從抗體到抗體藥物的百年歷史
抗體是一種由B細胞識別抗原後活化、增殖分化為漿細胞，並由漿細胞合成與分泌的、具有特殊氨基酸序列的，能夠與相應的抗原發生特異性結合的免疫球蛋白分子。抗體的出現，極大地幫助了醫生治癒疾病，而說到抗體，又不得不讓人想到抗體葯。
抗體葯作為一種以細胞、基因工程技術為主題的抗體工程技術進行製備、與靶抗原結合具有高特異性、有效性和安全性，臨床用於惡性腫瘤、自身免疫病等重大疾病，發展迅速的生物製劑藥物，它的發展並不是一蹴而就的。抗體的發現以及抗體葯的臨床應用經歷了一段漫長的歷史進程。
抗體的發現
19世紀80年代後期，學者們在研究病原菌的過程中，發現在感染者的血清中有「殺菌素」(bactericidins)，也就是最早發現的抗體。當時的科學家們根據抗體來源的特性，把能刺激宿主產生抗體的物質命名為抗原，從而使抗體研究成為免疫學的一個重要分支，促進了抗體治療的快速發展。抗體發現早期，科學家們前赴後繼致力於解析抗體的結構，但由於落後的實驗條件，進展緩慢。直到20世紀50年代，科學家們對抗體的結構和抗原抗體識別機理的理解還非常淺顯。
1953年，英國生物化學家Frederick Sanger成功解析了同樣身為蛋白質的胰島素的化學結構，從而為科學家們解析抗體結構指明了方向。抗體結構的解析離不開美國生物學家Gerald Maurice Edelman，他受到Sanger解析胰島素結構的啟發，用β-巰基乙醇處理免疫球蛋白G，分解成兩條鏈，根據分子量大小分別稱為重鏈和輕鏈，並在此基礎上提出了自己心目中的抗體結構：重鏈和輕鏈摺疊形成奇特的袋狀結構，從而識別抗原。
1963年，Edelman與Rodney Robert Porter（Sanger的第一個博士研究生）結合兩人多年的研究結果，提出了比較成熟的抗體分子模型。他們認為，抗體是由兩條重鏈和兩條輕鏈組成的「Y」型對稱結構，一條輕鏈和一條重鏈的一半組成了「Y」型結構的分支。抗體識別抗原的特異性結合位點位於「Y」型結構的兩個分支的頂端，輕鏈和重鏈都有一部分包含其中。
1969年，Edelman和Porter完成了一項在當時了不起的成就，他們成功對抗體1 300多個氨基酸序列進行了測定，是當時測定氨基酸序列的最大的蛋白質分子。隨後Edelman繼續深入研究抗體的結構，陸續提出了越來越精確的抗體分子結構，包括重鏈可變區、重鏈恆定區、輕鏈可變區、輕鏈恆定區以及抗體內部二硫鍵的位置，同時他認為抗體的差異是由可變區的差異決定的。通過對抗體結構的不懈研究，抗體識別抗原的結構基礎得到了有效闡釋，卻仍無法迴避抗體多樣性的基本問題。抗體的分子序列並不固定，免疫系統能夠產生不同抗體結合不同的抗原物質。若依據「一個基因編碼一條多肽鏈」的理論，即使人類基因組都無法滿足抗體多樣性編碼的需求。
1976年，日本科學家利根川進和同事在檢測不產生抗體的胚胎細胞和產生抗體骨髓瘤細胞中抗體輕鏈基因的分布時發現，胚胎細胞中不同抗體基因距離較遠，而骨髓瘤細胞中抗體基因距離接近，這個發現說明生殖細胞在發育成免疫細胞的過程中，抗體基因發生了重新分布現象。利根川進在此基礎上用一系列確鑿的實驗數據確定了抗體多樣性是由B淋巴細胞中抗體基因的染色體重排和突變造成的。根據估算，抗體基因通過重組和突變甚至可以編碼100億種不同的抗體，很好解釋了抗體多樣性產生的原因。1987年，利根川進由於抗體多樣性的突破性研究獨享了該年度的諾貝爾生理學或醫學獎。
