为什么要研发人源抗体?人源抗体研发技术与策略有哪些?
由于鼠源抗体临床应用具有诸多不利因素,比如会引起人抗鼠抗体(HAMA)反应,不仅加速了鼠源抗体的清除,也可引起难以预料的过敏反应,而且,也限制了针对鼠源抗体Fc片断反应而诱发的抗体介导的细胞毒性作用(ADCC),严重阻碍鼠源抗体在临床上的广泛应用。
为了降低鼠源抗体的免疫原性,嵌合抗体和人源抗体研发策略与技术随之发展起来,也成为抗体药物市场的重要抗体研发技术。噬菌体展示技术的建立,即由噬菌体表达人源抗体基因重组抗原结合片断组合库中,成功筛选获得具有高亲和力的第一个全人源抗体。同样,通过构建携带有人源抗体基因组小鼠模型,也成为目前研制人源抗体最具吸引力的技术平台。另外,借助康复患者B淋巴细胞与人杂交瘤细胞相结合的技术,获得针对特殊疾病的人源抗体,也成为一种人源抗体研发具有发展潜力的新兴技术。
建立人源化抗体首先是通过构建嵌合抗体技术开始,即将鼠源抗体可变区与人源抗体恒定区相结合,嵌合抗体中约30%的序列来自小鼠,其余70%为人源抗体序列。该种嵌合抗体保留了抗体结合抗原的特异性。而相对于嵌合抗体技术,互补决定区(CDR)移接技术,则只保留了鼠源抗体中结合抗原决定区序列,其余部分均为人源抗体成分,该种抗体中人源抗体序列占90%。因此,CDR移接技术较嵌合抗体的免疫原性更低,也曾被认为是人源化抗体研发的金标准技术。该技术不仅使人抗嵌合抗体和人抗CDR抗体的发生率由约40% 降低至约9%水平,也为临床上治疗那些需要长期与反复治疗的复杂疾病(比如肿瘤和自身免疫疾病)奠定了基础。但是,人源化抗体技术的最大不足是缺乏通用的方法。比如,人源化的CDR移接过程个性化要求高。而且,由于10%鼠源抗体序列的存在,人源化抗体的临床应用仍含有一定程度免疫排斥或超敏反应的风险。
在人源化抗体研发技术成功的基础上,90年代早期开始应用噬菌体展示技术研制全人源抗体。该技术是建立在构建重组肽和蛋白平台,实现体外展示技术的基础上。利用噬菌体包壳蛋白与外源多样性组合抗体基因融合在一起,构建所需的抗体组合表达库,而这些与噬菌体外壳蛋白融合的人源抗体基因,可共同展现于噬菌体表面,再借助特异性抗原结合筛选方法,即可获得与抗原特异结合的噬菌体抗体。应用该技术平台首先研发的人源抗体主要为抗体片断(比如scFv和Fab)。在研制全人源抗体中,噬菌体展示技术的重要贡献在于,该技术不依赖体内免疫反应,通过体外抗体筛选方法,直接获得结合不同抗原(比如自身抗原、毒素、不稳定和非免疫原性抗原等),且可供亲和力成熟改造的候选人源抗体。
90年代初,研究者们也成功建立了另外一个全人源抗体研发技术平台,即建立人源抗体基因小鼠模型,该技术是将人源抗体基因组导入或替换小鼠抗体相应基因组,使小鼠的免疫系统经抗原免疫后,可在小鼠体内合成生产全人源抗体。人源抗体基因小鼠模型平台的研制成功,无疑极大促进了人源抗体临床应用的发展。
与噬菌体展示技术研制全人源抗体的“先快后慢”的特点相比,虽然在起初的抗原免疫小鼠、筛选特异性抗体及制备杂交瘤细胞等阶段方面,人源抗体基因小鼠技术平台相对较慢。但一旦获得最初的抗体,由于随后的抗体优化过程是通过基因高频突变在小鼠体内自然完成,因此,该技术平台显示出其在提高抗体亲和力及有效性,以及不用担心免疫排斥等方面的明显优势。目前获批的人源抗体临床应用也证明,在抗体药物成药性的相关指标(比如抗体自我聚合、特异性结合等)评价方面,由人源抗体基因小鼠技术开发的抗体药物都表现更好。