单克隆抗体药物概述
高熹
（2015级 交流学院 生物技术 [1**********]1）
摘要：单克隆抗体药物作为一种具有独特优势的生物靶向药物，具有特异性高、靶向性强和毒副作用低的特点，在治疗方面效果显著。伴随着抗体技术的不断发展以及新型抗体的不断出现，单克隆抗体药物已成为制药业发展最快的领域之一，目前正在研究的生物技术药物中有四分之一都是单克隆抗体药物，期间又涌现出了各种单抗衍生物，包括抗体药物偶联物、小分子抗体、双特异性抗体等。本文就单克隆抗体药物的分类、制备、应用和发展等进行综述。
关键词：单克隆抗体药物；抗体技术；单抗衍生物
1975年分子生物学家G.J.F. 克勒和C. 米尔斯坦在自然杂交技术的基础上，创建立杂交瘤技术，他们把可在体外培养和大量增殖的小鼠骨髓瘤细胞与经抗原免疫后的纯系小鼠B 细胞融合，成为杂交细胞系，既具有瘤细胞易于在体外无限增殖的特性，又具有抗体形成细胞的合成和分泌特异性抗体的特点。将这种杂交瘤作单个细胞培养，可形成单细胞系，即单克隆。杂交瘤技术为规模化生产特异性高、结构和性质均一稳定的单克隆抗体提空了有力的保障。
1 单克隆抗体药物的发展和现状
1986年，FDA 批准了第一个鼠源单克隆抗体药物Muromonab-CD3上市，用于预防肾移植时急性器官排斥。单克隆抗体药物的发展因人抗鼠抗体反应在1988年到1993年间陷入低谷。之后随着重组DNA 技术的发展，各种抗体人缘化技术迅速发展，单克隆抗体药物经历了人鼠嵌合单抗、人源化单抗阶段。随后出现的噬菌体展示文库技术和转基因小鼠技术，使全人源单抗的产生成为可能。过去的30年抗体工程的研究主要集中于减弱鼠源抗体的免疫原性和提高产生抗体的能力，如今全人源抗体已成为治疗性单抗的主流，2002年第一个全人源抗体阿达木单抗上市。且随着微生物和哺乳动物细胞等外源蛋白表达系统的技术进步和表达水平的提高，使治疗性单克隆抗体在临床和商业上都取得了巨大的成功。尽管如此，单克隆抗体药物的发展仍然存在许多挑战。迄今为止，大多数FDA 批准上市的单抗药物都是未经修饰的全长抗体，这是相对分子质量在150×103左右的大蛋白分子，这些抗体药物在临床应用取得巨大成功的同时，本身的局限性也得到越来越多的关注[1]。现如今，单抗药物经历了市场和时间的考验，已经成为生物医药的最重要组成部分，在疾病治疗上具有广阔的应用前景，成功用于治疗肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病和移植排斥反应等多种疾病。治疗性单抗的安全性和有效性很大程度上由其作用的靶点决定，上市和在研的单抗药物有些靶向相同的靶点，有些有自己独特的作用靶点，新的作用靶点也在不断地出现。随着研究深入、技术进步，单抗药物呈现出旺盛的发展势头[2]。
随着已上市品种的销售额不断增长以及新适应症的批准和新品种的上市，单克隆抗体药物市场容量迅速攀升。1997-2007年是全球单抗产业增长的爆发期，十年间CAGR 高达58.6%。2008年-2015年，全球单抗产业增速放缓明显，CAGR 降至14.8%，但仍要显著高于全球医药行业约5%的增速水平。1997年全球单抗药物销售额仅3.7亿美元，2015年全球单抗药物的销售额已超过980亿美元。1992-2015 年间，国外共批准上市了61个原研抗体药，其中后有6个退市。在
现有上市的55个产品（49个单抗产品，6个具有抗体功能的受体-Fc 融合蛋白）中，51个是由美国或欧盟首先批准上市的，数量占比高达 92.7%，生产企业方面：罗氏、诺华等10家欧美企业共开发和生产了全球70%以上的抗体药物，欧美国家在全球抗体产业中居于绝对主导地位。2015年全球最畅销药物TOP 10中有5个单抗，分别是阿达木单抗、英夫利昔单抗、利妥昔单抗、贝伐珠单抗和曲妥珠单抗，它们占据了单抗药物的半壁江山，销售额约为426.6亿美元，约占2015年全球单克隆抗体药物总销售额的44%。根据预测，2016-2020 年，全球单抗产业仍将以9.84%的RAGR 快速发展（同期全球药品市场CAGR 约为 5%），2020年市场规模有望突破1300亿美元。
相比处于上升期的国外单抗产业，我国单抗产业仍处于初创期，单抗药物仍以仿制为主，单抗药物无论产品种类和销售规模都远低于欧美发达国家，并且进口单抗药物占据了主要市场。2015年中国单抗药物市场容量约为70多亿元人民币，约80%的市场被外资制药企业占据。在单抗药物领域，国内制药企业面临市场快速增长和进口替代的双重机遇。单克隆抗体研究已被列入863计划和国家重点攻关项目。十三五期间，生物产业将是国家重点支持的战略性新兴产业。单抗药物的研究、开发和市场应用必将吸引一大批制药企业的参与和布局。目前全国有100多家企业在做单抗，除了中信国健、百泰生物、海正药业等一些老牌企业之外，近几年还涌现出了很多新兴企业，包括丽珠单抗、信达生物等。在2016三生制药集团媒体开放日活动上，三生制药集团董事长娄竞博士表示三生制药集团的3万升生产线建成后将成为中国规模最大的单克隆抗体生产线，也是从细胞系、培养基、原液到制剂（多种剂型和规格）的全球最完整生产线之一。 2 单克隆抗体药物分类
根据来源的不同. 单克隆抗体大体可分为4类, 即鼠源化单克隆抗体、人鼠嵌
[3]合体单克隆抗体、人源化单克隆抗体、全人源化单克隆抗体，这也是单克隆抗
体发展的四个重要的阶段。
2.1 鼠源化单克隆抗体
人用鼠源单抗的生产方法一般分为体内法和体外法2种。
2.1.1 体内法
体内法即腹水法。尽管腹水中抗体浓度比较高(2-10mg/ml),但由于所用的BALB/c小鼠必须达到SPF 级, 繁殖、饲养BALB/c小鼠及生产腹水、纯化抗体的厂房必须符合GMP 要求,WHO 及我国对体内法生产的人用鼠源单克隆抗体的质检项目繁多, 要求严格, 因此限制了体内法在人用鼠源单抗生产领域的应用。
2.1.2体外法
体外法(杂交瘤细胞体外培养法) 的产品纯度高, 可以避免鼠类病毒的污染, 简化质检项目, 操作具有可控制性, 适用于大规模工业生产, 因此是人用鼠源单抗生产方式的主要发展方向[4]。体外法的制备流程也基本相同，即从超免疫的供体中即抗原免疫的小鼠获取脾细胞，选育出非分泌免疫球蛋白缺陷型的骨髓瘤细胞，待细胞融合后，对单个细胞进行克隆，体外培养出能分泌单抗的克隆细胞。
但鼠源单抗在临床应用方面存在着很大的弊端，主要是鼠源单抗与NK 等免疫细胞表面Fc 段受体亲和力弱，产生的抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC ）较弱，而且它与补体成分结合能力低，对肿瘤细胞的杀伤能力较弱，并且鼠源性抗体分子质量较大, 在人血循环中的半衰期短，在体内穿透血管的能力较差; 它发
