅为原抗体1/80-1/31/80-1/3。 (3) (3)单域抗体单域抗体 (4)(4)最小识别单位最小识别单位 可以用细菌发酵生产，成本低可以用细菌发酵生产，成本低; 分子小，穿透力强分子小，穿透力强; 不含不含Fc，没有，没有Fc带来的效应带来的效应; 在体内循环的半衰期短，易清除，利于解毒排出在体内循环的半衰期短，易清除，利于解毒排出; 易于与毒素或酶基因连接，便于直接获得免疫毒易于与毒素或酶基因连接，便于直接获得免疫毒 素或酶标抗体等素或酶标抗体等。 小分子抗体的优点及应用小分子抗体的优点及应用 应用：应用： 用于肿瘤的导向治疗用于肿瘤的导向治疗

43、 肿瘤的影像分布肿瘤的影像分布 基因治疗基因治疗 优点优点： 19.3.319.3.3、双特异性抗体和多价抗体、双特异性抗体和多价抗体 从广义讲应属于双功能抗体范畴。从广义讲应属于双功能抗体范畴。 （1）配基）配基配基型融合蛋白，如配基型融合蛋白，如 CD4-Fc. （2）配基）配基Ig型嵌合抗体，如型嵌合抗体，如 IL-2-Ig （3）配基）配基FV型嵌合蛋白，如型嵌合蛋白，如 CD4-FVCD3 (4) 受体受体FV型融合蛋白型融合蛋白 （5）酶）酶抗体型融合蛋白（抗体型融合蛋白（abeneyme,抗体酶）抗体酶） 19.3.519.3.5、抗体融合蛋白、抗体融合蛋白 19.1 概概 述述

44、 19.1.1 抗体与抗原抗体与抗原 抗体（抗体（antibody，Ab）：）： 指能与相应抗原指能与相应抗原 特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）:具有具有 抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 Ig Ab 化学结构上的概念化学结构上的概念 生物学功能上的概念生物学功能上的概念 抗体的发现抗体的发现 v德国学者德国学者BehringBehring和日本学者北里于和日本学者北里于18901890年在年在KochKoch 研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清 中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素。 v将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外