单克隆抗体与基因工程抗体
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体名词解释基因工程抗体是利用基因工程技术对人工合成抗体进行定制和改造的一种生物工程技术。
抗体是一种由免疫系统产生的蛋白质，它可以识别和结合体内外的异物，从而协助机体进行免疫防御。
基因工程抗体通过选择性克隆和定制抗体基因序列，可以产生特异性更强、稳定性更好、生产成本更低的抗体。
基因工程抗体包括以下几种：1. 单克隆抗体（Monoclonal Antibodies）：基因工程技术可以使得单个淋巴细胞克隆产生大量相同的抗体，从而获得具有高度特异性的单克隆抗体。
这种抗体广泛应用于医学诊断、疾病治疗和科学研究等领域。
2. 重链抗体（Recombinant Antibodies）：重链抗体是利用基因工程技术使抗体重链蛋白的编码基因与其他蛋白的编码基因相融合，生成融合抗体。
这种重链抗体可以通过改变其结构和功能来提高其生物活性和稳定性。
3. 组合抗体（Bispecific Antibodies）：基因工程技术可以将两种不同的单克隆抗体的编码基因进行融合，产生具有双特异性的组合抗体。
这种抗体可以同时结合两个不同的目标分子，从而实现更强的疗效和更多样化的应用。
4. 人源化抗体（Humanized Antibodies）：由于小鼠源抗体和人类抗体在体内效价和安全性方面存在差异，基因工程技术可以通过改造抗体的基因序列，使得抗体具有更接近人类抗体的结构和功能。
这种人源化抗体更适合在治疗和预防疾病时使用。
基因工程抗体的应用广泛，其中的一些常见应用包括：1. 肿瘤治疗：通过基因工程技术，可以定制针对特定肿瘤抗原的单克隆抗体，用于治疗癌症。
2. 自身免疫性疾病治疗：基因工程抗体可以定制具有特异性和高效的抗体，用于治疗自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮等。
3. 传染病治疗：通过基因工程技术，可以改造抗体的结构和功能，用于治疗传染病，如艾滋病、流感和乙肝等。
4. 分子诊断：基因工程抗体可以用于检测和诊断疾病，如癌症标志物的检测和感染性病原体的检测等。
单克隆抗体和基因工程抗体
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实际意义：
（1）抗原的纯化和结构分析； （2）细胞发生、分化及功能的阐明； （3）临床疾病的诊断和治疗，
如：免疫分子检测； 免疫导向药物治疗恶性肿瘤 --- McAb抗癌药物(毒素或 放射核素偶联)。
三、基因工程抗体
（genetic engineering antibody）
在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或 修饰，导入受体细胞表达的抗体。
二、单克隆抗体
（monoclonal antibody, McAb）
由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别 抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。
特点：具有高度均一性。 杂交瘤细胞：
骨髓瘤细胞 --- 无限增殖； 免疫B细胞 --- 合成、分泌特异性抗体。 杂交瘤技术 --- HAT培养基：次黄嘌(H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。
第六节 单克隆抗体和基因工程抗体
一、多克隆抗体（polyclonal antibody）： 指由不同B细胞克隆产生的针对抗
原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混 合物。
如:免疫血清（含多种特异性抗体）
