抗體技術(shù)的一次重大突破是單克隆抗體技術(shù)的誕生。為了便于區(qū)別,此前以抗原免疫動(dòng)物獲得抗血清途徑制備的抗體則稱之為多克隆抗體。1975年英國科學(xué)家Milstein和法國科學(xué)家Kohler將產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞同腫瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞具備親本細(xì)胞的特性,既可以產(chǎn)生抗體,又具有腫瘤細(xì)胞無限增殖的特性,從而持續(xù)分泌單克隆抗體。單克隆抗體優(yōu)點(diǎn)眾多,在抗體臨床應(yīng)用過程中具有劃時(shí)代的意義。兩位科學(xué)家因此被授予1984年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

自1986年第一個(gè)治療性抗體進(jìn)入臨床以來,治療性抗體得到了迅速的發(fā)展,到目前為止,FDA共批準(zhǔn)了近百個(gè)治療性抗體藥物,其已成為現(xiàn)代生物醫(yī)藥的重要組成部分。伴隨現(xiàn)代科技的發(fā)展,治療性抗體經(jīng)歷了鼠源性抗體,嵌合抗體,改性抗體和表面重塑抗體(部分人源化抗體),以及全人源化抗體等不同發(fā)展階段。

第一代:鼠源單抗(momab)

1986年,也就是在Milstein和Kohler憑借單抗雜交瘤技術(shù)獲得諾貝爾獎(jiǎng)后的第二年,強(qiáng)生的Orthoclone  OKT3成為第一個(gè)被美國FDA批準(zhǔn)的單抗藥,用于防止腎臟移植后的宿主排斥。但直到9年以后,第二個(gè)抗體藥——禮來和強(qiáng)生的ReoPro——才于1995年在美國上市,被用來抑制血栓形成。

第一個(gè)單克隆抗體藥Orthoclone  OKT3來自于小鼠,它的氨基酸序列都是鼠源的。鼠源抗體在給病人服用過程中常常遇到一些問題:1)人體把這些單抗藥當(dāng)作異體蛋白,會(huì)產(chǎn)生免疫排斥。2)免疫排斥使單抗藥很快從病人體內(nèi)被清除掉,大大降低了它們應(yīng)有的療效。尤其治療慢性疾病需要長(zhǎng)期服用的情況下,鼠源單抗藥在后續(xù)注射時(shí)療效甚微;3)少數(shù)病例中,鼠源抗體會(huì)引起嚴(yán)重的過敏反應(yīng),甚至導(dǎo)致了個(gè)別病人的死亡。因此,早期單抗藥的銷售始終沒有騰飛——Orthoclone OKT3的年銷售額僅有1千萬美元左右。

單抗藥要想在江湖上立足,要想在醫(yī)學(xué)上有更廣泛的應(yīng)用,必須要轉(zhuǎn)變成人源化抗體或人源抗體。

第二代:人鼠嵌合單抗(ximab)和人源化單抗(zumab)

這里我們有必要區(qū)分一下人源化抗體和人源抗體。人源化抗體一般是以鼠源抗體為基礎(chǔ),通過更換蛋白片斷和置換部分氨基酸序列, 使抗體的最終氨基酸序列更接近人源的。而人源抗體是任何能被人體B細(xì)胞表達(dá)的抗體,其氨基酸序列是100%由人的基因編碼的。

20世紀(jì)90年代,以美國為主出現(xiàn)了幾十家生物技術(shù)公司。他們個(gè)個(gè)身懷絕技——他們的技術(shù)平臺(tái)都是圍繞如何將抗體人源化或直接產(chǎn)生人源抗體而建立的,他們的目的都是將抗體藥發(fā)揚(yáng)光大。以研發(fā)抗體藥為主的公司在當(dāng)時(shí)的江湖上分兩大流派。第一個(gè)流派可以稱之為抗體蛋白工程派或人源化派。單抗在小鼠中產(chǎn)生后,它的部分氨基酸序列或被置換,或被拼接組合,其最終目的是既不引起人的免疫排斥,又不降低它對(duì)靶抗原的親和性。這一流派又分為兩個(gè)層次。第一個(gè)層次是嵌合抗體(Chimeric  antibody):  抗體的恒定區(qū)都被置換成人的氨基酸序列。嵌合單抗蛋白約33%的氨基酸序列來自小鼠,其余67%為人源的。第二個(gè)層次是人源化抗體(Humanized antibody),即拿到針對(duì)某抗原的小鼠抗體后,只取其識(shí)別抗原的幾段區(qū)域(CDR區(qū)域),把它們移植到人源抗體中。人源化單抗中人源的序列占90%。人源化單抗顯然比嵌合單抗更有優(yōu)勢(shì),引起免疫排斥或超敏的風(fēng)險(xiǎn)更低。人源化單抗技術(shù)的代表公司為Protein Design Labs, 或PDL�；�因泰克幾個(gè)著名的單抗藥——Herceptin, Xolair和Avastin——的人源化都需要獲得PDL的技術(shù)許可。人源化單抗技術(shù)最大的缺點(diǎn)是缺乏通用的方法。每個(gè)抗體分子的人源化,都需要個(gè)案分析、分子建模、大量的改造和試錯(cuò)。即使這樣,由于鼠源序列的存在,人源化單抗還是不能完全避免免疫排斥或超敏的風(fēng)險(xiǎn)。

