18.1 介绍

1894年，巴黎巴斯德研究所的Pierre-Paul Emile Roux博士证明了通过血清疗法治疗白喉具有一定的临床疗效。一个世纪后，1994年，美国加利福尼亚州斯坦福大学的Ronald Levy教授证明了抗体也可以治疗癌症。从那时起，抗体的设计和生产有了重大的改进，现在它们是许多癌症的常规疗法的一部分。

最近，有研究表明，抗体也可以通过靶向T细胞表面表达的共抑制受体，在癌症患者中产生抗肿瘤适应性免疫。利用这种免疫调节抗体获得的令人可喜的结果为肿瘤靶向性抗体和免疫靶向性抗体的协同组合开辟了道路。

18.2 从多克隆抗体到单克隆抗体

B细胞在分化为浆细胞后，会分泌可溶性抗体形式的B细胞受体(BCR)。这个抗体是由两条相同的重链和两条相同的轻链组成的免疫球蛋白(Fig. 18.1)。

在人体中，免疫球蛋白的轻链有两种类型(κ和λ)，重链有五种类型(α，δ，ε，γ和μ)。按其重链结构，免疫球蛋白可分为五类：IgA、IgD、IgE、IgG和IgM。其中，IgG是最主要的一类，约占人体血清中免疫球蛋白的80%。在人体中，IgG的四个亚类(IgG1、IgG2、IgG3和IgG4)具有特定的生物学特性。

免疫球蛋白的相对分子质量约为150 kDa。这些大分子蛋白质可以被蛋白酶切割成两个部分：Fab结构域和Fc结构域，Fab结构域包含抗体的目标识别结构域，Fc结构域可以根据免疫球蛋白类型的不同而具有不同的形式(Fig. 18.1)。

Fig. 18.1 抗体的分子结构。IgA、IgD、IgE和IgG的抗体有两个抗原结合表位。IgA抗体可以是二聚体，IgM抗体是五聚体。单体形式的抗体每个分子有两个抗原结合位点。抗原结合部位位于抗体Fab部分的超变区(CDR)。Fab部分可与相应的抗原结合，由与轻链相关的结构域(VL，CL)和与重链相关的结构域(VH，CH1)组成。抗体的Fc部分含有重链的CH2和CH3结构域。该抗体区域可与多种细胞相关受体(如Fc受体)结合。

最初的治疗性抗体是通过目的抗原(例如白喉毒素)免疫大型动物(例如马)获得的，免疫效应发生后，机体会在血清中产生多克隆抗体，这种多克隆抗体可专门识别目的抗原的多个表位。然后这些动物的血清可被用来治疗病人(例如白喉)。但该多克隆抗体会导致患者产生许多不良反应，主要是因为它们的异体性可以被人体的免疫系统识别并排斥。

科勒和米尔斯坦在1975年发明了杂交瘤技术，该技术可以得到具有抗原特异性的单克隆抗体。这项技术是通过给啮齿类动物（老鼠、仓鼠等）接种一种特定的抗原，然后从免疫动物的脾中收集B细胞，再将这些B细胞与骨髓中出现异常的浆细胞(骨髓瘤细胞)融合。

初级B淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的相互融合被称为“杂交瘤”。杂交瘤细胞的混合物由多个不同的初级B细胞克隆组成，每个克隆可分泌一种特定的抗体，将其分离到单独的细胞培养孔中。然后对这些孔进行筛选，从而鉴别出含有分泌所需抗体的杂交瘤的孔。杂交瘤可在体外培养扩增，并可从培养上清液中浓缩和纯化抗体。

自从杂交瘤技术被发明以来，还开发了许多其他相关的技术，目的不仅仅是为了提高单克隆抗体的产量，还为了降低单克隆抗体的免疫原性。

事实上，啮齿动物来源的单克隆抗体可以被人类免疫系统识别为外来抗体，从而产生人类抗鼠抗体(HAMAs)。发展为高水平HAMA的患者会提高单克隆抗体在血液中的清除速度。HAMAs还可能与严重的过敏或类过敏不良反应有关。

因此，人们想出了许多策略来降低啮齿动物单抗的免疫原性，这些单抗可以产生嵌合的鼠/人单抗或人源化的单抗，最终甚至可以产生全人源单抗。单抗的人源化程度在其名称中有详细说明(Fig 18.2)。

嵌合的单抗含有鼠类Fab组分的重链和轻链的可变区，从而保留了最初的鼠类单抗的抗原结合特异性。这些可变部分在基因上与人免疫球蛋白恒定区(恒定Fab区和恒定Fc区)融合在一起。         

这种嵌合化是一种保留抗体的特异性和亲和力的方法，同时降低了其在患者体内的免疫原性。人源化的单抗是将人的抗体骨架区移植到可变区，以便只保留具有抗原结合能力的小鼠超变区(CDRs)。

由于转基因小鼠携带了人类免疫球蛋白基因，因此这类小鼠在机体发生免疫反应后可产生全人源单抗。全人源单抗大大降低了抗体的免疫原性，因此仅会诱发患者产生较低水平的人类抗人抗体(HAHAs)。

