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    抗体技术的研发现状与进展

    时间:2022/1/5 21:54:07 作者:CPhI制药在线 来源:CPhI制药在线

    随着现代生物技术的不断发展,结合抗体药物的生物学特性,研发人员在传统抗体技术的基础上不断优化创新,力求通过更简便快速的方法,获得免疫原性更低、人体相容性更好及成本更低的治疗性抗体。

    转基因小鼠技术

    转基因小鼠技术是应用基因工程技术破坏小鼠内源抗体基因,然后将人抗体基因转入小鼠体内,再使用目标抗原免疫转基因小鼠,从而在其体内表达相应抗体的技术。该技术使抗原抗体免疫反应在小鼠体内进行,保证了抗体类别转换的完整性、抗体克隆选择的多样性及抗体亲和力成熟的自然机制,因此利用该技术得到的抗体具有良好的亲和性、稳定性和可溶性等。该技术体系难度较大,技术门槛高的特点,仅有少数公司掌握,主要有XenoMouse,UltiMab,VelociImmune和Kymab等转基因小鼠。XenoMouse小鼠、UltiMab小鼠、VelociImmune小鼠和 Kymab 小鼠分别是美国 Cell Genesys 公司、Medarex 公司和再生元(Regeneron)公司及英国Kymab公司研究人员培育而成。

    XenoMouse小鼠与 UltiMab 小鼠作为第一代转基因小鼠,技术类似,均转入了人 IgH 和 Igκ 的主要基因,同时小鼠自身的IgH和Igκ失活。VelociImmune小鼠和Kymab小鼠类似,将小鼠的IgH和Igκ的V区精确地替换为对应的人IgH和Igκ的V区,同时保留了小鼠自身所有C区和其他基因表达调控原件。

    2006年,第一种药物 Panitumumab 被批准用于 RAS 野生型转移性结直肠癌;同样来源于XenoMouse平台的还有2 种用于自身免疫性皮肤病的人抗:IL⁃17α抗体Secukinumab 以及 IL⁃17R 抗体 Brodalumab,分别于2015年和2017年获得美国FDA批准用于银屑病治疗。HuMabMouse开发的两种抗体Ipilimumab(CTLA⁃4 抗体)和 Nivolumab(PD⁃1 抗体)被用于黑色素瘤治疗,分别于2011年和2014年获批。其中Nivolumab还于 2018 年被批准用于非小细胞肺癌;此外,Ustekinumab与细胞因子如IL⁃12和IL⁃23的p40亚单位结合,阻断促炎信号以减轻炎症,该药于2009年被批准用于严重斑块状银屑病,2016年被批准用于克罗恩病。Velocimune小鼠是第二代鼠恒定区嵌合的人源化小鼠,辅助开发了IL⁃4R抗体Dupilumab和IL⁃6R抗体Sarilumab,分别用于湿疹和类风湿性关节炎的治疗,这两种药物均于2017年获得批准。2020 年,美国 FDA 批准的首个埃博拉抗体疗法因马泽布(inmazeb)即利用转基因小鼠技术研发。COVID-19 疫情期间,美国再生元公司也利用该转基因小鼠技术开展了新型冠状病毒中和抗体的研发工作。

    目前,我国研究团队也在积极建立转基因小鼠相关研发体系。和铂医药公司培育了 Harbour 小鼠,拥有 H2L2 和 HCAb 2 个品系。H2L2 小鼠能产生具有 2 条全人源重链和轻链的单克隆抗体,HCAb小鼠能产生独特的具有全人源可变区片段的重链抗体。重庆市畜牧科学院培育了 CAMouse小鼠,拥有全人抗体转基因小鼠CAMouseHG和全人单域抗体转基因小鼠CAMouseH 2个品系。