挥ADCC 作用的时间较短；其次鼠单克隆抗体还具有免疫原性，易引起宿主过敏反应[5]，产生人抗鼠抗体(HAMAs)，将其清除出体外，因此限制了它的应用。
2.2 人鼠嵌合单克隆抗体
抗体分子由两个相同的轻链和两个相同的重链组成，具有典型的功能区结构，其与抗原的结合完全取决于氨基端的可变区。恒定区与抗体抗原结合无关，并且恒定区是抗体分子免疫原性的主要部位，因此可通过用人的恒定区取代鼠单抗的恒定区进行人源化，消除其大部分异源性，并能保留亲本鼠单抗结合抗原的特异性和亲和力，这种方法得益于DNA 重组技术的发展。1984年首次应用上述方法重组制备了抗半抗原磷酸胆碱的全分子人鼠嵌合抗体[6]。
嵌合抗体可将同一个可变区与不同类别的恒定区链接在一起，比较在相同特异性情况下不同类别的功能。其制备过程主要包括了可变区的克隆，表达载体的构建及嵌合抗体的表达。可变区基因的克隆在早期主要从杂交瘤细胞的基因组文库中克隆出来带有完整上游转录调控序列的轻重链可变基因DNA 片段，组装到含有人恒定区的表达载体中。PCR 方法的建立和发展为抗体可变区基因的克隆提供了简便有效的方法。接着将控制小鼠抗体重链和轻链中可变区的基因片段与人抗体重链及轻链的不变区的基因片段在体外链接形成重组基因，然后导入真核细胞的某种表达质粒中，再将这种含有重组基因的表达载体转化哺乳动物骨髓瘤细胞，筛选能分泌完整抗体的转化子。但嵌合抗体仍保留着30%左右的鼠源序列，并且其常达不到预期的效果。
嵌合抗体目前主要有3种应用形式：嵌合免疫球蛋白G 、嵌合Fab 和嵌合,F （ab ’）2。嵌合免疫球蛋白G 因含有人抗体的Fc 段，能介导补体及细胞对靶抗原的杀伤和吞噬作用，但因鼠源性成分较多，免疫原性大且组织穿透力差[7]；嵌合 Fab 和嵌合F （ab ’）2抗体分子小、穿透力强，可充当小分子载体用于放射免疫显像及放射免疫治疗。
2.3 人源化单克隆抗体
由于鼠源抗体的可变区仍残留一定的免疫原性人缘化单克隆抗体又较嵌合抗体有所改进。由于鼠源性抗体可变区中的骨架区仍残留一定的免疫原性，为了最大限度地减少鼠源成分，用人骨架区替代鼠骨架区可形成更为完全的人源化抗体，即在此抗体中除了CDR 是鼠源以外，其余全部是人源结构。这一类型的抗体被称为CDR 移植抗体或改型抗体，包括完全CDR 移植抗体、部分CDR 移植抗体和特异决定区（SDR ）移植抗体[8]。
2.3.1 完全CDR 移植抗体
完全CDR 移植抗体由于鼠源性抗体VR 中的骨架区仍残留一定的免疫原性，为最大限度的减少鼠源成分，用人FR 替代鼠FR 可形成更为完全的人源化抗体，即在此抗体中除了３个CDR 是鼠源以外，其余全部是人源结构，这一类型的抗体称为CDR 移植抗体或改型抗体。应用这一策略，将鼠源McAb 的CDR 区完全移植，得到了抗磷脂酰肌醇（蛋白）聚糖嵌合抗体。但随后多项研究发现，简单的CDR 移植往往明显降低抗原－抗体反应的亲和力，甚至丧失与抗原结合的能力。其原因在于FR 不仅作为骨架对CDR 起到支持作用，FR 中的某些非CDR 区补充调控残基还为CDR 的回折构象提供必要的支持，其形状和侧链大小协同决定CDR 的基本结构，影响CDR 与抗原结合的特异性和亲和力[9-10]。
2.3.2 部分CDR 移植抗体
在简单CDR 移植的基础上又相继发展了部分CDR 移植技术。研究发现轻链的 CDR1、CDR2和重链的CDR3对保证抗体与抗原特异性结合至关重要，其余三个CDR
的作用则较低[11]。因此只将抗体结合抗原必须的CDR 移植到人抗体的FR 骨架上即能获得对人免疫原性更小的嵌合抗体，这类抗体称为部分CDR 移植抗体。
2.3.3 特异决定区移植抗体
正如并非所有的CDR 在抗原抗体反应中具有同样的重要作用，X 射线晶体衍射实验提示具体到一个CDR 中, 不是所有的蛋白分子都参与抗原的特异性识别。执行抗原识别的CDR 中的一些特定区域称为SDR 。由此又产生了SDR 移植抗体。该抗体是将McAb 中与抗原结合密切相关的SDR 等少数残基移植到人抗体的相关部位，从而进一步提高抗体的人源化水平。根据目前的研究，抗体轻链的SDR 多位于27d 、34、50、55、89、96位残基，而重链的SDR 多位于31、35b 、50、58、95、101位残基[12]。基于上述两种策略，部分CDR 移植、SDR 移植的构建方法主要有：（1）模板替换，使用与鼠对应部分有较大同源性的人FR 替换鼠FR ；
（2）表面重塑，对鼠 CDR和FR 表面残基进行镶饰或重塑，使其具有类似于人抗体CDR 的轮廓或人FR 的形式；（3）补偿变换，对起关键作用的残基进行改变以补偿完全的CDR 移植；（4）定位保留，人源化McAb 以人FR 保守序列为模板，但保留了鼠源McAb VR中参与抗原结合的氨基酸残基，包括CDR 和FR 中的一些关键残基。
2.4 全人源单克隆抗体
由于免疫原性的存在，人们一直在努力制备全人源化的单克隆抗体，目前主要有抗体库技术和人源性抗体转基因小鼠技术两种。
2.4.1 抗体库技术
抗体库技术的主导思想是将某种动物的所有抗体可变区基因克隆在质粒或噬菌体中表达，利用不同的抗原筛选出携带特异抗体基因的克隆，从而获得相应的特异性抗体。抗体库技术不仅可以模拟动物免疫系统产生抗体的过程，还具有许多独特的优点，令杂交瘤技术难以相比。抗体库技术无需免疫，从理论上讲，106-108的库容就可能包容所有的抗体。利用抗原即可直接从非免疫动物抗体库中筛选出特异性抗体，•并能筛选到针对该物种自身抗原的抗体。从人的抗体库中可以得到完全是人源的McAb ，•克服了难以用杂交瘤技术获得人源McAb 的障碍。此外，由于细菌细胞增殖快，培养成本低廉，利于大量制备高纯度抗体。抗体库技术主要包括了噬菌体抗体库和核糖体展示技术。
噬菌体抗体库技术：从免疫或未被免疫的B 细胞中分离抗体可变区基因;PCR 扩增抗体全套基因片段(如VH 、VL) ，将体外扩增的VH 、VL 基因片段随机克隆入相应载体, 形成组合文库; 将基因组合文库插入噬菌体编码膜蛋白的基因Ⅲ(g3) 或基因Ⅷ(g8) 的先导系列的紧靠下游，使外源基因表达的多肽以融合蛋白的形式展示在外壳蛋白gp Ⅲ或gp Ⅷ的N 端。用固相化抗原经“亲和结合—洗脱—扩增”数个循环直接、方便、简捷、高效地筛选出表达特异性好、亲和力强的抗体噬菌体库。
核糖体展示技术：将基因型和表型联系在一起，编码蛋白的DNA 在体外进行转录与翻译，由于对DNA 进行了特殊的加工与修饰，如去掉3′末端终止密码子，核糖体翻译到mRNA 末端时，由于缺乏终止密码子，停留在mRNA 的3′末端不脱离，从而形成蛋白质-核糖-2mRNA 三聚体，将目标蛋白特异性的配基固相化，如：固定在ELISA 微孔或磁珠表面，含有目标蛋白的核糖体三聚体就可在ELISA 板孔中或磁珠上被筛选出，对筛选分离得到的复合物进行分解，释放出的mRNA 进行逆转录酶链聚合反应(RT-PCR)，PCR 产物进入下一轮循环，经过多次循环，最终可使目标蛋白和其编码的基因序列得到富集和分离。
