IVD研发人员的新晋神器丨人源化抗体

添加时间:2021年3月8日

IVD研发人员在研发某些缺乏标准品的项目时,往往会用其他方法学赋值的临床样本作为参考品进行开发。但这么做,实验效果往往不尽如人意。因为检测结果和赋值结果总会有些差距,有的时候差距还很大——因为临床样本中可能存在内源性干扰。例如,南方医科大学南方医院对两名检测结果与临床症状不符合的待测者进行多因素的排查,结果显示是待测者样本中的嗜异性抗体干扰了测定结果[1]。同样的,贵阳医学院比较了三例血清样本未用鼠血清处理前及用鼠血清处理后检测结果的差异,证实了样本中的HAMA会与试剂中的动物蛋白反应,使检测结果和临床诊断不相符[2]。

相当比例的临床样本中含有一种或多种的内源性干扰物质,包括人抗小鼠抗体(human anti-mouse antibodies, HAMA),嗜异性抗体(Heterophil antibody,HA),类风湿因子(Rheumatoid factors,RF),自身抗体,补体,溶菌酶等。这些内源性干扰物质会在免疫分析中与试剂中的动物蛋白交叉反应,引起假性结果,导至误诊或不必要的检查、治疗[3]。所以,内源性干扰的消除是检测试剂成功落地的一个非常重要的因素。

目前消除内源性干扰的方法主要包括:

  • 1.加入免疫阻断剂;
  • 2.更换原料抗体的种属;
  • 3.改造检测抗体或捕获抗体;
  • 4.对于检测抗原的试剂盒,去除样本中的全部免疫球蛋白。
  • 其中,成本最低,见效最快的方法,就是在检测系统中添加免疫阻断剂,把干扰物质阻断于抗原-抗体结合之前。但是,不同样本之间内含的干扰物质差异极大。阻断剂使用浓度低,往往达不到阻断效果;使用浓度高,阻断剂又会降低真实信号。到了研发后期,对阻断效果的调试往往最繁琐,耗时,很容易延误研发进度,导至项目迟迟落不了地,甚至会错过市场风口。

    近年来,随着生命科学领域的飞速发展,我们惊喜的发现,除了“被动的”添加阻断剂应对样本未知的干扰之外,还有另一种黑科技,可以直接从源头上极大的减少内源性干扰的产生,那就是抗体人源化技术。

    人源化抗体是指利用DNA重组技术和蛋白质工程技术,对抗体基因进行重组。在保留鼠单抗对抗原有效结合部位的同时,将抗体的其他部分改造成人源序列,最大限度地降低非结合部位的鼠源性。这种通过重组基因表达的既有鼠源成分,又有人源成分的抗体被称为人源化抗体(humanized antibody)。人源化抗体是通过基因工程制备的,所以又可称为基因工程抗体(genetically engineered antibody)。

    图1人源化抗体

    以OKT3鼠单抗为例,可提取鼠单抗功能性可变区基因,与人的恒定区基因拼接,构建质粒载体并转染宿主细胞,表达人-鼠嵌合抗体;或者,将鼠单抗可变区中的6个与抗原直接接触的互补决定区(complementarity-determining regions,CDRs)移植到人单抗的骨架区上,表达获得人改型抗体;又或者,将鼠单抗的一个可变区基因与人抗体的另一个可变区基因配对,构建人-鼠杂合抗体库,通过抗原筛选出合适的克隆,再将所得到的人可变区基因与另一条人可变区基因文库组合构建成人抗体库,重复抗原筛选,表达获得全人源抗体[4]。研究表明,90%的HAMA反应是针对鼠抗体恒定区的[5],而人源化抗体的恒定区来源于人类,所以使用人源化抗体可以很好地避免HAMA效应的产生。

    图2 人源化抗体类型[6]

    在一项关于人类肝癌细胞抗体的研究中,研究人员分别测定hHP-1(人源化单抗)、HP-1单抗(鼠单抗)、人IgG三者与HAMA的结合能力。实验表明:HP-1(鼠单抗)随着血清中的HAMA浓度增加,含量下降;而hHP-1(人源化单抗)、人IgG的含量不随血清中的HAMA浓度增加而改变,证明HP-1(鼠单抗)会与血清中的HAMA结合,而hHP-1(人源化单抗)、人IgG则不会[7]。

    因此,人源化抗体作为免疫诊断的包被原和标记原使用时,可以有效避免引起临床样本中可能存在的HAMA效应,从源头上减轻研发人员后期调试阻断效果的压力,加速项目落地。此外,人源化抗体的恒定区来源于人类,试剂研发人员在开发过程中可直接采用羊抗人或鼠抗人等来源广泛,产量充足的原料作为二抗,极大的降低试剂研发的难度和成本,提高项目最终成功落地的几率,是IVD研发人员的新晋神器。

    参考文献

    1. 嗜异性抗体对检测结果干扰的两例临床病例分析

    2. 异嗜性抗体对化学发光检测结果的影响

    3. 内源性干扰对免疫分析的影响

    4. 抗体技术研究进展(1):人源抗体技术

    5. 嵌合抗体技术研究进展

    6. 常见抗体药物研发策略