抗體的結構
單克隆抗體的誕生
1975年英國科學家Milstein和法國科學家Kohler將鼠源的B淋巴細胞同腫瘤細胞融合形成雜交瘤細胞。第一代單克隆抗體（monoclonal antibody, MAb）就此誕生。這種抗體特異性高，性質均一，易於大量生產，為腫瘤等疾病的治療帶來了新的希望。但由於人的免疫系統可以識別鼠源性單克隆抗體，產生人抗鼠抗體並將其中和，因此限制了它的應用。並且由於抗體本身分子質量較大，體內血管穿透力低，生產成本高等原因不利於大規模工業化生產。因此尋找一種具備大規模工業化生產條件的新型抗體藥物的研發刻不容緩。
人源化抗體的出現
人-鼠嵌合抗體
人鼠嵌合抗體是指鼠源抗體的恆定區被人抗體的恆定區所取代，保留鼠單抗的可變區序列，形成所謂的人鼠嵌合抗體。在20世紀80年代中期研究者通過基因工程方法改造鼠源單克隆抗體製備人源化抗體（humanized antibody）。1984年Morrison等人將鼠單抗可變區與人IgG恆定區在基因水平上連接在一起，成功構建了第一代人-鼠嵌合抗體。嵌合抗體成功的例子：Rituxan (中文名美羅華)，羅氏公司的抗 CD20 抗體，用於治療 B 淋巴瘤，含人IgG1恆定區。它的抗淋巴瘤作用主要來自於補體作用、ADCC作用。2015年此單一產品的銷售額達到70億美元。但是更多的臨床數據顯示，不同的嵌合抗體有著不同程度的免疫原性，所以有必要進一步降低鼠源性。
人源化抗體
嵌合抗體雖然可以部分解決異種蛋白的排斥問題，但其鼠源可變區依然可能會誘發HAMA反應，干擾療效。因此CDR移植人源抗體的出現為人源化抗體藥物的研髮帶來了轉機。CDR移植抗體在嵌合抗體的基礎上進一步用人源框架區（Framework Region, FR）替代鼠源，僅保留3個鼠源性CDR，人源性可達90%以上。研究發現，具有支持作用的FR有時還參與抗體結合，降低了抗原-抗體結合的親和力。利用親和力重塑，可在極大程度上保持親本抗體的特異性和親和力，解決了抗原抗體結合的問題。人源化抗體成功的例子： Herceptin(中文名赫賽汀)，羅氏公司治療人表皮生長因子的受體-2 (HER2)過度表達的轉移性乳腺癌抗體，2015年銷售額超過60億美元。如果有相應需求，可諮詢愛康得生物。
全人源抗體
通過轉基因技術，在體外加工形成功能完全的全人源抗體，或者利用基因工程改造的抗體基因缺失動物表達人類抗體，從而獲得全人源抗體，避免了鼠源性單抗的種種缺點。全人源抗體是用於臨床治療的理想抗體，目前主要通過抗體庫技術以及轉基因小鼠技術等方法生產全人源抗體。 80年代中期，Georgep.s在前人對絲狀噬菌體分子生物學研究的基礎上首先提出了噬菌體展示技術。
噬菌體表面展示技術的原理是從人B淋巴細胞中分離抗體可變區基因，擴增抗體V H 和V L 基因片段，隨後將體外擴增的基因片段隨機克隆形成組合文庫；將基因組合文庫噬菌體外膜蛋白融合表達，展示在噬菌體顆粒的表面。最後用固相化抗原直接、高效地篩選出表達特異性好、親和力強的抗體基因序列，經體外加工形成全人抗體。此種抗體庫篩選技術已十分成熟，並在全世界獲得廣泛運用。由此，抗體工程技術也進入了一個新的發展紀元。當然，愛康得生物在該項技術領域也積累了豐富的經驗，歡迎廣大客戶來電諮詢。
鼠抗→嵌合抗體→人源化抗體→全人源抗體
小分子抗體的由來