2.4.2 人源性抗体转基因小鼠技术
适宜基因工程改造的小鼠成为亲和力成熟全人源抗体产生的强劲引擎，其体内免疫系统自然选择与成熟机制促使产生的抗体具备成为药物的天然优势，包括高效与特异性、低免疫原性与可工艺性等。产生的系列抗体包括针对全新靶点的全新作用机制的抗体药物，也包括针对经典靶点的升级抗体药物[13]。构建转基因小鼠，目的是用人的抗体基因转入小鼠相应基因，产生分泌人抗体的转基因小鼠。在转基因小鼠的基础上，产生分泌抗体的转基因小鼠。在目前FDA 批准上市的全人源单抗中，技术来源除了噬菌体抗体库技术外，有三种转基因小鼠平台技术，即HuMAb-Mouse 、XcnoMouse 和VelocImmune TM 。
HuMAb-Mouse ：HUMab 转基因小鼠整合入人抗体基因450kb(200kbIgH；230k b Igk，约占人类IgG κ的50％) ，免疫该小鼠可以产生0.1-5nmol ／L 的抗体。虽然该小鼠转入的人抗体基因组还是比较小，但仍获得巨大成功。
XcnoMouse:XenoMouse转基因小鼠也是目前最为成功、应用最广的转基因小鼠之一。该转基因小鼠整合入大部分人抗体VH 和V κ基因，大小分别为1020kb 和800kb 。重链包含34个V 区基因、所有的重链D 区和J 区，以及C γ2、C μ和C δ基因，共66个功能基因；轻链包含18个V 区基因、所有的5个J 区和C κ基因，共32个功能基因。该转基因小鼠XMG2-KL 可以产生全人IgM 和IgG2，亲和力可以达0.1～1nmol ／L 。
VelocImmune TM ：不同于以往的转基因小鼠抗体筛选平台，VelocImmune TM 产生人可变区与鼠恒定区组成的反向嵌合抗体。小鼠Ig H恒定区通过B 细胞胞质区的信号转导区域(如Ig α与Ig β) 传递天然的免疫信号，并通过与其他类型免疫细胞上的Fc 受体的结合促使小鼠产生强大的免疫反应，并提供半衰期长且亲和力高的抗体。该类转基因小鼠免疫后产生的抗体可变区编码序列通过基因克隆技术与人源恒定区编码序列进行构建，反向嵌合抗体即可转变为适宜药用的全人源抗体。
另外转基因小鼠技术还有TC MouseTM 、KM MouseTM 和Five-feature mouse，但它们都还未经过市场的检验。
3 单克隆抗体衍生物
为了更好地发挥抗体药物的治疗效果，人们构建各种形式的工程抗体来改善它们的特性和效能。例如，制备抗体和药物的偶联物，增加对靶细胞的杀伤；改变抗体分子大小，构建小分子抗体，使之有较好的肿瘤/血液比；制备双特异性抗体，同时结合两个不同的抗原表位；增加抗体的亲和力；改进抗体ADCC 或CDC 效应；改变抗体的药代动力学，使半衰期延长。
3.1 抗体药物偶联物
抗体药物偶联物(ADC)是通过一个化学链接将具有生物活性的小分子药物连接到单抗上，单抗作为载体将小分子药物靶向运输到目标细胞中[14]。单抗和小分子本身都是药物，都可以单独用来治疗疾病，ADC 的设计思路是利用两者的长处来弥补可能的不足或者缺陷。单抗具有很高的专一性，但是通常药效不强，往
往需要与小分子药物治疗并用；小分子药物活性强，缺点是专一性较差，从而可能存在毒性，受副作用和剂量的影响较大；有些小分子药物，特别是肽类药物在血液中的半衰期过短，通过和单抗结合，可以改善这方面的缺陷。ADC 将两者结合，在到达目标细胞时将小分子药物释放出来，这不仅能灵敏地区分出健康和疾病组织，限制与非目标细胞的作用，降低毒性，还能够明显改善药代动力学和向
目标组织的传递[15]。
构建抗体偶联物主要有三个步骤：选择合适的抗体、选择合适的药物和选择合适的链接方式。这样构建的抗体偶联物需要具有以下的特性：（1）稳定性，链接需要在血液循环中保持稳定，避免过早发生裂解，造成对健康组织器官损伤；
（2）分特异性免疫反应，即药物结合到单抗不能破坏单抗本身的特异结合能力；
（3）内化和药物的释放，一般ADC 都是通过单抗与目标细胞结合后再内化，将小分子药物在细胞内释放，因此需要控制药物的数量，以发挥最大的效果；（4）药物作用，释放出的药物需要在很低的浓度（皮摩尔级）发挥效果，因此需考虑药物的活性。
3.2 小分子抗体
小分子抗体具有分子量小、穿透性强、抗原性低、可在原核系统表达及易于基因工程操作等优点。常见的单价小分子抗体有Fab 段、ScFv 段、FV 段、二硫键稳定的Fv 段、单域抗体和超变区等；多价小分子有双链抗体、三链抗体和微型抗体等；特殊类型的小分子抗体有双特异抗体和催化抗体等[16]。当前，常用于生产小分子抗体片段的表达系统通常有大肠杆菌（E ．coli ）表达系统、酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统四种[17]。小分子抗体的优势在于不需要糖基化修饰，可以在原核细胞中表达，操作方便。因此这四种表达系统的成本是依次增加的，但翻译后的加工精确性和准确度却是依次递减的。
3.2.1 Fab抗体
Fab 抗体由一条完整的轻链和重链Fd 段通过一个链间二硫键连接组成一个异二聚体，大小为完整抗体的三分之一，但其仍保持了亲本抗体的fv 段结构和与抗原结合的特异性与活性的能力。并且分子结构比较稳定具有穿透力强、免疫原性低，可与多种药物及放射性同位素偶联，可与多种毒素和酶结合，用作药物的导向治疗载体和显影等特点。
3.2.2 单链抗体
在DNA 水平上用一段 适当的寡聚核苷酸作为连接肽（linker ）将VH 和VL 连在一起，使之表达成为一条单一肽链，即为单链抗体（ScFv ）。单链抗体大小仅为全抗体的六分之一，抗原性低，是具有完整抗原结合部位的最小片段, 但有时构建的ScFv 其亲和力明显低于亲本抗体，并常有聚集的倾向。
3.2.3 单域抗体
由抗体轻、重链可变区基因（VH 、VL ）间通过一段连接肽基因拼接后表达形成的重组蛋白，大小为全抗体的六分之一，抗原性低，是具有完整抗原结合部位的最小片段。其分子量更小，具有一定的可溶性和稳定性特点，相较于其它的抗体分子，单域抗体更容易进入细胞。
3.2.4 双特异性抗体
双特异性抗体是含有2种特异性抗原结合位点的人工抗体，一个位点可与靶细胞表面抗原结合，另一个位点则可与载荷物如毒素、酶、细胞因子、放射毒素等耦合，能在靶细胞和功能分子（细胞）之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，其靶向性的特点可以减少载荷物的毒副作用。
4 单克隆抗体的应用
