单克隆抗体发展历史

Posted 2022-12-25 蛋白质

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单克隆抗体发展历史

1.何谓单克隆抗体

单克隆抗体（Inonoclonal antihy , McA ）是指一个B 淋巴细胞经无性繁殖成为一个细胞系，即一个克隆所分泌的针对单一抗原决定簇而组成均一的抗体。

单克隆技术是近20 年来发展起来的生物高科学技术，早在1975 年劫Her 和呱玩ein 便建立了B 淋巴细胞杂交瘤技术，并由此而荣获1984 年诺贝尔医学奖。抗体技术的发展历经3 个阶段；1975 年B 淋巴细胞杂交瘤技术的建立，使第一代抗体（血清多克隆抗体）发展到了第二代抗体（单克隆抗体）。

单克隆抗体的出现对促进生物学和免疫学的发展起着极为重要的作用；进人so 年代，基因工程技术有了迅速发展，并应用到抗体技术领域，尤其是卯年代抗体库技术的建立和完善，使抗体技术发展到第三代抗体（基因工程抗体）。B 淋巴细胞杂交瘤技术是将能长期在体外增殖的骨髓瘤细胞与能产生抗体的B 淋巴细胞融合成为杂交瘤细胞（hybridOInacell ），使其保留两亲代细胞的特性，即骨髓瘤细胞在体外长期增殖的特性和B 淋巴细胞产生抗体的特性。

这种杂交瘤细胞可在体外长期培养过程中，不断地分泌出大量的特异性抗体。由于骨髓瘤细胞和B 淋巴细胞多来源于同品系的BIc 小鼠，故又称鼠源性B 淋巴细胞瘤杂交技术。

目前，用于免疫学检测的单克隆试剂种类很多，其中小鼠抗人CD 系列单克隆抗体试剂便有近百种，此外，还有小鼠抗人班产系列单克隆抗体试剂、小鼠抗人殆系列单克隆抗体试剂、小鼠抗人细胞因子单克隆抗体试剂、小鼠抗人生长因子系列单克隆抗体试剂、小鼠抗人肿瘤相关抗原单克隆抗体试剂、小鼠抗酶单克隆抗体试剂及小鼠抗人中间丝单克隆抗体试剂等300 余种。目前，绝大多数单克隆抗体来源于小鼠。

鼠单克隆抗体为异种蛋白，用于人体后常可因产生人抗鼠抗体而降低单克隆抗体的治疗效果，甚至因形成免疫复合物而发生变态反应和严重的血清病，从而限制了在人体的治疗应用。为克服鼠单克隆抗体的诸多弊病，近年来，通过人一鼠杂交瘤技术、人一人杂交瘤技术和EBV 转化/E BV 转化杂交瘤等技术，已研制出人源性单克隆抗体。

目前，由于用上述方法获得的杂交瘤细胞生长缓慢，抗体分泌水平较低，性能不稳定，且阳性克隆在传代过程中极易丢失等原因，人源性单克隆抗体的制备遇有许多困难，致使许多单克隆抗体治疗研究尚处实验阶段。近10 年来，基因工程抗体的研究有了较快发展。

基因工程抗体是指利用重组DNA 和蛋白质工程技术，对抗体基因进行加工改造或重新装配，经转染适当的受体细胞后所表达的抗体分子。常用于转染的受体细胞有真核细胞系统的小鼠骨髓瘤细胞和原核细胞系统的大肠杆菌等。

基因工程抗体的种类有嵌合抗体（chimerioantiy ）、改型抗体（hay , RAb ）、原核克隆抗体（oliclonal antihes ）、噬菌体抗体（phanti des ）等。近年来，有关改型抗体的研究有了很大进展。

改型抗体是在嵌合抗体的基础上构建而成的。改型抗体是利用基因工程技术，将人抗体可变（v ）区中互补决定簇（plemento \' ty 一dste ng region , CDR ）序列改换成鼠源单抗CDR 序列，从而重构建成既具有鼠源性单抗特异性，又能保持抗体亲合力的人源化抗体。

改型抗体又称重构型抗体（hay ），因其主要涉及cDR 的“移植”，故又称为cDR 移植抗体（cDR ing antihy ）。这种重构的改型抗体能最大限度地克服鼠源单克隆抗体在人体内的免疫原性，并且对靶抗原又有较高的特异性和亲合力，因此具有较大的实用价值。

改型抗体的构建方法有多种，目前较常采用PCR 技术进行构建等用PCR 诱变重叠法，使鼠CDR 序列取代人V 区相应序列，经数轮PCR 扩增便可获得高产量的正确装配序列。PCR 技术可大大简化改型抗体的构建。

目前已构建30 余种针对不同抗原的改型抗体，有些已应用于临床诊断和治疗，并取得令人满意的效果，如用于消除肿瘤、延长器官移植生存期，改善全身性脉管炎、类风湿性关节炎、感染性疾病及免疫紊乱性疾病的临床症状等。