实际意义：
（1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风， 胎盘球蛋白 抗病毒感染等， 副作用： 超敏反应。 （2）临床诊断， 如：肥达氏反应 --- 伤寒、副伤寒， 缺点：特异性差。
单克隆抗体与基因工程抗体的制备
第四章单克隆抗体与基因工程抗体的制备将单个B细胞分离出来加以增殖形成一个克隆群落，该B细胞克隆产生出针对单一表位、结构相同、功能均一的抗体，称为单克隆抗体。
第一节杂交瘤技术的基本原理杂交瘤技术的原理是利用聚乙二醇（PEG）为细胞融合剂，使免疫的小鼠脾细胞与具有体外长期繁殖能力的小鼠骨髓瘤细胞融为一体，在HAT选择性培养基的作用下，只让融合成功的杂交瘤细胞生长，经过反复的免疫学检测、筛选和单个细胞培养（克隆化），最终获得既能产生所需单克隆抗体，又能长期繁殖的杂交瘤细胞系。
将这种杂交瘤细胞扩大培养，接种于小鼠腹腔，在小鼠腹腔积液中即可得到高效价的单克隆抗体。
杂交瘤技术是一项周期长和高度连续性的实验技术，涉及大量的细胞培养、免疫化学等方法。
具体包括两种亲本细胞的选择与制备，细胞融合，杂交瘤细胞的筛选与克隆化等。
一、杂交瘤技术（一）小鼠骨髓瘤细胞1.细胞株稳定，易于传代培养。
2.细胞株自身不会产生免疫球蛋白或细胞因子。
3.该细胞是次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转化酶（HGPRT）或胸腺嘧啶激酶（TK）的缺陷株。
4.目前最常用的骨髓瘤细胞是NS-1和SP2/O细胞株。
（二）免疫脾细胞免疫时选用与骨髓瘤细胞同源的BALB/c小鼠，鼠龄8～12周，体重约20g，雌雄均可，但必须分笼。
免疫用抗原尽量提高其纯度和活性，免疫途径多用腹腔内或皮内多点注射法。
如为珍贵微量抗原，可用脾脏内直接注射法进行免疫。
（三）细胞融合细胞融合是产生杂交瘤细胞的中心环节。
PEG（聚乙二醇）有助于细胞融合。
（四）杂交瘤细胞的选择性培养将经过融合的细胞置于含有次黄嘌呤、甲氨蝶呤和胸腺嘧啶核苷的HAT培养基中。
1.脾细胞：在一般培养基中不能生长繁殖。
2.骨髓瘤细胞：采用的小鼠骨髓瘤细胞都是HGPRT或TK代谢缺陷型细胞，在HAT培养基中，不仅合成DNA的主要途径被氨基蝶呤阻断，又因缺乏HGPRT或TK而不能利用次黄嘌呤，虽有TK可利用胸腺嘧啶核苷，但终因缺乏嘌呤不能完整合成DNA，而使骨髓瘤细胞在HAT培养基中不能增殖而死亡。
比较三代抗体在制备和应用方面的优缺点
比较三代抗体在制备和应用方面的优缺点摘要：抗体技术的发展主要经历了三个时期，相应产生了三代抗体：多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。
多克隆抗体技术即免疫血清制备技术较简便，但免疫血清特异性较低。
自从第一个单克隆抗体产生以来，单抗已广泛地应用于疾病的诊治上。
为了克服传统的鼠源性单抗存在的弊端，随着分子生物学和细胞生物学的快速发展，基因工程抗体技术取得了比较大的进展，包括对鼠源性单抗的改造、人源性单抗的研制及对抗体分子结构和功能的改造，尤其是以噬菌体抗体库技术、核糖体展示技术和转基因小鼠技术为代表的人源性单抗制备技术的研制最为瞩目。
本文就三代抗体在制备及应用方面的优缺点作了简单的比较。
关键词：多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体抗体(antibody)是机体在抗原物质刺激下，由B细胞分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。
抗体技术的发展主要分为三个时期，1890年Emil A. V. Behring等发现白喉抗毒素，并用于人工被动免疫，第一代抗体——多克隆抗体(Polyclonal antibody, PcAb)，继而产生。