抗體分子可變區組成的Fv段是與抗原結合的結構基礎，在Fv段的基礎上可以構建具有抗原結合功能的抗體分子片段，也叫作小分子抗體。小分子抗體是製備其他基因工程抗體的前提。
抗原結合片段 ( Fragment with antigenbinding, Fab)
Fab片段包括重鏈Fd段（可變區V H 和第一恆定區CH1）和完整輕鏈，不含Fc段，重鏈Fd段和輕鏈間有一個二硫鍵，形成異二聚體結構。整個Fab分子占完整抗體大小的三分之一，具有一個抗原結合位點。木瓜蛋白酶可以水解全長抗體獲得Fab片段。Fab片段結構穩定，具有與完整抗體相似的抗原結合活性，但親和力較低。Fab片段多用於對腫瘤進行成像診斷，陽性率最高達95%。Fab2抗體片段由兩個Fab片段組合而成，可以同時與兩個抗原表位結合，在臨床尤其是在放射免疫治療中應用廣泛。必須強調的是，目前Fab片段和Fab2片段都有FDA批准的藥物上市。
單鏈抗體 ( single chain Fv，scFv)
scFv由重鏈可變區V H 和輕鏈可變區V L 通過連接肽結合在一起，是含有完整抗原結合部位的最小抗體片段，易於大腸桿菌表達。目前所有成功製備的單鏈抗體都來源於基因工程手段。由於分子量較小，不僅抗原性較小，而且用於腫瘤治療時組織穿透能力強，容易進入實體瘤內部；用於體內顯像時，因不具備Fc段，所以本底較低，與傳統單克隆抗體和Fab片段相比顯示出優越性。
抗體片段的改型
納米抗體 (Nanobody)
1993年Hamers等首次報道，駱駝體內有一半抗體天然缺失全長輕鏈和重鏈恆定區CH1，這種僅由單獨重鏈可變區的抗體片段，被稱為「納米抗體」，它是最小的功能性抗原結合片段。納米抗體性質獨特，易於進行基因改造，在疾病診斷和靶向治療等方面具有廣闊的前景。
雙特異性抗體(Bispecific antibody，BsAb)
雙特異性抗體是通過基因工程手段將兩個分別靶向不同抗原的抗體片段組合在一起，所以具有兩種抗原結合位點，發揮協同作用，進而提高治療效果。這種結構設計能有效地改善抗體藥物在體內的藥物代謝動力學過程，增強臨床治療效果。然而，設計出療效好、穩定性高且利於生產的BsAb仍需深入研究。
抗體到抗體葯
抗體研究經歷了比較曲折的發展過程。歷經20世紀前期的緩慢發展，到1975年單克隆抗體技術問世，受到了相關領域學者們的高度重視，逐漸廣泛用於免疫、醫學、腫瘤和細胞生物學等領域。第一個應用單克隆抗體治療是在1982年，Karr將一株抗獨特型單抗應用於B細胞淋巴瘤的治療獲得成功，治療性抗體的研究很快成為生物製藥行業的熱點。
經過多年的發展，抗體藥物已經在惡性腫瘤、自身免疫病等重大疾病的治療中佔據了重要的位置，發展速度令人嘆服、是當前生物葯中複合增長率最高的一類藥物。
那麼，抗體藥物有哪些類型呢？
首先就是常規抗體藥物，也就是多克隆抗體藥物，從1890年Behring和北里柴三郎等發現了白喉抗毒素，並建立了血清治療法，這類抗毒素一直在使用，但臨床應用由於藥物本身的不均一性導致其受到極大限制。
隨著技術的發展，一些新型的抗體藥物也不斷出現，那麼這些新型抗體相較於傳統的抗體藥物，具有了更高的特異性，包括特異性的結合相關抗原、選擇性的殺傷腫瘤靶細胞、明確的動物體內的靶向性分布、針對特定腫瘤會有更高的療效與明確的臨床使用效果。新型抗體藥物與常規抗體藥物的主體結構特點一致，但有更多的免疫偶聯物和融合蛋白的標記，這樣增加了抗體藥物的靶向性和療效，而且這樣也可以讓抗體藥物具有了製備定向性，可以根據需要，製備出具有不同治療作用的抗體藥物。