2.基因工程发展的历史背景

20世纪70年代初，利用重组DNA实验将哺乳动物基因导入细菌体内，并表达成功，开创了生物技术制药工业.短短20余年时间就获得了诸如人胰岛素、人生长素、α-干扰素、白细胞介素-2等多种生物技术药品，并已上市.1997年美国已批准上市的基因工程药物、疫苗和注射用单克隆抗体达39种，2004年已超过150种.自20世纪70年代基因工程诞生以来，最先应用基因工程技术且目前最为活跃的研究领域便是医药科学，基因工程技术的迅猛发展是人们已能够十分方便有效地生产许多以往难以大量获取的生物活性物质，甚至可以创造出自然界中不存在的全新物质.。

3.分子生物学的发展历程有哪些

分子生物学的发展大致可分为三个阶段。

（一）准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破。

确定了蛋白质是生命的主要物质基础。19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。

20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、共同酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。

在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子――胰岛素A链和B链的氨基酸全序列分析。

由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。

确定了生物遗传的物质是DNA。虽然1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。

20世纪20-30年代已确认了自然界有DNA和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。由于当时对核苷酸和碱基的定量分析不够精确，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果，因而间长期认为DNA结构只有“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。

40年代以后的实验事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA;1952年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构；1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱基酸对的DNA结构认识打下了基础。

（二）现代分子生物学的建立和发展阶段这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金。DNA双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础；提出碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其生命中的作用打下了最重要的基础。

在些期间的主要进展包括：遗传信息传递中心法则的建立。在发现DNA双螺旋结构同时，Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型。

其后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合酶；1958年Meselson及Stahl同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模型提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提出DNA不连续复制模型；1972年证实了DNA复制开始需要RNA作为引物；70年代初获得DNA拓扑异构酶，并对真核DNA聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对DNA复制机理的认识。在研究DNA复制将遗传信息传给子代的同时，提出了RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。

1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA聚合酶；1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂增色证明mRNA与DNA序列互补；逐步阐明了RNA转录合成的机理。在此同时认识到蛋白质是接受RNA的遗传信息而合成的。

50年代初Zameik等在形态学和分离的亚细胞组分实验中已发现微粒体（microsome）是细胞内蛋白质合成的部位；1957年Hoagland、Zameik及Stephenson等分离出tRNA并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设；1961年Brenner及Gross等观察了在蛋白质合成过程中mRNA与核糖体的结合；1965年Holley首次测出了酵母丙氨酸tRNA的一级结构；特别是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几组科学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗传密码，随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性，从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程。上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。

1970年Temin和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以RNA为模板合成DNA的反转录酶，又进一步补充和完善了遗传信息传递的中心法则。对蛋白质结构与功能的进一步认识。

1956-58年anfinsen和White根据对酶蛋白的变性和复性实验，提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。1958年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之间，亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基的差别，使人们对蛋白质一级结构影响功能有了深刻的印象。

与此同时，对蛋白质研究的手段也有改进，1969年Weber开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量；60年代先后分析得血红蛋白、核糖核酸酶A等一批蛋白质的一级结。

4.生物制剂的发展简史

传统生物技术发展阶段

公元前6000年苏美尔人酿造啤酒

公元前4000年埃及人发酵面包

我国殷朝制酱、周朝制醋……

特点：自然发酵，全凭经验

近代生物技术阶段

1673年荷兰微生物学家安东·列文虎克发明简式高倍（300倍）显微镜，发现了微生物。

1857年法国科学家巴斯德证明了发酵原理。

1928年英国 Fleming发现青霉素。

1940年英国弗洛里和钱恩分离出青霉素。

现代生物技术

1953年DNA双螺旋结构

1973年建立DNA重组技术

1975年建立单克隆抗体技术

1978年利用大肠杆菌表达出胰岛素

1988年 PCR技术出现

1997年英国克隆多利羊

1998年 RNA干扰技术

5.单克隆抗体的全人源单克隆抗体

单克隆抗体的发展经历了四个阶段，分别为：鼠源性单克隆抗体、嵌合性单克隆抗体、人源化单克隆抗体和全人源单克隆抗体。

全人源单克隆抗体：其抗体的可变区和恒定区都是人源的，去除免疫原性和毒副作用。全人源抗体制备的相关技术主要有：人杂交瘤技术、EBV 转化 B 淋巴细胞技术、噬菌体显示技术（phage display）、转基因小鼠抗体制备技术（transgenic mouse）和单个B细胞抗体制备技术等。

由人源化和全人源抗体制备的人源化和全人源抗体药物因其具有高亲和力、高特异性、毒副作用小的特点，克服了动物源抗体及嵌合抗体的各种缺点，已经成为了治疗性抗体药物发展的必然趋势。阿达木单抗作为生物单抗药物，在疗效和技术门槛方面难以挑战；另外，越来越多的医生在治疗类风湿时首选皮下注射给药的剂型，不需要注射过程和费用，虽然与依那西普的对比临床试验还未出来，但是人们普遍认为阿达木单抗的疗效更好。