随着单克隆抗体的完善与推广，单克隆抗体在农业、食品、治疗疾病等方面的应用越来越广泛，并取得了良好的效果。
4.1 农业和食品
由于单克隆抗体的高特异性和高灵敏性，单克隆抗体农业和食品的应用主要集中在了检测方面。在食品中对动物性食品中β兴奋剂、抗生素和激素等的检测，植物性食品中农药残留物的检测，还可以检测储存食品中的微生物含量。在农业中，单克隆抗体可以对牲畜的细菌、病毒和寄生虫的患病情况进行筛选。在植物中，除了对病虫害的诊断应用以外，单克隆抗体还在药用植物活性成分定性定量分析、成分分离、培植育种中得到了广泛的应用。
4.2 医学
单克隆抗体主要应用在医学方面，不仅为基础医学提供了有价值的载体，更在临床医学得到了广泛的应用，如治疗肿瘤、移植排斥、自身免疫病、心血管疾病、病毒感染等。
4.2.1 治疗肿瘤
近20年来，抗肿瘤抗体药物已成为治疗癌症的重要方法，是治疗癌症最成功的的策略之一。据PharmaprojectsV5数据库统计，目前上市与临床在研的约500种抗体药物中，约有50%用于肿瘤治疗，临床在研的抗肿瘤抗体药物共约20多种，针对70多个靶点[18]。目前，销量排名前五的抗体类药物，其中有三个都是用于治疗肿瘤，其中贝伐珠单抗用于治疗转移性癌症，曲妥珠单抗通过附着在Her2上来阻止人体表皮生长因子在Her2上的附着，从而阻断癌细胞的生长，利妥昔适用于复发或耐药的滤泡性中央型淋巴瘤的治疗。截止2015年底，FDA 共批准了21个抗肿瘤类药物，2016年新批准了用于膀胱癌靶向治疗的Tecentriq 和治疗软组织肉瘤的Lartruvo 。近年来，利用单克隆抗体靶向治疗肿瘤已经成为全球靶向治疗药物的主流，免疫检验点靶向抗体药物的研发更是极大地推动肿瘤免疫治疗，是目前肿瘤治疗的最热点所在[19]。同时抗体治疗联合其他治疗策略也成为了必然的发展趋势，联用型治疗适用性更广，临床效果更持久，不良反应更少，病灶去除更彻底，有效防止肿瘤的复发，显著提高了存活率。
4.2.2 器官移植
移植排斥是器官移植失败的重要因素之一，而单克隆抗体可以有效地改善移植排斥反应，其应用也在不断增长，目前的研究和应用主要集中于清除不同种类的白细胞分化抗原（CD ），例如采用抗CD154单克隆抗体阻断免疫细胞活化信号传导途径, 主要应用于胰腺、心脏、皮肤等多个器官的移植，证明抗CD154单抗能有效地抑制移植排斥反应，延长移植物的存活时间[20]。
4.2.3 自身免疫病
自身免疫性疾病的治疗通常采用的糖皮质激素、免疫抑制剂等, 虽然有一定疗效, 但长期使用都会产生严重的不良反应, 而且都只能减缓病情的发展, 并不能根治疾病[21]。而单克隆抗体可以有效地改善和治疗自身免疫病，主要有以下的三种作用机制。（1）封闭细胞因子和生长因子的单克隆抗体药物，其中最成功的便是TNF 抑制剂，包括伊纳西普、英孚利昔、阿达木、赛妥珠和戈利木，适用于类风湿关节炎、青少年关节炎、牛皮癣、结肠炎、脊柱炎和银屑病等；（2）受体阻滞和受体调节的单克隆抗体药物，即单抗结合受体，阻断配体和受体相互作用，下调细胞表面目标受体的表达，这些抗体包括治疗类风湿关节炎的IL-6受体抗体tocilizumab, 重组非糖基化的人IL-1受体拮抗剂阿那白滞素(anakin-ra)等；
（3）耗竭异常免疫细胞及介导细胞信号的单克隆抗体药物，通过结合细胞表面抗原, 如CD20,CD22、CD80和CD52, 通过Fc γR 介导的ADCC 作用和CDC 作用杀伤异常的淋巴细胞，有治疗1型糖尿病的otelixizumab 、治疗多发性硬化症的阿伦和治疗慢性淋巴细胞白血病ofatumumab 等一系列单抗药物。
4.2.4 抗感染
细菌和病毒等病原体感染机体的机制复杂, 由于单克隆抗体只能识别单一抗原表位, 限制了抗体药物的抗感染效果。抗感染领域的抗体药物发展缓慢，目前仅有抗呼吸道合胞病毒的帕利珠单抗以及抗炭疽杆菌的瑞西巴库单抗两个品种上市[22]。目前抗感染的单克隆抗体的研究热点集中于埃博拉病毒抗体、抗呼吸道合胞病毒抗体、抗炭疽杆菌抗体等，2014年西非大规模埃博拉病毒疫情爆发后，实验性抗体药物ZMapp 第一个被用于临床治疗，中国研制的抗体药物MIL77也成功用于治疗，抗体药物再次显示了在抗感染领域的应用前景。
5 单克隆抗体药物可能存在的问题
单克隆抗体导致的不良发应主要有皮肤及附件损害、全身反应、心血管损害等，具体表现为皮疹、瘙痒、寒战、发热、心慌、心跳加快等，严重可导致急性呼吸衰竭、多器官功能衰竭、严重出血、脑梗死、过敏性休克等。单克隆抗体可能的不良反应也许与以下3个机理之一有关:所用mAb 的异源性, 特别是当给予mAb 而无相关的免疫抑制剂时；生理功能的抑制以及mAb 的特异性；mAb 与靶点结合后炎症细胞或介导物的活性[23]。从发生人群来看，患者的年龄集中在儿童和老人，这可能是由于儿童的器官/系统发育不完善，使得个体对药物的吸收、分布、代谢相对缓慢，药物在体内滞留的时间较长；而老人往往患有心血管疾病、高血压、糖尿病等，这些可能都会引起不良反应的发生。因此，临床中使用单克隆抗体药物是应注意：（1）重视患者人群，注意防范儿童或老年患者不良反应的发生。（2）注意首次用药，初次静脉滴注单克隆抗体时，应控制滴速。（3）询问患者药物过敏史和既往病史。（4）使用前建议预防使用抗过敏药物。（5）对具有肝炎病史的患者，注意对肝功能和病毒的检测，避免肝病复发。（6）按照说明书使用单克隆抗体药物，避免超说明书用药。（7）单克隆抗体制剂应保存在2-8℃的环境中，避免冻结。（8）输注药液的过程中，加强巡视，严密观察药物引起的不良反应，及时给予相应的处理，保证患者的用药安全[24]。
6 展望
单克隆抗体药物这些特征使它成为了生物医药领域一颗耀眼的明珠。过去的30年中，随着研究的不断突破，单克隆抗体从鼠源发展到人缘，提高了单克隆抗体的药效和安全性。虽然单抗药物还存在一些尚未解决的问题，最突出的问题是如何降低单抗的免疫原性，单抗的异源性所引起的抗体反应，不但降低了单抗的效价，而且会给患者带来严重的后果。但是我们可以相信随着研究的不断深入；生产工艺的不断成熟；检测技术不断的完善，现有的问题会逐一地解决，并且必将出现更高靶向性和药效更强的单克隆抗体药物，单克隆抗体药物将在治愈疾病中显示出它独特的效果，为患者带来更大的希望。
未来伴随着生物技术制药的发展，单克隆抗体将在其中占有更重要的地位，并逐渐成为生物医药领域发展的主要方向。目前单克隆抗体药物快速扩大的市场已经成为制药业争夺的焦点，为制药公司提供了发展的契机。我国企业虽然进入该领域较晚，但在仿制单克隆抗体药物的规模化、产业化的基础上，积极探索、开发和创新，相信很快会在国际市场上占有一席之地。
参考文献
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单克隆抗体药物概述