    单细胞测序技术

    单细胞测序技术即单个B淋巴细胞抗体制备技术,是近年来新发展的一类快速制备单克隆抗体的技术,是根据每个 B 细胞只含有 1 个功能性重链可变区 DNA 序列和 1 个轻链可变区 DNA 序列,以及每个 B 细胞只产生 1 种特异性抗体的特性,将单细胞分离鉴定技术结合 PCR 技术形成的一种全人源单克隆抗体的体外表达系统。单细胞测序技术产生的抗体具有全人源性、高度抗原特异性、亲和性高和基因多样性丰富等优势,被广泛应用于肿瘤治疗、病原微生物感染治疗、自身免疫疾病检测和治疗及人类免疫系统研究等各个领域。单细胞测序技术可以实现高通量筛选和测序,目前在抗体药物筛选领域应用日趋广泛,暂无获批上市的药物,但有多个利用该技术研发的药物正处于临床试验阶段,如拟用于治疗巨细胞感染的司韦单抗(sevirumab)和治疗癌症的普林木单抗(pritumumab)等。其中,由美国渤健(Biogen)生物技术公司研发的阿杜卡尼单抗(aducanumab)备受关注,该单抗是一种靶向寡聚 β 淀粉样蛋白、用于治疗阿尔茨海默病的研究性药物。该公司于2020年7月向 FDA提交了阿杜卡尼单抗生物制品许可申请,美国FDA于2020年8月受理,并授予了优先审查,目前正在同时接受欧盟和日本监管机构的审查。

    COVID-19疫情期间,单细胞测序技术也成为研发新冠病毒中和抗体的主流技术,美国礼来(Eli Lilly)公司联合加拿大 AbCellera Biologics公司、韩国国立保健研究院等团队,以及中国科学院微生物研究所、清华大学和北京大学等多个中国团队开展相关研究,其中LY-CoV555(美国礼来公司团队研发)和JS016(中国科学院微生物研究所团队研发)组成的中和抗体联合疗法于 2021 年2月9日获批美国FDA紧急使用授权。

    不同抗体技术优劣势分析

    杂交瘤单克隆抗体技术、抗体文库展示技术、转基因小鼠技术和单细胞测序技术作为4种常用的抗体技术,各自具有不同的优势和劣势。

    杂交瘤单克隆抗体技术成熟、方便、成本低,但是仅能用于鼠源抗体筛选,且鼠源抗体能够被人体免疫系统识别,引起严重的不良反应,因此利用杂交瘤技术筛选得到抗体通常需要进一步进行人源化改造。与杂交瘤单克隆抗体技术相比,抗体文库展示技术省去了细胞融合的步骤,扩大了筛选容量,可以直接得到人源化抗体基因,且随着抗体文库展示技术的快速发展,不断衍生出体内、体外、真核等不同的表达系统,为筛选鉴定特异性抗体提供了更多方便的平台。但目前抗体文库展示技术仍不能广泛用于完整 IgG 抗体的展示,需要先片断化展示后重建完整抗体分子,易筛选到非特异性的结合或亲和力低下的抗体,且抗体库难以储存和运输,是相关科研材料共享的一大阻碍。在美国 FDA 已批准上市的抗体药物中,利用该技术筛选的仅占约10%。尽管首个全人源抗体来自噬菌体展示技术,但转基因小鼠技术仍是目前全人源抗体药物领域应用最广泛的主流技术,具有高效、快速和对人体蛋白具有较好的免疫原性等优点。利用该技术产生的抗体整体上成功率更高,已研发出治疗银屑病、黑色素瘤和高胆固醇血症等多种疾病的全人源单克隆抗体。单细胞测序技术具有快速、高通量、不受转化效率的限制等优点,可直接从B细胞筛选全人源性、高特异性、高亲和性的抗体,且随着一些先进仪器用于单细胞测序平台,该技术已成为筛选病毒类抗原抗体的主流技术。

    参考资料

    [1]武瑞君,桑晓冬,李治非,敖翼,范玲.抗体技术的研发现状与展望[J].中国药理学与毒理学杂志,2021,35(05):374-381.

    [2]冯健男,乔春霞.人源治疗性抗体研发技术进展[J].南京医科大学学报(自然科学版),2020,40(11):1571-1574.

    作者:CPhI制药在线 来源:CPhI制药在线

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