第二代抗体于1975年，Köhler和Milstein创建杂交瘤技术制备出针对一种抗原决定簇的抗体，称为单克隆抗体(Moclonal antibody, McAb)，单克隆抗体是均质的异源抗体。
20世纪80年代采用基因工程的手段研制抗体及其与功能的关系，并对抗体基因进行改造和重组等，而制备出的抗体为基因工程抗体（Genetic engineering antibody, GEAb），即第三代抗体。
[1]一、多克隆抗体(Polyclonal antibody, PcAb)1、免疫血清的制备（1）抗原的制备制备多克隆抗体对抗原纯度要求十分严格。
抗原越纯，获得抗体的特异性越高，要求至少达到电泳纯或色谱纯。
（2）佐剂（Adjuvant）的应用对可溶性抗原而言，为了增强其免疫原性或改变免疫反应的类型、节约抗原等目的，常采用加佐剂的方法以刺激机体产生较强的免疫应答。
单克隆抗体和基因工程抗体
疾病诊断和治疗
基因工程抗体可以用于疾病的 诊断和治疗，如肿瘤免疫治疗 、自身免疫性疾病治疗等。
药物研发
基因工程抗体可以作为药物研 发中的靶点筛选、药物设计和 优化等环节的重要工具。
基因工程抗体的优缺点
优点
基因工程抗体具有高度的特异性和亲和力，能够针对特定抗原进行高灵敏度检测和靶向治疗；同时， 基因工程抗体可以通过基因工程技术进行改造和优化，提高其稳定性和功能。
抗体的分类和发展历程
天然抗体
由免疫系统自然产生的抗体，类型多样，特异性各 异。
单克隆抗体
通过杂交瘤技术制备的单一抗体，具有高度特异性 ，可用于治疗和诊断。
基因工程抗体
利用基因工程技术改造的抗体，如人源化抗体、小 分子抗体等，具有更好的治疗潜力和应用前景。
抗体的分类和发展历程
单克隆抗体技术最初诞生于20世纪70年代，由两位科学家Kohler 和Milstein发明。该技术通过将具有特定抗体的B淋巴细胞与骨髓 瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，进而筛选出能够持续稳定产生单 一抗体的细胞系。单克隆抗体在临床治疗和诊断领域发挥了重要 作用，如治疗癌症、自身免疫性疾病等。
100%
生物治疗
用于治疗肿瘤、自身免疫病、感 染性疾病等，通过与药物结合或 直接作用于靶点发挥作用。
80%
免疫学研究
用于研究免疫应答机制、细胞信 号转导等。
单克隆抗体的优缺点
优点
高度特异性、易于制备和纯化、 可大量生产、稳定性好等。
缺点
制备过程复杂、成本高、可能引 发免疫反应等。
03
基因工程抗体
挑战
机遇
单克隆抗体和基因工程抗体的研发和生产成 本较高，同时存在免疫原性和副作用等问题， 需要进一步研究和改进。
抗体工程 - 1
B淋巴细胞 融合
骨髓瘤细胞
多种杂交细胞
选择培养基上培养
专一抗体 检验阳性 专一抗体 检验阳性 分开不同杂交细胞，克隆 专一抗体，检验阳性细胞 体外培养
克隆杂交细胞
注射到小鼠体内
单克隆抗体
基因工程抗体
基因工程抗体制备
基因工程抗体(Genetic engineering antibody)
根据研究者的意图，采用基因工程方法，在
抗体攻击病毒
凝 集 细 菌
抗 SARS 的单抗 SARS-CoV
整体水平抗体生成技术
多克隆抗体（抗血清）
细胞工程抗体生成技术
单克隆抗体
嵌合抗体、改形抗体
基因工程抗体生成技术
“小型化抗体”（单链抗体）
组合抗体库技术
噬菌体抗体库技术 抗体真核表达技术
多克隆抗体
多克隆抗体（polyclonal antibody）
基因水平，对免疫球蛋白基因进行切割、拼接或 修饰后导入受体细胞进行表达，产生新型抗体。 主要包括嵌合抗体、单链抗体、人源化抗体、双 价抗体和双特异性抗体。
一、人源化抗体
将小鼠Ig基因敲除，转染人Ig基因，在
小鼠体内产生人Ab，再经杂交瘤技术，产生