高熹
（2015级 交流学院 生物技术 [1**********]1）
摘要：单克隆抗体药物作为一种具有独特优势的生物靶向药物，具有特异性高、靶向性强和毒副作用低的特点，在治疗方面效果显著。伴随着抗体技术的不断发展以及新型抗体的不断出现，单克隆抗体药物已成为制药业发展最快的领域之一，目前正在研究的生物技术药物中有四分之一都是单克隆抗体药物，期间又涌现出了各种单抗衍生物，包括抗体药物偶联物、小分子抗体、双特异性抗体等。本文就单克隆抗体药物的分类、制备、应用和发展等进行综述。
关键词：单克隆抗体药物；抗体技术；单抗衍生物
1975年分子生物学家G.J.F. 克勒和C. 米尔斯坦在自然杂交技术的基础上，创建立杂交瘤技术，他们把可在体外培养和大量增殖的小鼠骨髓瘤细胞与经抗原免疫后的纯系小鼠B 细胞融合，成为杂交细胞系，既具有瘤细胞易于在体外无限增殖的特性，又具有抗体形成细胞的合成和分泌特异性抗体的特点。将这种杂交瘤作单个细胞培养，可形成单细胞系，即单克隆。杂交瘤技术为规模化生产特异性高、结构和性质均一稳定的单克隆抗体提空了有力的保障。
1 单克隆抗体药物的发展和现状
1986年，FDA 批准了第一个鼠源单克隆抗体药物Muromonab-CD3上市，用于预防肾移植时急性器官排斥。单克隆抗体药物的发展因人抗鼠抗体反应在1988年到1993年间陷入低谷。之后随着重组DNA 技术的发展，各种抗体人缘化技术迅速发展，单克隆抗体药物经历了人鼠嵌合单抗、人源化单抗阶段。随后出现的噬菌体展示文库技术和转基因小鼠技术，使全人源单抗的产生成为可能。过去的30年抗体工程的研究主要集中于减弱鼠源抗体的免疫原性和提高产生抗体的能力，如今全人源抗体已成为治疗性单抗的主流，2002年第一个全人源抗体阿达木单抗上市。且随着微生物和哺乳动物细胞等外源蛋白表达系统的技术进步和表达水平的提高，使治疗性单克隆抗体在临床和商业上都取得了巨大的成功。尽管如此，单克隆抗体药物的发展仍然存在许多挑战。迄今为止，大多数FDA 批准上市的单抗药物都是未经修饰的全长抗体，这是相对分子质量在150×103左右的大蛋白分子，这些抗体药物在临床应用取得巨大成功的同时，本身的局限性也得到越来越多的关注[1]。现如今，单抗药物经历了市场和时间的考验，已经成为生物医药的最重要组成部分，在疾病治疗上具有广阔的应用前景，成功用于治疗肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病和移植排斥反应等多种疾病。治疗性单抗的安全性和有效性很大程度上由其作用的靶点决定，上市和在研的单抗药物有些靶向相同的靶点，有些有自己独特的作用靶点，新的作用靶点也在不断地出现。随着研究深入、技术进步，单抗药物呈现出旺盛的发展势头[2]。
随着已上市品种的销售额不断增长以及新适应症的批准和新品种的上市，单克隆抗体药物市场容量迅速攀升。1997-2007年是全球单抗产业增长的爆发期，十年间CAGR 高达58.6%。2008年-2015年，全球单抗产业增速放缓明显，CAGR 降至14.8%，但仍要显著高于全球医药行业约5%的增速水平。1997年全球单抗药物销售额仅3.7亿美元，2015年全球单抗药物的销售额已超过980亿美元。1992-2015 年间，国外共批准上市了61个原研抗体药，其中后有6个退市。在
现有上市的55个产品（49个单抗产品，6个具有抗体功能的受体-Fc 融合蛋白）中，51个是由美国或欧盟首先批准上市的，数量占比高达 92.7%，生产企业方面：罗氏、诺华等10家欧美企业共开发和生产了全球70%以上的抗体药物，欧美国家在全球抗体产业中居于绝对主导地位。2015年全球最畅销药物TOP 10中有5个单抗，分别是阿达木单抗、英夫利昔单抗、利妥昔单抗、贝伐珠单抗和曲妥珠单抗，它们占据了单抗药物的半壁江山，销售额约为426.6亿美元，约占2015年全球单克隆抗体药物总销售额的44%。根据预测，2016-2020 年，全球单抗产业仍将以9.84%的RAGR 快速发展（同期全球药品市场CAGR 约为 5%），2020年市场规模有望突破1300亿美元。
相比处于上升期的国外单抗产业，我国单抗产业仍处于初创期，单抗药物仍以仿制为主，单抗药物无论产品种类和销售规模都远低于欧美发达国家，并且进口单抗药物占据了主要市场。2015年中国单抗药物市场容量约为70多亿元人民币，约80%的市场被外资制药企业占据。在单抗药物领域，国内制药企业面临市场快速增长和进口替代的双重机遇。单克隆抗体研究已被列入863计划和国家重点攻关项目。十三五期间，生物产业将是国家重点支持的战略性新兴产业。单抗药物的研究、开发和市场应用必将吸引一大批制药企业的参与和布局。目前全国有100多家企业在做单抗，除了中信国健、百泰生物、海正药业等一些老牌企业之外，近几年还涌现出了很多新兴企业，包括丽珠单抗、信达生物等。在2016三生制药集团媒体开放日活动上，三生制药集团董事长娄竞博士表示三生制药集团的3万升生产线建成后将成为中国规模最大的单克隆抗体生产线，也是从细胞系、培养基、原液到制剂（多种剂型和规格）的全球最完整生产线之一。 2 单克隆抗体药物分类
根据来源的不同. 单克隆抗体大体可分为4类, 即鼠源化单克隆抗体、人鼠嵌
[3]合体单克隆抗体、人源化单克隆抗体、全人源化单克隆抗体，这也是单克隆抗
体发展的四个重要的阶段。
2.1 鼠源化单克隆抗体
人用鼠源单抗的生产方法一般分为体内法和体外法2种。
2.1.1 体内法
体内法即腹水法。尽管腹水中抗体浓度比较高(2-10mg/ml),但由于所用的BALB/c小鼠必须达到SPF 级, 繁殖、饲养BALB/c小鼠及生产腹水、纯化抗体的厂房必须符合GMP 要求,WHO 及我国对体内法生产的人用鼠源单克隆抗体的质检项目繁多, 要求严格, 因此限制了体内法在人用鼠源单抗生产领域的应用。
2.1.2体外法
体外法(杂交瘤细胞体外培养法) 的产品纯度高, 可以避免鼠类病毒的污染, 简化质检项目, 操作具有可控制性, 适用于大规模工业生产, 因此是人用鼠源单抗生产方式的主要发展方向[4]。体外法的制备流程也基本相同，即从超免疫的供体中即抗原免疫的小鼠获取脾细胞，选育出非分泌免疫球蛋白缺陷型的骨髓瘤细胞，待细胞融合后，对单个细胞进行克隆，体外培养出能分泌单抗的克隆细胞。
但鼠源单抗在临床应用方面存在着很大的弊端，主要是鼠源单抗与NK 等免疫细胞表面Fc 段受体亲和力弱，产生的抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC ）较弱，而且它与补体成分结合能力低，对肿瘤细胞的杀伤能力较弱，并且鼠源性抗体分子质量较大, 在人血循环中的半衰期短，在体内穿透血管的能力较差; 它发
