抗肿瘤单克隆抗体（一）：提高疗效的常用途径

作者：朱贵东

单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb，简称单抗）指从一株单一细胞系产生的，具有和特定抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白（immunoglobubin，Ig）。单抗和其它生物制剂相比有选择性高、作用机制多样、以及可以根据需求定向制备等优势，是继重组蛋白以后的最重要的生物医药，已被成功应用于肿瘤、自身免疫和感染等多种疾病。1986年第一个治疗性鼠源单克隆抗体OKT3上市后，尤其是在2002年美国FDA批准第一个全人源抗体Humira以后，生物抗体药增长迅速，1997至2008年平均增幅高达百分之五十六，是同期医药增幅的六倍。2012年Humira的销售额成为全球药物之冠，高达92.7亿美元，而且第四节度的增幅高达百分之二十三。

早期开发的单抗药物大部分是鼠源的，主要采用1975年英国科学家Milstein和其博士后Kohler共同发明的杂交瘤单克隆抗体技术。然而，人类免疫系统的功能限制了鼠源抗体的疗效。在以后的一段时间里，尤其在抗肿瘤领域，降低抗体的自身免疫性、优化抗体的亲和力、以及提高抗体自身的细胞毒性是生物学家的主要目标。嵌合型、改型或表面重塑、以及抗体库技术也应运而生，下表列出以上三种单抗类型的构建原理、人源化程度以及亲和力。因为人源化改造过程复杂、工作量大，而且鼠源性成分较难消除彻底，目前制备全人源单抗或抗体片段通常采用抗体库筛选技术、基因工程小鼠以及包括大肠杆菌、酵母、昆虫杆状病毒、哺乳动物细胞等人源单克隆抗体表达系统。

抗肿瘤单克隆抗体（一）：提高疗效的常用途径-中美药源

【信息来源】张莹、何金生、洪涛，重组抗体药物研究进展及应用，中国生物工程杂志，2009年29卷，8期，102-6.

到目前为止，美国FDA批准了超过三十个单抗药物，其中绝大多数是未经修改的单克隆抗体。美罗华（rituximab，利妥昔单抗）、爱必妥（cetuximab，西妥昔单抗）、赫赛汀（trastuzumab，曲妥珠单抗）以及阿瓦斯丁（bevacizumab，贝伐单抗）等已经广泛用于临床，用于治疗非霍奇金淋巴瘤、大肠癌、转移性乳腺癌以及结直肠和肺癌。尽管这些治疗用单抗已经对人类的健康起了重要作用，但依然有很大的改良空间。已经有大量文献证明，应用分子生物学技术制备多价抗体、融合抗体以及双特异性抗体等，可以增强单抗药物的生物学性能，进一步完善这些大分子药物的药物动力学特征。下面列举几个常见的提高单抗药物，尤其是抗肿瘤药物疗效的途径。

（一）改良抗体的亲和力

抗体对抗原的亲和力是发挥其效应功能的首要条件，也是重组单抗人源化改造的主要瓶颈之一。一般来说，人源化抗体只能达到最初鼠源抗体亲和力的一半至三分之一。所以保持或提高原始抗体的亲和力是构建人源抗体的重要目标之一，鼠源抗体的改型或表面重塑没有固定格式，需要结合分子结构积累经验。很多实验证明，抗体亲和力的改良也需要一个平衡，太高了有利于和抗原结合，但更容易被机体清除，通常保持偶合常数在10-7M至10-9之间为佳。

（二）改善抗体的穿透性及代谢动力学

构建治疗性重组抗体要同时兼顾表达产物的分子量大小、半衰期长短和廓清率等等。血管壁、组织屏障、血脑屏障的穿透性直接和抗体分子的大小相关，通常分子量越小穿透力越强，所以在构建抗体时既要保障穿透力强，容易到达靶点，也要具有Fc的完整抗体。在保持抗原性和亲和力不受影响的前提下，通过设计相应的抗体大小、抗体结合价的数目和融合蛋白的形式，保持足够长的半衰期和血药浓度。

（三）抗体的糖基化

糖基化对治疗性蛋白质的生物活性、免疫原性、溶解度、稳定性、半衰期以及其它药物动力学特征都具有重要的影响。细胞内超过50%的蛋白质都以糖基化形式存在并发挥功能。选择合适的表达载体对蛋白质进行合适的糖基化修饰,可以大大提高治疗效果和降低毒副作用。和核酸或其它蛋白质不同, 抗体的糖基化过程属蛋白质的翻译后修饰过程, 没有固定的模板, 也不受DNA 直接控制, 而是由相关的酶协同作用完成，给糖蛋白药物的制备造成很大难度, 经常会出现多种糖型产品, 而且批次不同, 产品的糖型比例也有可能不同。Glycotype GmbH公司的GlycoExpress技术通过糖工程化细胞生产全人源化、并糖基化改良的单克隆抗体，能提高抗体的活性和半衰期，降低免疫性。除此之外，通过GlycoExpress技术生产的抗体产率更高，质量更好。

罗氏旗下白血病实验药GA101（obinutuzumab）是首个糖基化的，2型抗CD20单克隆抗体，在临床前试验中和利妥昔单抗（商品名：美罗华）相比，GA101能增强直接细胞杀死作用和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用。罗氏旗下基因泰克日前刚刚公布，GA101在三期临床试验中能显著提高慢性淋巴细胞性白血病（CLL）患者无进展生存期和死亡风险，达到实验的主要观察终点。甚至有迹象显示GA101有望超过一线治疗药物美罗华，当然，只有两个药物临床实验的头对头比较才会具有统计学意义。

（四）双特异性抗体（BsAb）和多价抗体

双特异性抗体指含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体。BsAb主要用在肿瘤的免疫治疗中，比如一个可变区特异性结合肿瘤细胞，另一个可变区特异性结合免疫活性细胞（Ｔ细胞、中性粒细胞、单核巨噬细胞等），将体内的效应细胞导向肿瘤部位，达到杀伤肿瘤细胞的治疗目的。引入二聚化结构将多个不同特异性的抗体基因片段连接起来，可以表达组装成双链、四链抗体等。一方面增强了抗体的亲和力，另一方面可导致受体交联而触发相应的生物学反应，还可以延长抗体的半衰期并产生一些继发性免疫反应。

（五）融合蛋白

将抗体的Fv段基因与酶、毒素以及细胞因子等生物活性蛋白或核酸融合，可以构建抗体融合蛋白（基因），增强靶向性治疗的效果。

（六）抗体药物偶联物（ADC）

提高抗肿瘤抗体疗效最重要的手段之一是抗体药物偶联物（ADC），其中抗体可以和细胞毒素、放射性核素等相连，提高抗体的功效。详细介绍待续：抗肿瘤单克隆抗体（二）：抗体药物偶联物（ADC）。

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