大量完全人源化抗体
（一）嵌合抗体
方法： 从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定 区基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞，表达人 -鼠嵌合抗体 特点： 减少了鼠源性抗体的免疫原性 保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力
小结
杂交瘤单克隆抗体制备技术的原理是利用聚乙二
醇作为细胞融合剂，使免疫的小鼠脾细 胞与具有在体 外不断繁殖能力的小鼠骨髓瘤细胞融为一 体，在HAT 选择性培养基的作用下，只让融合成功的杂交瘤细胞 生长，经过反复的免疫学检测筛选和单个细胞培养 （克隆化）,最终获得既能产生所需单克隆抗体,又能 不断繁殖的杂交瘤 细胞系，将这种细胞扩大培养，接 种于小鼠腹腔，在其产生的腹水中即可得到高效价的
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三.功能区（domain）
轻链:VL，CL 重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和IgD) 多一个CH4（IgM和IgE）
功能区的主要功能：
VH和VL --- 抗原结合部位；
CH1～3和CL --- Ig遗传标志所在；
CH2(IgG)、CH3(IgM)---C1q结合部位；
CH2～CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘； CH3(IgG)/CH4(IgE)--- FcR结合部位.
单价小分子抗体
• Fab抗体 • 单链抗体 • 单域抗体
单价小分子抗体
一、Fab抗体
Fab 段由重链 V 区及 CH1 功 能区与整个轻链以二硫键形式连 接而成，主要发挥抗体的抗原结 合功能。Fab抗体只有完整IgG的 1/3。
二、单链抗体(ScFv) 单链抗体 (ScFv) 是由 VH 和 VL 通 过连接肽（接头）重组并表达而成的
同分为可变区（V）和恒 定区（C）： 可变区（V区）：氨基酸 排列顺序随抗体特异性不 同变化较大 恒定区（C区）：氨基酸 数量、种类、排列顺序及 含糖量都比较稳定
V区的结构
• 超变区 • 决定簇互补区（CDR）：
– 三个高变区共同组成 – Ig的抗原结合部位， – 该部位也称为CDR Ig的独特型决定簇 骨架区(framework region,FR)
在嵌合抗体的基础上将鼠McAb V区中 FR替换成人的FR，保留与抗原结合的CDR 部位 (即CDR移植)
嵌合抗体图示
1-鼠MAb的可变区
+人抗体的恒定区
2-FR(framework region) 替换成人的FR
Fab抗体 单链抗体 单域抗体
种类
原理
嵌合抗体评价
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体名词解释
基因工程抗体是由人工合成或修改的基因来产生的抗体，也称为重组抗体。
与传统的抗体不同，基因工程抗体不受限于动物来源，可以通过人工合成的方式来获得。
基因工程抗体的制备过程包括选择目标抗原、构建重组抗体基因、转染宿主细胞、高效表达和纯化等步骤。
因为基因工程抗体可以定制化地设计和制备，具有高度特异性和亲和力，因此在生物医学研究、临床诊断和治疗等方面具有广泛的应用前景。
常见的基因工程抗体包括单克隆抗体、人源化抗体、嵌合抗体和重组抗体等。
其中，单克隆抗体是指由单一克隆细胞产生的抗体，具有高度特异性和一致性；人源化抗体是将动物源的抗体人源化，避免了人体免疫系统对异种抗体的攻击；嵌合抗体是将两种或以上不同来源的抗体结合起来产生的新型抗体，具有更广泛的抗原覆盖范围和高亲和力；重组抗体则是根据目标抗原的结构和性质，设计并合成新的抗体基因来产生新型抗体，具有更高的特异性和亲和力。