挥ADCC 作用的时间较短；其次鼠单克隆抗体还具有免疫原性，易引起宿主过敏反应[5]，产生人抗鼠抗体(HAMAs)，将其清除出体外，因此限制了它的应用。
2.2 人鼠嵌合单克隆抗体
抗体分子由两个相同的轻链和两个相同的重链组成，具有典型的功能区结构，其与抗原的结合完全取决于氨基端的可变区。恒定区与抗体抗原结合无关，并且恒定区是抗体分子免疫原性的主要部位，因此可通过用人的恒定区取代鼠单抗的恒定区进行人源化，消除其大部分异源性，并能保留亲本鼠单抗结合抗原的特异性和亲和力，这种方法得益于DNA 重组技术的发展。1984年首次应用上述方法重组制备了抗半抗原磷酸胆碱的全分子人鼠嵌合抗体[6]。
嵌合抗体可将同一个可变区与不同类别的恒定区链接在一起，比较在相同特异性情况下不同类别的功能。其制备过程主要包括了可变区的克隆，表达载体的构建及嵌合抗体的表达。可变区基因的克隆在早期主要从杂交瘤细胞的基因组文库中克隆出来带有完整上游转录调控序列的轻重链可变基因DNA 片段，组装到含有人恒定区的表达载体中。PCR 方法的建立和发展为抗体可变区基因的克隆提供了简便有效的方法。接着将控制小鼠抗体重链和轻链中可变区的基因片段与人抗体重链及轻链的不变区的基因片段在体外链接形成重组基因，然后导入真核细胞的某种表达质粒中，再将这种含有重组基因的表达载体转化哺乳动物骨髓瘤细胞，筛选能分泌完整抗体的转化子。但嵌合抗体仍保留着30%左右的鼠源序列，并且其常达不到预期的效果。
嵌合抗体目前主要有3种应用形式：嵌合免疫球蛋白G 、嵌合Fab 和嵌合,F （ab ’）2。嵌合免疫球蛋白G 因含有人抗体的Fc 段，能介导补体及细胞对靶抗原的杀伤和吞噬作用，但因鼠源性成分较多，免疫原性大且组织穿透力差[7]；嵌合 Fab 和嵌合F （ab ’）2抗体分子小、穿透力强，可充当小分子载体用于放射免疫显像及放射免疫治疗。
2.3 人源化单克隆抗体
由于鼠源抗体的可变区仍残留一定的免疫原性人缘化单克隆抗体又较嵌合抗体有所改进。由于鼠源性抗体可变区中的骨架区仍残留一定的免疫原性，为了最大限度地减少鼠源成分，用人骨架区替代鼠骨架区可形成更为完全的人源化抗体，即在此抗体中除了CDR 是鼠源以外，其余全部是人源结构。这一类型的抗体被称为CDR 移植抗体或改型抗体，包括完全CDR 移植抗体、部分CDR 移植抗体和特异决定区（SDR ）移植抗体[8]。
2.3.1 完全CDR 移植抗体
完全CDR 移植抗体由于鼠源性抗体VR 中的骨架区仍残留一定的免疫原性，为最大限度的减少鼠源成分，用人FR 替代鼠FR 可形成更为完全的人源化抗体，即在此抗体中除了３个CDR 是鼠源以外，其余全部是人源结构，这一类型的抗体称为CDR 移植抗体或改型抗体。应用这一策略，将鼠源McAb 的CDR 区完全移植，得到了抗磷脂酰肌醇（蛋白）聚糖嵌合抗体。但随后多项研究发现，简单的CDR 移植往往明显降低抗原－抗体反应的亲和力，甚至丧失与抗原结合的能力。其原因在于FR 不仅作为骨架对CDR 起到支持作用，FR 中的某些非CDR 区补充调控残基还为CDR 的回折构象提供必要的支持，其形状和侧链大小协同决定CDR 的基本结构，影响CDR 与抗原结合的特异性和亲和力[9-10]。
2.3.2 部分CDR 移植抗体
在简单CDR 移植的基础上又相继发展了部分CDR 移植技术。研究发现轻链的 CDR1、CDR2和重链的CDR3对保证抗体与抗原特异性结合至关重要，其余三个CDR
的作用则较低[11]。因此只将抗体结合抗原必须的CDR 移植到人抗体的FR 骨架上即能获得对人免疫原性更小的嵌合抗体，这类抗体称为部分CDR 移植抗体。
2.3.3 特异决定区移植抗体
正如并非所有的CDR 在抗原抗体反应中具有同样的重要作用，X 射线晶体衍射实验提示具体到一个CDR 中, 不是所有的蛋白分子都参与抗原的特异性识别。执行抗原识别的CDR 中的一些特定区域称为SDR 。由此又产生了SDR 移植抗体。该抗体是将McAb 中与抗原结合密切相关的SDR 等少数残基移植到人抗体的相关部位，从而进一步提高抗体的人源化水平。根据目前的研究，抗体轻链的SDR 多位于27d 、34、50、55、89、96位残基，而重链的SDR 多位于31、35b 、50、58、95、101位残基[12]。基于上述两种策略，部分CDR 移植、SDR 移植的构建方法主要有：（1）模板替换，使用与鼠对应部分有较大同源性的人FR 替换鼠FR ；
（2）表面重塑，对鼠 CDR和FR 表面残基进行镶饰或重塑，使其具有类似于人抗体CDR 的轮廓或人FR 的形式；（3）补偿变换，对起关键作用的残基进行改变以补偿完全的CDR 移植；（4）定位保留，人源化McAb 以人FR 保守序列为模板，但保留了鼠源McAb VR中参与抗原结合的氨基酸残基，包括CDR 和FR 中的一些关键残基。
2.4 全人源单克隆抗体
由于免疫原性的存在，人们一直在努力制备全人源化的单克隆抗体，目前主要有抗体库技术和人源性抗体转基因小鼠技术两种。
2.4.1 抗体库技术
抗体库技术的主导思想是将某种动物的所有抗体可变区基因克隆在质粒或噬菌体中表达，利用不同的抗原筛选出携带特异抗体基因的克隆，从而获得相应的特异性抗体。抗体库技术不仅可以模拟动物免疫系统产生抗体的过程，还具有许多独特的优点，令杂交瘤技术难以相比。抗体库技术无需免疫，从理论上讲，106-108的库容就可能包容所有的抗体。利用抗原即可直接从非免疫动物抗体库中筛选出特异性抗体，•并能筛选到针对该物种自身抗原的抗体。从人的抗体库中可以得到完全是人源的McAb ，•克服了难以用杂交瘤技术获得人源McAb 的障碍。此外，由于细菌细胞增殖快，培养成本低廉，利于大量制备高纯度抗体。抗体库技术主要包括了噬菌体抗体库和核糖体展示技术。
噬菌体抗体库技术：从免疫或未被免疫的B 细胞中分离抗体可变区基因;PCR 扩增抗体全套基因片段(如VH 、VL) ，将体外扩增的VH 、VL 基因片段随机克隆入相应载体, 形成组合文库; 将基因组合文库插入噬菌体编码膜蛋白的基因Ⅲ(g3) 或基因Ⅷ(g8) 的先导系列的紧靠下游，使外源基因表达的多肽以融合蛋白的形式展示在外壳蛋白gp Ⅲ或gp Ⅷ的N 端。用固相化抗原经“亲和结合—洗脱—扩增”数个循环直接、方便、简捷、高效地筛选出表达特异性好、亲和力强的抗体噬菌体库。
核糖体展示技术：将基因型和表型联系在一起，编码蛋白的DNA 在体外进行转录与翻译，由于对DNA 进行了特殊的加工与修饰，如去掉3′末端终止密码子，核糖体翻译到mRNA 末端时，由于缺乏终止密码子，停留在mRNA 的3′末端不脱离，从而形成蛋白质-核糖-2mRNA 三聚体，将目标蛋白特异性的配基固相化，如：固定在ELISA 微孔或磁珠表面，含有目标蛋白的核糖体三聚体就可在ELISA 板孔中或磁珠上被筛选出，对筛选分离得到的复合物进行分解，释放出的mRNA 进行逆转录酶链聚合反应(RT-PCR)，PCR 产物进入下一轮循环，经过多次循环，最终可使目标蛋白和其编码的基因序列得到富集和分离。
