第五节抗体技术(

第五节　抗体技术(Antibody Technology)

抗体在疾病诊断和免疫防治中具有重要作用，故对抗体的需求越来越大。人工制备抗体是大量获得抗体的重要途径。目前人工制备的抗体有三大类，即多克隆抗体(polyclonal antibody)、单克隆抗体(monoclonal antibody)和基因工程抗体(genetic engineering antibody)。

一、多克隆抗体

在含有多个抗原表位的抗原物质的刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对不同抗原表位的抗体，其混合物即为多克隆抗体。多克隆抗体是机体发挥特异性体液免疫效应的关键分子。在体外，多克隆抗体主要来源于动物免疫血清，其优点是制备容易，但存在诸多问题。首先是制备多克隆抗体的抗原要容易获取且纯度要比较高，其次，动物对抗原的反应差异会导致抗原的质量不易控制，再者，多克隆抗体特异性不高，可与不同抗原发生交叉反应。也不易大量制备，从而应用受到限制。

二、单克隆抗体

机体的一种浆细胞仅分泌一种抗体，多克隆抗体实际上针对某一抗原的不同抗原决定基产生的抗体混合物，因此，如果能将分泌抗体的浆细胞分开，就可以得到只分泌一种抗体即单克隆抗体的细胞。然而，浆细胞在体外的寿命较短，也难以培养。为克服此缺点，1975年，Koller和Milstein将可产生特异性抗体但寿命短的浆细胞与无抗原特异性但寿命长的恶性浆细胞瘤细胞融合，首创了可制备单克隆抗体的杂交瘤细胞和单克隆抗体技术(图4-9)。这种技术的原理是：哺乳类细胞的DNA合成分为从头和补救合成两种途径，前者利用磷酸核糖焦磷酸和尿嘧啶，合成DNA被阻断；当从头合成途径受阻时，后者则在次黄嘌呤磷酸核糖转化酶(HGPRT)的存在下利用次黄嘌呤(H)和胸腺嘧啶(T)，氨基蝶呤(A)可阻断该途径合成DNA。经抗原免疫的脾细胞(含有大量B细胞)与骨髓瘤细胞在聚乙二醇作用下可发生细胞融合，在HAT选择培养基(含H、A、T)中，未融合的脾细胞因不能在体外存活而死亡，未融合的骨髓瘤细胞因其从头合成途径被氨基蝶呤阻断而又缺乏HGPRT，不能利用补救途径合成DNA，从而死亡，而融合细胞由于可从脾细胞获得HGPRT，故能在HAT培养基中存活和增殖。这种杂交瘤细胞既有骨髓瘤细胞能大量无限增殖的特性，又具有免疫B细胞合成和分泌特异抗体的能力，每个杂交瘤是用一个B细胞融合而产生的克隆，因此，由一个识别单一抗原表位的B细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞产生的同源抗体，称为单克隆抗体。单克隆抗体结构和组成高度均一，抗原特异性和同种型都相同，而且单克隆抗体具有纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉可大量制备等特点，已广泛应用于生命科学的各个领域。

图4-9　单克隆抗体的制备

三、基因工程抗体

尽管单克隆抗体和多克隆抗体已广泛应用，但它们有许多难以克服的缺点。其中最为重要的是它们是异种蛋白，人体应用后会产生很强的免疫应答，为此在20世纪80年代诞生了应用分子生物学技术制备的基因工程抗体。目前，基因工程抗体技术主要应用于两大方面。一是鼠源抗体人源化，另一个是对抗体的功能加以改进，使之更好地用于临床治疗。

高亲和力的鼠单克隆抗体在人体应用易引起免疫应答反应，于是人们对其改造以减少其异种蛋白的成分，降低其免疫原性。对鼠源性抗体进行人源化改造的方法主要有两种：

1.人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody)

抗体分子的抗原结合特异性由轻链和重链可变区决定。而抗体恒定区则可作为异源蛋白诱发人鼠抗体反应。将小鼠单克隆抗体的可变区保留，恒定区用人源抗体取代，可使其既具有抗原结合特异性，又极大降低了鼠单克隆抗体的异源性。

2.改型抗体(reshaped antibody)

人-鼠嵌合抗体由于仍然保留了鼠单克隆抗体可变区的异源性，仍可引起人体的免疫应答。为了进一步降低鼠抗体的免疫原性，人们又制备了改型抗体。改型抗体是仅保留鼠单克隆抗体可变区的CDR部分，其他区域都用人源抗体取代，这样最大限度地降低了鼠抗体的免疫原性。但许多研究表明改型后的抗体亲和力有所降低。

基因工程的另外一个研究领域是改进抗体的功能来达到一些特定的目的。将抗体的Fab段与一些具有杀伤功能的分子如酶、毒素、细胞因子、放射性同位素或药物相连形成生物导弹，其中IgG的Fab段能够定向定点结合靶细胞，并通过所连接的效应分子将靶细胞杀伤。将抗体的Fc段和其他蛋白融合而成的抗体融合蛋白可以改善药物动力学性质，延长其半衰期。

本章小结(Summary)

免疫球蛋白是存在于血浆中的一类具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。目前有5类免疫球蛋白，它们分别是IgG、IgM、IgA、IgD、IgE。各类免疫球蛋白的化学结构虽有不同，但单体是由二硫键连接的四条多肽链组成，即由两条完全相同的重链和两条完全相同的轻链组成。重链和轻链又分别由可变区和恒定区组成。可变区的功能主要是特异性识别、结合抗原。恒定区则可激活补体、结合细胞表面的Fc受体从而发挥调理作用和ADCC效应、介导I型超敏反应。

抗体在疾病诊断和免疫防治中具有重要作用，人工制备抗体是大量获得抗体的重要途径。目前人工制备的抗体有三大类，即多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。

复习思考题(Review Questions)

1.名词解释：抗体、免疫球蛋白、CDR、独特型、单克隆抗体。

2.试述Ig的结构和功能。

吴红艳