基因工程抗体的发展将会在生物医学领域带来更多的应用和发展机会，同时也将推动基础研究和药物研发的进步。
生物技术制药：抗体工程制药(2)
（4－3）小分子抗体
➢ 小分子抗体包括Fab、Fv或ScFv、单域抗体及最 小识别单位等几种。
➢ 基因工程小分子抗体仅表达鼠源性单克隆抗体的 V区片段，其相对分子质量仅为原抗体的1/801/3。
单区抗体
Fab
最小识别单位
Fv
ScFv
(1)Fab片段抗体：VH+CH1
(2)FV抗体：VH+VL
(3)单链抗体：VH-Linker-VL
➢ Herceptin(贺赛汀):针对HER-2/neu原癌基因产 物的人/鼠嵌合单抗，特异地作用于HER-2受体过 度表达的乳腺癌细胞
（2）改型抗体（人源化抗体）
1. 将小鼠的CDR（互补决定区）序列移植到人 抗体可变区框架中，产生的抗体称为CDR移 植抗体。
重构抗体 (Reshape d Antibody)
(4)单域抗体：VH或VL
小分子抗体有很多优点: ➢ 可以用细菌或酵母菌发酵生产，成本低; ➢ 分子小，穿透力强; ➢ 不含Fc，没有Fc带来的效应; ➢ 在体内循环的半衰期短，易清除，利于解毒排出; ➢ 易于与毒素或酶基因连接，便于直接获得免疫毒
素或酶标抗体等。
(１)Fab
由完整的轻链和Fd组成，大小为完整分子的1/3。 把Fab与细菌的前导肽相连，在前导肽的作用下Fab进 入质周腔，装配折叠后，它具有结合抗原的活性。
➢ 人源性可达90主体 地位。
➢ 目前该方法是人源化单抗最常用、最基本的方法
问题
➢ 改型单抗亲和力仅为原来鼠抗体的亲和力的1/40 ➢ 亲和力下降，亲和力是影响改型单链抗体应用于
临床的重要因素 ➢ 人Ig分子的框架区一些氨基酸与鼠Ig的CDR区不
协调 ➢ 三维蛋白结构等需进一步丰富
克隆抗体与基因工程抗体
03 克隆抗体与基因工程抗体 的比较
制备方法的比较
克隆抗体
通过动物免疫反应，提取B淋巴细胞，分离出单克隆抗体。
基因工程抗体
利用重组DNA技术，设计和构建抗体基因，在细胞或微生物中表达抗体。
特异性的比较
克隆抗体
通常具有高特异性，针对特定抗原表位。
基因工程抗体
可以通过基因突变和亲和力成熟进一步提高特异性，实现更精细的抗原识别。
基因工程抗体的定义
基因工程抗体是指利用基因工程技术，在体外对免疫系统进行模拟或对抗体基因进 行克隆和表达，进而获得的抗体分子。
基因工程抗体是通过人工方法将抗体的基因进行重组、克隆和表达，从而在体外获 得具有特定结构和功能的抗体分子。
基因工程抗体可以克服传统抗体制备方法的限制，实现大规模、高效、定向的抗体 生产。
将产生抗体的B细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，通过筛 选和培养获得稳定产生单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
转基因技术
将抗体基因克隆到表达载体中，转染到宿主细胞中，通过表达和纯 化获得抗体分子。
噬菌体展示技术
利用噬菌体展示技术将抗体片段展示在噬菌体表面，通过筛选获得 具有特异性的抗体分子。
02 基因工程抗体的概念
新型克隆抗体的研
发
针对不同疾病和靶点，研发具有 特殊功能的新型克隆抗体，以满 足临床治疗和诊断的需求。
降低免疫原性
通过基因工程手段对克隆抗体进 行改造，降低其免疫原性，提高 其在临床应用中的安全性和有效 性。
基因工程抗体的发展方向
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人源化抗体
通过基因工程技术将鼠源抗体的可变区与人源抗 体的恒定区进行重组，形成人源化抗体，降低免 疫排斥反应。
克隆抗体与基因工程抗体