genetic engineering antibody基因工程抗体

概述

自从1975年, Kohler和 Milstein发现杂交瘤技术以来,单克隆抗体技术已被广泛地应用于疾病的诊断及治疗中。鼠杂交瘤是单克隆抗体的第一个可靠来源,但是临床反复应用会导致抗鼠免疫反应。随着基因工程技术的发展以及抗体分子遗传学的深入研究,应用基因工程技术将免疫球蛋白基因结构与功能同DNA重组技术有机结合起来,在基因的水平上将免疫球蛋白分子进行重组后导入转染细胞后表达,基因工程抗体是继多克隆抗体和单克隆抗体之后的第三代抗体。

转基因动物产生人抗体

如果能用人的免疫球蛋白基因取代小鼠的免疫球蛋白基因,从免疫小鼠获得的就是人的而非小鼠的抗体,此技术虽然有较大难度,但近年来已取得引人注目的进展.为了沉默动物宿主抗体基因的表达,鼠胚胎干细胞的IgH和Igκ位点被应用同源性重组技术删除JH和Cκ区而灭活。将人抗体基因克隆到酵母人工染色体,YAC重组物被整合入鼠胚胎细胞,被选择的ES细胞经显微注入母体得到含人抗体IgH和Igκ位点序列的杂交鼠,该鼠可同时表达重链和轻链。免疫后的转基因鼠能产生高亲和力的抗体,多项研究已经表明,用转基因鼠产生的人源抗体可提高抗体使用的效果及安全性,而且由于发生了亲和力成熟过程使抗体特异性更高,有助于一些慢性疾病,如自身免疫性疾病、炎症、癌症的治疗。

转基因植物产生抗体

植物抗体与哺乳动物细胞系或转基因动物产生抗体比较,具有价廉、高效、安全等优点。1995年,Ma等制备了种能识别变异链球菌细胞表面蛋白的植物抗体—分泌型聚体IgA/G( SIgA/G),该抗体在烟草植物中生产并用于治疗龋病,用这种抗体治疗自愿者,成功地防止了变异链球菌定居口腔,疗效可达4个月,研究者拟将这种抗体作为牙膏的一种成分。 Bouquin等在转基因芥类植物细胞中成功制备了抗RhD抗原的人源化IgG1抗体,研究表明其有强大的诊断、治疗应用价值。

噬菌体抗体库技术

噬菌体抗体库技术是抗体工程领域的重要进展,使抗体工程进入了一个全新的时期。利用基因工程的方法克隆全套抗体可变区基因并在噬菌体表面表达,得到多样性噬菌体抗体的集合即噬菌体抗体库,通过“吸附—洗脱—扩增”的富集过程,可有效地从噬菌体抗体库中筛选岀特异性抗体的可变区基因。

基因工程抗体的临床应用

随着生物工程技术的发展,许多基因工程抗体陆续问世,并在医学领城的许多方面都极具应用潜力,如病毒感染、肿瘤、自身免疫性疾病、同种异体移植物注射、哮喘、中风和青光眼治疗,尤其在诊断和治疗肿瘤性疾病及抗感染方面优势明显。

1.在肿瘤性疾病诊疗方面的应用

放射性标记抗体在肿瘤影像和治疗中很重要,并可有效进行药代动力学评估。以标记抗体注入人体内显示肿瘤部位抗原与抗体结合的放射浓集称放射免疫显像,由于基因工程抗体如单链抗体、Fab片段等分子量小、能很快清除、组织穿透力强,所以更适于放射免疫显像。恶性肿瘤的导向治疗,是通过重组技术将抗肿瘤相关抗原的抗体与多种分子融合,这些分子在抗体结合靶分子后可提供重要辅助功。这些分子包括:放射性核素、细胞毒药物、毒素、小肽、蛋白、酶和用于基因治疗的病毒。对肿瘤治疗来说,设计的双特异性抗体可有效针对低水平的肿瘤相关抗原,并将细胞毒物质输送到肿瘤细胞。此外,抗体还可与携带药物的脂质体、各种PEG偶联,从而增强体内运输和药代动力学。作为免疫脂质体,转铁蛋白受体抗体可使药物通过血脑屏障到达大脑。抗体酶复合物作为前体药物也被用于基础肿瘤治疗。

2.基因工程抗体的抗感染作用

预防和治疗感染性疾病常用的药物是疫苗和抗生素,但对于一些尚无有效预防及治疗手段的感染性疾病如SARS、AIDS等,抗体治疗可做为首选方案。如在治疗AIDS方面,利用抗体工程技术已成功地制备出HIV病毒整合菌的单链抗体ScAb2219,对HIV病毒感染的早期和晚期具有有效的抑制作用,并可望成为AIDS基因治疗的有效手段。呼吸道合胞病毒(RS)易引起婴儿呼吸道疾病,如细支气管炎和肺炎,并可引起严重的并发症,目前已有人源化单克隆抗体 Palivizumab经美国FDA批准上市,临床实验证明无毒、副反应,并可显著降低婴儿的住院率。我国率先建立了针对SARS的基因工程抗体库,这对于SARS的预防、诊断和治疗都将起到重要作用和深远影响。对于中和其它病原分子,FDA已批准Fab单体分子作为抗蛇毒药物;scFv片段和寡克隆复合物作为抗细菌毒素药物。

3.细胞内抗体

随着细胞信号转导和抗体工程技术的发展,诞生了细胞内抗体技术。这项技术是指在细胞内表达并被定位于亚细胞区室如胞核、胞浆或某些细胞器,与特定的靶分子作用从而发挥生物学功能的一类新的工程抗体。典型的是scFv,被称为内抗体。胞内抗体技术主要应用在抑制病毒复制特别是HIV-1复制、肿瘤基因治疗方面,现已逐渐拓展到中枢神经系统疾病、移植排斥和自身免疫性疾病等领域。体外培养来源于无关供体的角质形成细胞同种移植物用于严重的烧伤病人的治疗,往往会引起排斥反应,而MHCⅠ类分子是引起移植排斥的重要抗原。 Mhashikar等用编码抗MHCⅠ单链抗体的腺病毒转染角质形成细胞,结果显示明显降低了MHCⅠ的表达,细胞內抗体介导的表型敲除是否有利于同种移植物的存活还需要进一步硏究。

4.用于未来诊断的生物传感器和微矩阵技术

生物传感器和微阵列技术在不久以后将有可能成为主要的体外诊断技术。对于大量诊断试剂盒,抗体有高敏感性和高特异性。从初的玻璃界面到现在的多种蛋白亲和界面,用于诊断的抗体微矩阵界面不断发展。随着体外机械人的出现,这一技术将进一步发展,并用于微生物污染、寄生虫和生物病原体的检测。