低效价的HAHAs通常不会明显影响人类单抗的药代动力学特征，但是会产生较低水平的输注相关反应(<5%的患者)。

Fig. 18.2 单抗名称的命名和意义。与鼠源性或嵌合型单抗相比，人源化和全人源单抗的免疫原性较差，因此耐受性更好，具有更好的药代动力学特征。

18.3 肿瘤治疗的通用平台–单抗

在1982年，Levy 等人首次证明了B细胞淋巴瘤患者在注射了一种以其B细胞恶性肿瘤的BCR为靶点的抗肿瘤单抗后，可以激发对肿瘤的反应。这些最初的治疗性单抗开创了肿瘤靶向治疗和个性化药物的概念，但这种方法的局限性在于它需要为每个患者产生一种个性化的抗BCR单抗。

为了克服这一缺点，就生成了一种针对CD20的单抗，CD20是一种通常由B细胞表达的抗原，因此该单抗也可以用于治疗B细胞淋巴瘤。rituximab（利妥昔单抗）是首个获得FDA批准可以被用于癌症治疗的单抗。从那时起，许多其他肿瘤的靶向单抗也都已经在肿瘤学和其他适应症中得到批准(Fig 18.3)。最常见的肿瘤靶向抗体有在B细胞恶性肿瘤中针对CD20的抗体(如rituximab)，在HER2阳性乳腺癌中针对HER-2的抗体(如trastuzumab)，以及在头颈部鳞癌和RAS野生型结直肠癌中针对EGFR的抗体(如cetuximab西妥昔单抗)。

理论上，所有类型的抗原都可以成为抗体的靶点，包括神经节苷脂等非肽类物质。神经节苷脂是由神经鞘糖脂(神经酰胺和寡糖)和糖链上连接的一个或多个唾液酸组成的分子。最近，已经有实验证明针对神经节苷脂GD2的单抗可以提高高危神经母细胞瘤儿童的存活率。

Fig 18.3 FDA批准的单抗

单抗具有多种固有特性，可以用来对抗癌细胞。抗肿瘤单抗与肿瘤细胞外膜表达的肿瘤特异性抗原结合后，可直接诱导肿瘤细胞死亡，从而对肿瘤细胞产生直接的细胞毒作用。

由于单抗对肿瘤生长因子同样可发挥拮抗作用，所以可以用来结合这些生长因子或阻断它们相应的受体(Fig 18.4)。因此，也可以因单抗对肿瘤生长因子的拮抗特性而选择不同的单抗以获得更好的疗效。

此外，当单抗通过调理作用黏附到癌细胞表面时，其远端部分(Fc结构域)可在宿主免疫效应机制作用下对靶细胞进行破坏。

首先，它们可以激活补体系统的酶，这些酶可以直接攻击癌细胞的膜，或者通过补体受体招募免疫效应细胞(CDC)。

其次，它们还可能通过激活其Fcγ受体(ADCC，抗体介导的细胞毒作用)来激活细胞毒性天然免疫效应器，如NK细胞(Fig18.4)。

最后，在靶细胞发生调理作用后，单抗的Fc结构域可以通过激活表达在单核/巨噬细胞上的Fcγ受体(FcγR)来诱导其对癌细胞的吞噬作用(ADCP，抗体介导的细胞吞噬作用)。

Fig. 18.4 肿瘤靶向性单抗的作用机制

Fc结构域介导的癌细胞死亡的作用已经在回顾性临床研究中得到证实。这些研究表明，在接受抗γ单抗治疗的B细胞淋巴瘤患者和接受抗GD2单抗治疗的儿童神经母细胞瘤患者中，FcγR基因多态性对预后有一定的价值。因此，大多数肿瘤靶向抗体都是设计为IgG1型抗体，其与Fcγ受体CD16A(FcγRIIIa)具有良好亲和力，并能够激活NK细胞以执行ADCC。虽然使用IgG1的理论基础主要建立在血液的NK细胞上，但最近的数据表明，IgG2也可以通过表达髓系细胞的FcγR来执行ADCC。

在抗体Fc结构域的CH2区域内，氨基酸(特别是Asn297)可以发生糖基化。抗体的糖基化类型影响抗体FcγR的亲和力及其触发ADCC的能力。目前可以改造单抗的糖基化状态，以增强ADCC(Fig. 18.5)。例如，obinutuzumab（阿比妥珠单抗）是一种脱糖的抗CD20单抗，与rituximab（利妥昔单抗）相比，其ADCC效力更强，已于2013年被FDA批准用于治疗慢性淋巴细胞白血病。

由于单抗有能力特定地靶向癌细胞，因此现在它们也用于直接将治疗性分子靶向性的递送到癌细胞。事实上，单抗可以与细胞毒性分子相关联，例如目前在急性髓系白血病中开发的抗CD33 getuzumab ozogamicin (Mylotarg*)，或目前被批准用于霍奇金淋巴瘤的新的抗CD30 Brentuximab vedotin（布妥昔单抗）(Adcetris^®)。单抗也可制备成具有放射性标记的分子，例如90Y-ibritumomab(Zvalin^®)，这是一种在非霍奇金淋巴瘤中开发且改良的抗CD20抗体。

Fig 18.5 单抗的糖基化状态。将N-乙酰氨基葡萄糖一分为二(红色)可增强Fc受体单抗的亲和力，并增强其触发抗体衍生细胞ADCC的能力。

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