单克隆抗体(McAb)凭借高特异性、强靶向性,在疾病预防、诊断与治疗中占据核心地位。1975 年,Köhler 和 Milstein 创立杂交瘤技术,首次实现人工制备 McAb,为生物医药领域开辟新路径。但初代鼠源性 McAb 存在两大关键缺陷,严重限制临床应用:一是免疫原性高,进入人体后易被免疫系统识别,引发人抗鼠抗体(HAMA)反应,导致过敏、输液反应,甚至中和抗体活性;二是效应功能弱且半衰期短,无法有效激活人体补体系统与 Fc 受体相关效应机制(如 ADCC、CDC),且体内代谢快,需频繁给药才能维持疗效。
为克服这些缺陷,科研人员通过基因工程技术对 McAb 进行人源化改造,历经 3 个核心发展阶段,逐步实现 “降低免疫原性、增强功能、延长半衰期” 的目标,推动抗体药物走向临床实用化。
一、第一阶段:人 - 鼠嵌合抗体 —— 初步降低免疫原性
嵌合抗体是最早的人源化尝试,核心策略是 “保留鼠源抗体的靶向能力,替换人源抗体的框架结构”:通过基因工程技术,将鼠源性 McAb 的可变区(负责识别抗原)与人抗体的恒定区(负责效应功能与半衰期)重组融合,形成嵌合抗体。
- 优势:鼠源序列占比从 100% 降至约 30%(仅保留可变区),HAMA 反应发生率显著降低(从 50% 以上降至 10%-20%);同时,人源恒定区可有效激活人体补体系统与 Fc 受体介导的效应功能,半衰期从鼠源抗体的 1-3 天延长至 7-14 天。
- 代表应用:首个获批的嵌合抗体利妥昔单抗(抗 CD20),用于治疗 B 细胞淋巴瘤,临床疗效较鼠源抗体大幅提升,且安全性显著改善。
- 局限:仍保留部分鼠源可变区序列,少数患者仍会产生 HAMA 反应;可变区与恒定区的 “物种差异” 可能导致结构兼容性问题,影响抗体稳定性。
二、第二阶段:CDR 移植抗体(改型抗体)—— 大幅提升人源化程度
为进一步降低免疫原性,科研人员提出 “仅保留鼠源抗体核心识别区域” 的策略:CDR(互补决定区)是抗体可变区中直接与抗原结合的关键片段(仅占抗体序列的 5%-10%),通过基因工程将鼠源 McAb 的 CDR 序列移植到人人源抗体的可变区框架上,构建 CDR 移植抗体(又称改型抗体)。
- 优势:鼠源序列占比降至 5%-10%,HAMA 反应发生率进一步降低至 5% 以下;人源框架区与恒定区完全匹配,抗体结构稳定性显著提升,可更好地适应人体生理环境。
- 代表应用:曲妥珠单抗(抗 HER2),用于治疗 HER2 阳性乳腺癌,CDR 移植后不仅免疫原性极低,还能通过人源 Fc 区高效激活 ADCC 效应,显著延长患者生存期;帕博利珠单抗(抗 PD-1),通过 CDR 移植实现高特异性靶向 PD-1,成为肿瘤免疫治疗的核心药物。
- 局限:部分 CDR 移植抗体可能因鼠源 CDR 与人人源框架区的结构适配性差,导致抗原结合亲和力下降,需通过 “框架区定点突变” 优化,增加研发复杂度。
三、第三阶段:全人源抗体 —— 实现零免疫原性突破
随着抗体库技术与转基因动物技术的发展,全人源抗体应运而生,彻底摆脱鼠源序列依赖:通过两种核心技术制备,一是抗体库技术(如噬菌体展示、酵母展示),从全人源抗体文库中筛选能特异性结合抗原的抗体序列;二是转基因动物技术,将人类全套抗体基因转入基因改造的小鼠(敲除自身抗体基因),使小鼠免疫后仅产生全人源抗体。
- 优势:人源序列占比 100%,基本无 HAMA 反应,患者耐受性极佳;抗体的抗原结合亲和力、效应功能与半衰期均达到人体天然抗体水平,半衰期可延长至 21-28 天,大幅减少给药频率。
- 代表应用:阿达木单抗(抗 TNF-α),用于治疗类风湿关节炎、强直性脊柱炎等自身免疫病,全人源化设计使其长期用药安全性极高;纳武利尤单抗(抗 PD-1),通过全人源抗体库筛选获得,对多种实体瘤疗效显著,且免疫相关不良反应发生率低。
- 技术价值:全人源抗体是目前临床应用的 “最优选择”,不仅解决了免疫原性问题,还为针对复杂靶点(如多次跨膜蛋白、胞内靶点)的抗体研发提供可能,推动抗体药物向更广泛疾病领域拓展。
从鼠源抗体的 “临床局限”,到嵌合抗体的 “初步改进”、CDR 移植抗体的 “大幅优化”,再到全人源抗体的 “完美突破”,单克隆抗体的人源化历程,是基因工程技术与临床需求深度融合的缩影。未来,随着 AI 辅助抗体设计、新型基因编辑技术的应用,全人源抗体的研发效率将进一步提升,为精准医疗提供更强大的工具。