其次是單克隆抗體藥物，包括治療腫瘤的單抗藥劑、抗腫瘤單抗偶聯物和治療其他疾病的單抗，這些藥物的靶點主要是細胞表面與疾病相關的抗原或特定的受體分子。這裡面單克隆抗體藥物中的明星利妥昔單抗為例，它通過街道ADCC、CDC和抗體與CD20特異性結合引起的直接效應殺死淋巴瘤細胞，藥物的使用可以有效地提高腫瘤細胞對化療的敏感性，所以利妥昔也常常與其他治療藥物和治療方式配合使用。在抗腫瘤單抗藥物的的設計中，主要由單抗與有治療作用的物質（包括放射性核素、毒素和藥物等）兩部分組成。
最後就是基因工程抗體藥物，指的是以基因工程技術等高新生物技術為平台，製備的生物藥物的總稱。用基因工程（多採用人抗體的部分氨基酸序列代替某些鼠源性抗體的序列）經過修飾後製備出抗體，從而降低鼠源抗體的免疫原性和功能。基因工程抗體藥物包括嵌合抗體藥物，可以有效地減少鼠源性抗體的免疫原性，具有高親和力；單鏈抗體藥物，抗體重鏈可變區通過鏈接肽連接，具有較好的抗原結合力；人源性抗體藥物，這類藥物的鼠源性占極少量；完全人源化抗體藥物，將小鼠Ig基因代之以人Ig基因，在經雜交瘤技術產生大量完全人源化的抗體；雙特異性抗體藥物，具有兩個不同抗原結合位點的抗體。
抗體通過基因工程技術的改造，可以降低甚至消除人體對於抗體的排斥反應，同時，基因工程抗體分子量小，可以部分降低抗體的鼠源性，更加有利於其穿透血管壁，進入病灶的核心部件，基因工程技術，可以使得醫生和科學家們根據治療的需要，製備出新型的抗體，同時基因工程技術主要採用原核細胞、真核細胞和植物等多種表達方式，可以高效大量製備抗體分子，大大的降低了生產成本。
抗體藥物行業是近些年發展十分迅猛的行業，1986年，美國FDA批准抗CD3單抗OKT3進入市場，用於器官移植時的抗排斥反應。2005年，被美國FDA批准的藥物約為18個，而轉眼到了2012年，美國FDA批准的抗體藥物就迅速達到了31個，這樣的數目是令人十分驚喜的。然而，隨著研究的廣泛深入，大量的臨床試驗結果背離了人們的期望，許多單抗在臨床應用中屢遭失敗，抗體的應用一度陷入低谷。此後，隨著分子生物學技術的發展，情況有了很大的改觀。
中國在研究治療性抗體方面也取得了階段性的成果，有很多試劑抗體或診斷用抗體進入市場。目前，中國抗體藥物開發市場正處於高速發展的時期。截止2015年底，批准上市的國產單克隆抗體藥物數量僅有10種。國內已經上市的10個國產抗體藥物產品中，3個是鼠源型，1個嵌合型和2個人源化單抗，另有4個Fc融合蛋白類藥物，而國外市場上人源和全人源化單抗藥品約佔90%。抗體人源化以及全人源抗體的製備已經成為當今治療性抗體的發展趨勢，同時，各種抗體衍生物也不斷湧現，它們從不同角度克服了抗體本身的應用局限，也為治療人類疾病提供了更多利器。當然，選擇合適的抗體研發平台是未來產品上市的保障，愛康得生物在抗體藥物研發領域積累了豐富的經驗，是您未來抗體藥物研發的首選夥伴。
我國已上市的抗體葯
抗體從最初的動物多克隆到現在的全人抗體已經走過了一百多年的歷史。隨著抗體工程技術的日益壯大，抗體的應用範圍也越來越廣泛。以抗體為基礎的基因治療也開始成為了新興的臨床治療手段。以及越來越多的被美國FDA認可的新型抗體藥物橫空出世。在生物技術日趨發展的今天，以單克隆抗體藥物為代表的生物製劑必將成為新葯研發的新趨勢。
