第一章機论 三基因工程抗体 基因工程抗体兴起于20世纪80年代早期。这一技术是将对g基因结构与功能的了解 与DNA重组技术相结合，根据研究者的意图在基因水平对g分子进行切割、拼接或修饰， 甚至是人工全合成后导入受体细胞表达，产生新型抗体，也称为第三代抗体。基因工程抗体 包括嵌合抗体、改型抗体、单链抗体、单域抗体及抗体库等。 Winter等在1994年创建了噬菌体抗体库技术，克服了人体不能随意免疫的缺点，避开 人工免疫动物和细胞融合技术，完全用基因工程技术制备人源性抗体。该技术将抗体基因的 克隆和表达融为一体，同在一种载体上进行。将抗体基因表达在噬菌体的表面，用固相化抗 原对表达产物的载体进行沟筛，在数日内就可筛选出阳性克隆，从而能构建出大容量文库， 囊括全套天然抗体基因。理论上，人们可以用基因工程的方法研制任何一种具有高度特异性 的抗体，使抗体工程的设想成为现实。 噬菌体抗体库技术的特点： ①方法简单易行，节省时间，可通过发酵生产大量制备。 ②选择范围广泛，可对百万至亿万个分子进行选择，获得高亲和力的人源化抗体。 ③可直接从未经免疫的人或小鼠的淋巴细胞中得到抗体基因或g的V区基因，因此 可以获得完全人源化的抗体，克服了人杂交瘤细胞不稳定的缺点，避开了人工免疫和杂交瘤 技术。 ④模拟了天然免疫系统亲和力的成熟过程，经过多轮突变、链置换和抗原选择可创造 出高亲和力的抗体。 此后，由于对抗体结构功能认识的深入，发现七个重链可变区和七个轻链可变区（其中 四个<链、三个1链)基因家族覆盖了人类抗体多样性的95%，2000年报道的第一个全合成 抗体库，就是根据上述可变区基因家族，设计14个通用可变区序列作为构建全合成抗体库 的基本骨架，所有互补决定区(CD)都设计成很容易置换的盒式结构，并考虑和预留了构建 多种抗体衍生物所需元件的插入位点，序列的设计均按大肠杆菌表达规律进行了优化， 在此基础上又采用了三联核苷酸引导的诱变((trinucleotide-directed mutagenesis,TRM) 方法进行CDR区的突变和随机化，即预先合成编码所有氨基酸的三联碱基，再以这些三联 碱基为基本单位合成随机化CD。该方法避免了碱基随机化造成的氨基酸偏移，保证了抗 体的多样性。 噬菌体抗体库技术的建立是抗体技术领域的一项革命性进展，它解决了人源性单抗米源 困难及鼠单抗的动物源性难题，对于肿瘤、自身免疫性疾病及感染性疾病发病机制的研究、 诊断和治疗有极为重要的实验价值。虽然到目前为止已有不少成功的报道，但噬菌体技术的 全面推广仍有赖于抗体库构建技术的进一步成熟和筛选方法的进一步完善。 由多克隆抗体到单克隆抗体，直至基因工程抗体，由不均质的异源抗体到均质的异源性 抗体，直至人源抗体，是抗体产生技术的三个时代，从一个侧面反映了生命科学由整体水平 细胞水平到基因水平的进展，同时也为抗体作为医药生物技术产业的一个重要支柱莫定了基 础 -4第一章 概论 - 4 - (三)基因工程抗体 基因工程抗体兴起于 20 世纪 80 年代早期。这一技术是将对 Ig 基因结构与功能的了解 与 DNA 重组技术相结合，根据研究者的意图在基因水平对 Ig 分子进行切割、拼接或修饰， 甚至是人工全合成后导入受体细胞表达，产生新型抗体，也称为第三代抗体。基因工程抗体 包括嵌合抗体、改型抗体、单链抗体、单域抗体及抗体库等。 Winter 等在 1994 年创建了噬菌体抗体库技术，克服了人体不能随意免疫的缺点，避开 人工免疫动物和细胞融合技术，完全用基因工程技术制备人源性抗体。该技术将抗体基因的 克隆和表达融为一体，同在一种载体上进行。将抗体基因表达在噬菌体的表面，用固相化抗 原对表达产物的载体进行淘筛，在数日内就可筛选出阳性克隆，从而能构建出大容量文库， 囊括全套天然抗体基因。理论上，人们可以用基因工程的方法研制任何一种具有高度特异性 的抗体，使抗体工程的设想成为现实。 噬菌体抗体库技术的特点： ① 方法简单易行，节省时间，可通过发酵生产大量制备。 ② 选择范围广泛，可对百万至亿万个分子进行选择，获得高亲和力的人源化抗体。 ③ 可直接从未经免疫的人或小鼠的淋巴细胞中得到抗体基因或 Ig 的 V 区基因，因此 可以获得完全人源化的抗体，克服了人杂交瘤细胞不稳定的缺点，避开了人工免疫和杂交瘤 技术。 ④ 模拟了天然免疫系统亲和力的成熟过程，经过多轮突变、链置换和抗原选择可创造 出高亲和力的抗体。 此后，由于对抗体结构功能认识的深入，发现七个重链可变区和七个轻链可变区(其中 四个 κ 链、三个 λ 链)基因家族覆盖了人类抗体多样性的 95％，2000 年报道的第一个全合成 抗体库，就是根据上述可变区基因家族，设计 14 个通用可变区序列作为构建全合成抗体库 的基本骨架，所有互补决定区(CDR)都设计成很容易置换的盒式结构，并考虑和预留了构建 多种抗体衍生物所需元件的插入位点，序列的设计均按大肠杆菌表达规律进行了优化。 在此基础上又采用了三联核苷酸引导的诱变(trinucleotide- directed mutagenesis，TRIM) 方法进行 CDR 区的突变和随机化，即预先合成编码所有氨基酸的三联碱基，再以这些三联 碱基为基本单位合成随机化 CDR。该方法避免了碱基随机化造成的氨基酸偏移，保证了抗 体的多样性。 噬菌体抗体库技术的建立是抗体技术领域的一项革命性进展，它解决了人源性单抗来源 困难及鼠单抗的动物源性难题，对于肿瘤、自身免疫性疾病及感染性疾病发病机制的研究、 诊断和治疗有极为重要的实验价值。虽然到目前为止已有不少成功的报道，但噬菌体技术的 全面推广仍有赖于抗体库构建技术的进一步成熟和筛选方法的进一步完善。 由多克隆抗体到单克隆抗体，直至基因工程抗体，由不均质的异源抗体到均质的异源性 抗体，直至人源抗体，是抗体产生技术的三个时代，从一个侧面反映了生命科学由整体水平、 细胞水平到基因水平的进展，同时也为抗体作为医药生物技术产业的一个重要支柱奠定了基 础