人源化抗体的修饰与优化

自1975年杂交瘤技术诞生以来，单克隆抗体（mAb）在疾病的预防、诊断和治疗中发挥了重要作用。然而，这种技术制备的抗体多为鼠源性，作为异种蛋白，它们在人体内重复应用时存在严重的局限性：

为克服这些缺陷，科学家们根据抗体的结构与功能联系，发展出不同的策略对鼠单抗进行人源化改造，以在保持原有亲和力与特异性的同时，降低免疫原性。鼠抗体的人源化改造主要经历了三个阶段：

人源化改造的三个发展阶段

代数	改造形式	结构特点	人源性比例	免疫原性
第1代	嵌合抗体	鼠源可变区 + 人源恒定区	约 65%	仍有较强 HAMA 反应
第2代	CDR 移植抗体	鼠源 CDR 区 + 人源 FR 区 + 人源恒定区	超过 90%	免疫原性显著降低
第3代	完全人源性抗体	全人源序列	100%	根本上克服 HAMA 反应

这是抗体人源化改造的开端。由于约90%的HAMA反应是针对鼠抗体的恒定区，研究人员（Morrison等在1984年首次报道）设计用人抗体的恒定区替换鼠抗体的恒定区。

原理： 将鼠单抗的可变区基因与人抗体恒定区基因重组，表达出人鼠嵌合抗体。
特点： 由于可变区和恒定区在空间结构上相对独立，这种改造能很好地保持原有的抗体亲和力。但因鼠源可变区依然存在，应用时仍会产生较强的HAMA反应。

为进一步降低免疫原性，研究人员（以Winter博士为代表）提出了CDR移植的概念，实现了真正意义上的人源化。

原理： 在嵌合抗体的基础上，将鼠源性抗体可变区中相对保守的框架区（FR区）替换为人源FR区，只保留与抗原结合功能相关的互补决定区（CDR区）。
特点： 这种改型抗体的人源性比例更高，显著降低了HAMA反应。免疫球蛋白结构的保守性、分子模建技术的成熟，以及以往成功案例的知识积累，都大大提高了CDR移植的成功率和可预测性。

这是克服HAMA反应的最理想方式。

原理： 主要利用噬菌体抗体库技术，通过链更替（chain shuffling）或表位导向选择法，将鼠单抗的可变区替换为完全人源性的序列。例如，保留鼠抗体的一条链，用抗原筛选其与人抗体库中另一条链的组合，找到有活性的配对，最终组合成完全人源性的单抗。
特点： 具有 100% 的人抗体序列，从根本上消除了HAMA反应。但相对于CDR移植，此方法成功率不高，且可能因细微的序列差别导致特异性改变，结合到同一抗原的不同表位上。最新的改进方案是将人重链和轻链库中的CDR3替换为亲本鼠单抗的CDR3后再进行筛选，显示出良好的应用前景。

无论采用哪种改造方案，都必须遵守以下两个核心原则：

在设计人源化抗体时，选择合适的免疫球蛋白亚类（Isotype）至关重要：

近年来，工程抗体在FDA批准的新药中占据了很大比例，数十种人源化抗体已进入或应用于临床。通过综合、合理地应用各种人源化方法，并在设计中针对不同的异源抗体选择合适的途径，可以有效提高抗体亲和力，减少异源性，同时兼顾免疫学活化，这必将为新药开发和顽固疾病治疗开辟新的道路。