2.4.2 人源性抗体转基因小鼠技术
适宜基因工程改造的小鼠成为亲和力成熟全人源抗体产生的强劲引擎，其体内免疫系统自然选择与成熟机制促使产生的抗体具备成为药物的天然优势，包括高效与特异性、低免疫原性与可工艺性等。产生的系列抗体包括针对全新靶点的全新作用机制的抗体药物，也包括针对经典靶点的升级抗体药物[13]。构建转基因小鼠，目的是用人的抗体基因转入小鼠相应基因，产生分泌人抗体的转基因小鼠。在转基因小鼠的基础上，产生分泌抗体的转基因小鼠。在目前FDA 批准上市的全人源单抗中，技术来源除了噬菌体抗体库技术外，有三种转基因小鼠平台技术，即HuMAb-Mouse 、XcnoMouse 和VelocImmune TM 。
HuMAb-Mouse ：HUMab 转基因小鼠整合入人抗体基因450kb(200kbIgH；230k b Igk，约占人类IgG κ的50％) ，免疫该小鼠可以产生0.1-5nmol ／L 的抗体。虽然该小鼠转入的人抗体基因组还是比较小，但仍获得巨大成功。
XcnoMouse:XenoMouse转基因小鼠也是目前最为成功、应用最广的转基因小鼠之一。该转基因小鼠整合入大部分人抗体VH 和V κ基因，大小分别为1020kb 和800kb 。重链包含34个V 区基因、所有的重链D 区和J 区，以及C γ2、C μ和C δ基因，共66个功能基因；轻链包含18个V 区基因、所有的5个J 区和C κ基因，共32个功能基因。该转基因小鼠XMG2-KL 可以产生全人IgM 和IgG2，亲和力可以达0.1～1nmol ／L 。
VelocImmune TM ：不同于以往的转基因小鼠抗体筛选平台，VelocImmune TM 产生人可变区与鼠恒定区组成的反向嵌合抗体。小鼠Ig H恒定区通过B 细胞胞质区的信号转导区域(如Ig α与Ig β) 传递天然的免疫信号，并通过与其他类型免疫细胞上的Fc 受体的结合促使小鼠产生强大的免疫反应，并提供半衰期长且亲和力高的抗体。该类转基因小鼠免疫后产生的抗体可变区编码序列通过基因克隆技术与人源恒定区编码序列进行构建，反向嵌合抗体即可转变为适宜药用的全人源抗体。
另外转基因小鼠技术还有TC MouseTM 、KM MouseTM 和Five-feature mouse，但它们都还未经过市场的检验。
3 单克隆抗体衍生物
为了更好地发挥抗体药物的治疗效果，人们构建各种形式的工程抗体来改善它们的特性和效能。例如，制备抗体和药物的偶联物，增加对靶细胞的杀伤；改变抗体分子大小，构建小分子抗体，使之有较好的肿瘤/血液比；制备双特异性抗体，同时结合两个不同的抗原表位；增加抗体的亲和力；改进抗体ADCC 或CDC 效应；改变抗体的药代动力学，使半衰期延长。
3.1 抗体药物偶联物
抗体药物偶联物(ADC)是通过一个化学链接将具有生物活性的小分子药物连接到单抗上，单抗作为载体将小分子药物靶向运输到目标细胞中[14]。单抗和小分子本身都是药物，都可以单独用来治疗疾病，ADC 的设计思路是利用两者的长处来弥补可能的不足或者缺陷。单抗具有很高的专一性，但是通常药效不强，往
往需要与小分子药物治疗并用；小分子药物活性强，缺点是专一性较差，从而可能存在毒性，受副作用和剂量的影响较大；有些小分子药物，特别是肽类药物在血液中的半衰期过短，通过和单抗结合，可以改善这方面的缺陷。ADC 将两者结合，在到达目标细胞时将小分子药物释放出来，这不仅能灵敏地区分出健康和疾病组织，限制与非目标细胞的作用，降低毒性，还能够明显改善药代动力学和向
目标组织的传递[15]。
构建抗体偶联物主要有三个步骤：选择合适的抗体、选择合适的药物和选择合适的链接方式。这样构建的抗体偶联物需要具有以下的特性：（1）稳定性，链接需要在血液循环中保持稳定，避免过早发生裂解，造成对健康组织器官损伤；
（2）分特异性免疫反应，即药物结合到单抗不能破坏单抗本身的特异结合能力；
（3）内化和药物的释放，一般ADC 都是通过单抗与目标细胞结合后再内化，将小分子药物在细胞内释放，因此需要控制药物的数量，以发挥最大的效果；（4）药物作用，释放出的药物需要在很低的浓度（皮摩尔级）发挥效果，因此需考虑药物的活性。
3.2 小分子抗体
小分子抗体具有分子量小、穿透性强、抗原性低、可在原核系统表达及易于基因工程操作等优点。常见的单价小分子抗体有Fab 段、ScFv 段、FV 段、二硫键稳定的Fv 段、单域抗体和超变区等；多价小分子有双链抗体、三链抗体和微型抗体等；特殊类型的小分子抗体有双特异抗体和催化抗体等[16]。当前，常用于生产小分子抗体片段的表达系统通常有大肠杆菌（E ．coli ）表达系统、酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统四种[17]。小分子抗体的优势在于不需要糖基化修饰，可以在原核细胞中表达，操作方便。因此这四种表达系统的成本是依次增加的，但翻译后的加工精确性和准确度却是依次递减的。
3.2.1 Fab抗体
Fab 抗体由一条完整的轻链和重链Fd 段通过一个链间二硫键连接组成一个异二聚体，大小为完整抗体的三分之一，但其仍保持了亲本抗体的fv 段结构和与抗原结合的特异性与活性的能力。并且分子结构比较稳定具有穿透力强、免疫原性低，可与多种药物及放射性同位素偶联，可与多种毒素和酶结合，用作药物的导向治疗载体和显影等特点。
3.2.2 单链抗体
在DNA 水平上用一段 适当的寡聚核苷酸作为连接肽（linker ）将VH 和VL 连在一起，使之表达成为一条单一肽链，即为单链抗体（ScFv ）。单链抗体大小仅为全抗体的六分之一，抗原性低，是具有完整抗原结合部位的最小片段, 但有时构建的ScFv 其亲和力明显低于亲本抗体，并常有聚集的倾向。
3.2.3 单域抗体
由抗体轻、重链可变区基因（VH 、VL ）间通过一段连接肽基因拼接后表达形成的重组蛋白，大小为全抗体的六分之一，抗原性低，是具有完整抗原结合部位的最小片段。其分子量更小，具有一定的可溶性和稳定性特点，相较于其它的抗体分子，单域抗体更容易进入细胞。
3.2.4 双特异性抗体
双特异性抗体是含有2种特异性抗原结合位点的人工抗体，一个位点可与靶细胞表面抗原结合，另一个位点则可与载荷物如毒素、酶、细胞因子、放射毒素等耦合，能在靶细胞和功能分子（细胞）之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，其靶向性的特点可以减少载荷物的毒副作用。
4 单克隆抗体的应用