第三代:全人源化單抗(mumab)

抗體藥的第二個(gè)流派是全人源單抗。這一流派又分為兩大門派:噬菌體展示和轉(zhuǎn)基因小鼠。            

用噬菌體展示技術(shù)產(chǎn)生抗體完全避免了動(dòng)物的使用。在這一技術(shù)中,先通過PCR技術(shù)建立一個(gè)以噬菌體質(zhì)粒為載體的、表達(dá)無數(shù)個(gè)人源抗體可變區(qū)的基因庫。當(dāng)大腸桿菌被這些質(zhì)粒轉(zhuǎn)染后,千百萬個(gè)噬菌體被釋放出來。每個(gè)噬菌體表面呈現(xiàn)一個(gè)獨(dú)特的抗體可變區(qū)片斷。含有這些噬菌體混合物的溶液,在流過附著特定抗原的固態(tài)基質(zhì)后,粘在基質(zhì)表面、洗不走的往往是呈現(xiàn)特異性抗體的噬菌體顆粒。特異性抗體的基因再進(jìn)一步被擴(kuò)增、純化。這一流派的代表公司包括CAT和Dyax。

轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)出道雖晚,但技術(shù)優(yōu)勢(shì)卻最為明顯。該技術(shù)通過轉(zhuǎn)基因的手段把小鼠自身的抗體表達(dá)系統(tǒng)破壞掉,再引進(jìn)人的抗體生成系統(tǒng)。這種轉(zhuǎn)基因小鼠針對(duì)某種抗原就可以直接產(chǎn)生全人源的抗體。

噬菌體展示和轉(zhuǎn)基因小鼠在執(zhí)行過程中各有千秋。一般來說,噬菌體展示技術(shù)“先快后慢”,即找到針對(duì)某種靶蛋白的抗體很快,但選出的這個(gè)抗體和靶蛋白的親和性往往不高,需要人工細(xì)調(diào),更換個(gè)別氨基酸。優(yōu)化這一步費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且即使優(yōu)化的抗體和通過轉(zhuǎn)基因小鼠出來的抗體相比,親和力可能還是相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。另外,在優(yōu)化的過程中需要替換一些氨基酸,也就引進(jìn)了被免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)是“先慢后快”,將抗原注射到小鼠體內(nèi)、產(chǎn)生特異抗體、制備雜交瘤細(xì)胞等前幾步需要幾個(gè)月的時(shí)間。但一旦最初的抗體產(chǎn)生,其優(yōu)化過程在小鼠體內(nèi)繼續(xù)完成,又快又好,并且不用擔(dān)心免疫排斥的問題。

在這里要不得不提到全球第一個(gè)上市的全人源抗體—阿達(dá)木單抗(修美樂)。阿達(dá)木單抗始于1993年巴斯夫子公司BASF Knoll和劍橋抗體技術(shù)公司(Cambridge Antibody Technology,CAT)的合力研究。劍橋抗體技術(shù)以TNFα為抗原使用它們特有的噬菌體展示技術(shù)在體外篩選中得到了全人抗體D2E7。在隨后的研究中,BASF Knoll進(jìn)一步對(duì)全人抗體D2E7進(jìn)行了完善,并完成了前期的生產(chǎn)工藝開發(fā)和臨床申報(bào)。

2002年6月,美國雅培制藥(Abbott)以69億美元收購BASF Knoll,獲得了全人抗體D2E7的開發(fā)生產(chǎn)和銷售權(quán),最終將阿達(dá)木單抗推向市場(chǎng)。自2002年首次獲得FDA批準(zhǔn)上市以來,阿達(dá)木單抗已經(jīng)累計(jì)創(chuàng)造了1161億美元的銷售收入,2017年的美國市場(chǎng)增速為18．5%,全球市場(chǎng)增速為14．6%,因此直到今天仍然以每年兩位數(shù)的增幅刷新單只藥品的年度銷售記錄。