单克隆抗体技术的类型

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为了克服鼠源性单克隆抗体存在的问题，科学家利用基因工程方法使小鼠的抗体人源化。通过构建人一鼠嵌合抗体，在一定程度上减弱了人抗鼠抗体。1984年Morrison等人成功地构建了第一个人鼠单克隆抗体即嵌合抗体。嵌合抗体指的是鼠单克隆抗体的可变区基因被人抗体的恒定区基因通过基因重组技术所替换而编码并在合适的宿主细胞中表达而产生的单克隆抗体。
基本原理:抗体分了的特异性识别、抗原结合由轻链和重链可变区决定的，而异源蛋白产生的人抗鼠抗体反应的主要是抗体恒定区。将小鼠单抗恒定区用人源化恒定区代替而拼接成嵌合抗体，使其重链和轻链的可变区来白小鼠，恒定区来自人源性。简言之嵌合抗体既具有抗原结合特异性，又大大地降低了鼠单抗的异源性。嵌合抗体是基因工程抗体最早研究出来的一种抗体，在肿瘤治疗和诊断方法已被广泛的应用。虽然嵌合抗体在一定程度上减弱了人抗鼠抗体反应，但仍存在一少部分鼠源成分。这直接导致抗体被迅速清除，从而降低治疗效果。 1.改形抗体
1986年，Jones等人成功构建了第一个改形抗体，又称CDR移植抗体和人源化抗体，指将鼠单抗可变区中互补决定区(CDR)序列取代人源抗体相应CDR序列，重组构成既具有鼠源性单抗特异性，又保持人抗体亲和力的CDR移植抗体。迄今为止，已有100多种鼠单抗通过CDR移植得到了人源化。基本原理:抗体重链和轻链的可变区主要由CDR和骨架区(FR)组成。其中可变区的6个CDR是负责识别和结合抗原的区域，它们直接与抗原接触，决定了抗体的特异性。骨架区是可变区以外的其它部分，主要起着支持CDR的作用，而且它们的氨基酸组成和排列相对不易改变，因此，可以将鼠单抗的CDR移植到人单抗的骨架区，就有可能使人单抗获得鼠单抗一样的抗原特异性，并可以最大限度地降低鼠单抗的异源性，这样就得到了改形抗体。与嵌合抗体相比，改形抗体进一步减少了抗体中鼠源部分的比例，降低了人抗鼠抗体，但仍有抗体可能导致抗独特型抗体的产生且存在一些局限性，例如构建方法相对复杂，操作起来费时费力;抗体的晶体结构以及电脑模拟抗体的微细结构上都有很大的问题;降低免疫原性和保持抗原结合活性方面还有很多问题。理所当然，寻找既能实现人源化又可以保持高的免疫学活性的简单易行方法势在必行。
2.表面氨基酸残基人源化一一镶面抗体
1991年由Padlan提出的与CDR移植完全不同的降低鼠源抗体免疫原性的方法。[9]其理论依据是分析了大量鼠单抗可变区和人单抗可变区氨基酸残基的表面暴露情况，结果发现这些暴露的氨基酸残基位置和数量都非常保守，不因为种属和型别而改变。研究表面，这些暴露的氨基酸残基是鼠源可变区免疫原性的主要来源。将鼠单抗可变区表面暴露的骨架区氨基酸残基中与人可变区相应的氨基酸残基改为人源的，就可以使可变区表面人源化，消除了异源性而不影响可变区的整体空问构象。
3.表位印记选择
表位印记选择指的是一种与高效筛选噬菌体抗体库技术相结合的人源化抗体的方法，可以通过数论筛选就能得到完全人源的抗体。基本原理:鼠单抗的一个重链或者轻链可变区基因与人源抗体的重链或者轻链的可变区基因文库配对，得到杂合的人鼠抗体库。借助噬菌体抗体库的高效筛选方法，能迅速得到所需抗体，比CDR移植简单且能得到真正的人抗体。缺点:筛选工作量特别大。 小分子抗体顾名思义是分子量较小的抗体片段，它的抗体分子的抗原结合部位仅仅局限于重链和轻链的可变区。虽然分子很小但它既保持了亲本单抗的亲和力具有亲本单抗一样的特异性。种类主要包括:抗原结合片(Fab)抗体、Fv抗体、单链抗体、单域抗体、最小，而且识别单位。
1.Fab抗体
Fab抗体为仅含Fab分子，Fab段由完整的轻链(恒定区CL和可变区VLCL)和重链Fd段(第一恒定区CH1和可变区VH)通过一个二硫键连接形成异二聚体，整个分了大小约占总抗体的三分之一，仅含有一个抗原结合位点。将完整轻链和重链Fd的编码基因进行连接，可在大肠杆菌中表达，形成完整的二硫键和立体折叠，可以保存Fab断的功能。常被用于实验室的研究工具。
2.Fv抗体
Fv抗体仅由轻链和重链的可变区组成通过非共价键连接，是抗体分了保留完整抗原结合部位的最小功能片段。该片段由于是通过非共价键连接的，所以稳定性不好，十分容易解离。采用适当的方法来解决Fv片段稳定性问题。
3.单链抗体
单链抗体的问世解决了Fv抗体的稳定性问题。它由适当的寡核普酸序列将轻链和重链可变区连接而成，形成单一链的分子，故称为单链抗体。就是单一肤链的结构大大增加了Fv片段的稳定性。相对完全抗体而言，单链抗体在临床上作为治疗剂有好多优越性。但它也有亲和力下降等缺点。
4.单域抗体
单域抗体仅含重链可变区，结构比Fv的亚单位还小，它是一个具有抗原结合活性的分子。同完整抗体相比，单域抗体仍然具有与抗体结合的同等能力及稳定性。
5.最小识别单位
比单域抗体还小的最小识别单位仅含可变区中单一CDR结构，分了量十分小仅占完全抗体的1%左右，亲和力也相当低，所以被命名为最小识别单位。虽然最小识别单位分了量小、亲和力低，但是它具有与抗原结合的能力。 目前，单克隆抗体技术在食品生产加工以及科学研究中得到广泛的应用，食品基质中的细胞、大分子聚介物的小分子半抗原物质均能通过单克隆技术研究或检出。 如，用单克隆抗体技术快速检测食品中的农兽药。单克隆抗体在乳品工业中主要用于牛奶成分分析，尤其对非正常风味牛奶的微生物与酶的鉴定;牛奶中的病原微生物和毒素的检测;加工工艺对牛奶蛋白结构的影响以及牛奶中掺物的识别。