随着单克隆抗体的完善与推广，单克隆抗体在农业、食品、治疗疾病等方面的应用越来越广泛，并取得了良好的效果。
4.1 农业和食品
由于单克隆抗体的高特异性和高灵敏性，单克隆抗体农业和食品的应用主要集中在了检测方面。在食品中对动物性食品中β兴奋剂、抗生素和激素等的检测，植物性食品中农药残留物的检测，还可以检测储存食品中的微生物含量。在农业中，单克隆抗体可以对牲畜的细菌、病毒和寄生虫的患病情况进行筛选。在植物中，除了对病虫害的诊断应用以外，单克隆抗体还在药用植物活性成分定性定量分析、成分分离、培植育种中得到了广泛的应用。
4.2 医学
单克隆抗体主要应用在医学方面，不仅为基础医学提供了有价值的载体，更在临床医学得到了广泛的应用，如治疗肿瘤、移植排斥、自身免疫病、心血管疾病、病毒感染等。
4.2.1 治疗肿瘤
近20年来，抗肿瘤抗体药物已成为治疗癌症的重要方法，是治疗癌症最成功的的策略之一。据PharmaprojectsV5数据库统计，目前上市与临床在研的约500种抗体药物中，约有50%用于肿瘤治疗，临床在研的抗肿瘤抗体药物共约20多种，针对70多个靶点[18]。目前，销量排名前五的抗体类药物，其中有三个都是用于治疗肿瘤，其中贝伐珠单抗用于治疗转移性癌症，曲妥珠单抗通过附着在Her2上来阻止人体表皮生长因子在Her2上的附着，从而阻断癌细胞的生长，利妥昔适用于复发或耐药的滤泡性中央型淋巴瘤的治疗。截止2015年底，FDA 共批准了21个抗肿瘤类药物，2016年新批准了用于膀胱癌靶向治疗的Tecentriq 和治疗软组织肉瘤的Lartruvo 。近年来，利用单克隆抗体靶向治疗肿瘤已经成为全球靶向治疗药物的主流，免疫检验点靶向抗体药物的研发更是极大地推动肿瘤免疫治疗，是目前肿瘤治疗的最热点所在[19]。同时抗体治疗联合其他治疗策略也成为了必然的发展趋势，联用型治疗适用性更广，临床效果更持久，不良反应更少，病灶去除更彻底，有效防止肿瘤的复发，显著提高了存活率。
4.2.2 器官移植
移植排斥是器官移植失败的重要因素之一，而单克隆抗体可以有效地改善移植排斥反应，其应用也在不断增长，目前的研究和应用主要集中于清除不同种类的白细胞分化抗原（CD ），例如采用抗CD154单克隆抗体阻断免疫细胞活化信号传导途径, 主要应用于胰腺、心脏、皮肤等多个器官的移植，证明抗CD154单抗能有效地抑制移植排斥反应，延长移植物的存活时间[20]。
4.2.3 自身免疫病
自身免疫性疾病的治疗通常采用的糖皮质激素、免疫抑制剂等, 虽然有一定疗效, 但长期使用都会产生严重的不良反应, 而且都只能减缓病情的发展, 并不能根治疾病[21]。而单克隆抗体可以有效地改善和治疗自身免疫病，主要有以下的三种作用机制。（1）封闭细胞因子和生长因子的单克隆抗体药物，其中最成功的便是TNF 抑制剂，包括伊纳西普、英孚利昔、阿达木、赛妥珠和戈利木，适用于类风湿关节炎、青少年关节炎、牛皮癣、结肠炎、脊柱炎和银屑病等；（2）受体阻滞和受体调节的单克隆抗体药物，即单抗结合受体，阻断配体和受体相互作用，下调细胞表面目标受体的表达，这些抗体包括治疗类风湿关节炎的IL-6受体抗体tocilizumab, 重组非糖基化的人IL-1受体拮抗剂阿那白滞素(anakin-ra)等；
（3）耗竭异常免疫细胞及介导细胞信号的单克隆抗体药物，通过结合细胞表面抗原, 如CD20,CD22、CD80和CD52, 通过Fc γR 介导的ADCC 作用和CDC 作用杀伤异常的淋巴细胞，有治疗1型糖尿病的otelixizumab 、治疗多发性硬化症的阿伦和治疗慢性淋巴细胞白血病ofatumumab 等一系列单抗药物。
4.2.4 抗感染
细菌和病毒等病原体感染机体的机制复杂, 由于单克隆抗体只能识别单一抗原表位, 限制了抗体药物的抗感染效果。抗感染领域的抗体药物发展缓慢，目前仅有抗呼吸道合胞病毒的帕利珠单抗以及抗炭疽杆菌的瑞西巴库单抗两个品种上市[22]。目前抗感染的单克隆抗体的研究热点集中于埃博拉病毒抗体、抗呼吸道合胞病毒抗体、抗炭疽杆菌抗体等，2014年西非大规模埃博拉病毒疫情爆发后，实验性抗体药物ZMapp 第一个被用于临床治疗，中国研制的抗体药物MIL77也成功用于治疗，抗体药物再次显示了在抗感染领域的应用前景。
5 单克隆抗体药物可能存在的问题
单克隆抗体导致的不良发应主要有皮肤及附件损害、全身反应、心血管损害等，具体表现为皮疹、瘙痒、寒战、发热、心慌、心跳加快等，严重可导致急性呼吸衰竭、多器官功能衰竭、严重出血、脑梗死、过敏性休克等。单克隆抗体可能的不良反应也许与以下3个机理之一有关:所用mAb 的异源性, 特别是当给予mAb 而无相关的免疫抑制剂时；生理功能的抑制以及mAb 的特异性；mAb 与靶点结合后炎症细胞或介导物的活性[23]。从发生人群来看，患者的年龄集中在儿童和老人，这可能是由于儿童的器官/系统发育不完善，使得个体对药物的吸收、分布、代谢相对缓慢，药物在体内滞留的时间较长；而老人往往患有心血管疾病、高血压、糖尿病等，这些可能都会引起不良反应的发生。因此，临床中使用单克隆抗体药物是应注意：（1）重视患者人群，注意防范儿童或老年患者不良反应的发生。（2）注意首次用药，初次静脉滴注单克隆抗体时，应控制滴速。（3）询问患者药物过敏史和既往病史。（4）使用前建议预防使用抗过敏药物。（5）对具有肝炎病史的患者，注意对肝功能和病毒的检测，避免肝病复发。（6）按照说明书使用单克隆抗体药物，避免超说明书用药。（7）单克隆抗体制剂应保存在2-8℃的环境中，避免冻结。（8）输注药液的过程中，加强巡视，严密观察药物引起的不良反应，及时给予相应的处理，保证患者的用药安全[24]。
6 展望
单克隆抗体药物这些特征使它成为了生物医药领域一颗耀眼的明珠。过去的30年中，随着研究的不断突破，单克隆抗体从鼠源发展到人缘，提高了单克隆抗体的药效和安全性。虽然单抗药物还存在一些尚未解决的问题，最突出的问题是如何降低单抗的免疫原性，单抗的异源性所引起的抗体反应，不但降低了单抗的效价，而且会给患者带来严重的后果。但是我们可以相信随着研究的不断深入；生产工艺的不断成熟；检测技术不断的完善，现有的问题会逐一地解决，并且必将出现更高靶向性和药效更强的单克隆抗体药物，单克隆抗体药物将在治愈疾病中显示出它独特的效果，为患者带来更大的希望。
未来伴随着生物技术制药的发展，单克隆抗体将在其中占有更重要的地位，并逐渐成为生物医药领域发展的主要方向。目前单克隆抗体药物快速扩大的市场已经成为制药业争夺的焦点，为制药公司提供了发展的契机。我国企业虽然进入该领域较晚，但在仿制单克隆抗体药物的规模化、产业化的基础上，积极探索、开发和创新，相信很快会在国际市场上占有一席之地。
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