抗体人源化技术的创新策略及在生物制药中的应用效果评价

1 抗体人源化技术的创新策略

1.1 CDR 移植

互补决定区（CDR）移植是目前应用最为广泛的抗体人源化策略之一。该方法的核心原理是将非人源抗体（如鼠源抗体）的 CDR 区域移植到人源抗体的框架区（FR）上。在实际操作中，首先需要准确确定非人源抗体的CDR 序列，通过基因克隆技术将其插入含有人源 FR 区的表达载体中，然后导入合适的宿主细胞（如哺乳动物细胞）进行表达。然而，单纯的 CDR移植并非总是一帆风顺。移植后的抗体可能会出现亲和力下降的情况，这是因为非人源 CDR 与新的人源 FR 区之间可能存在兼容性问题，影响了CDR 的空间构象，进而削弱了与抗原的结合能力。为解决这一问题，研究人员常采用回复突变的方法，即对人源 FR 区中可能影响 CDR 构象的关键氨基酸残基进行反向突变，使其回复为非人源抗体中的相应残基，以恢复抗体的亲和力。例如，在对某鼠源抗体制备人源化抗体时，通过对人源化抗体的结构分析和亲和力测定，发现部分FR区氨基酸残基的改变导致CDR构象变化，亲和力降低。经过回复突变，将这些关键残基恢复为鼠源抗体中的氨基酸，成功使抗体亲和力得到显著提升，达到甚至超过了原鼠源抗体的水平[1]。

1.2 链替换

链替换策略是指用人源抗体的轻链或重链替换非人源抗体相应的链，或者同时替换轻链和重链。在某些情况下，非人源抗体的轻链或重链中存在较多的免疫原性表位，通过链替换可以有效降低免疫原性。当发现某鼠源抗体的轻链具有较高免疫原性时，可通过基因工程技术，将人源轻链基因与鼠源重链可变区基因连接，构建新的表达载体并在细胞中表达。这样得到的抗体，其轻链为人源，可减少免疫原性，而重链可变区仍保留对特定抗原的识别能力。与 CDR 移植相比，链替换相对简单直接，且在一定程度上可减少对抗体结构精细调整的需求。但该方法也存在局限性，替换后的抗体可能会因为轻链和重链之间的相互作用改变，影响抗体的整体稳定性和抗原结合活性。因此，在实施链替换策略时，需要对抗体的结构和功能进行全面评估，通过合理设计和筛选，确保获得性能优良的人源化抗体。

1.3 表面重塑

表面重塑策略主要针对抗体可变区表面的氨基酸残基进行改造。其原理是基于对抗体表面免疫原性表位的分析，仅替换那些与人抗体表面氨基酸残基差异明显且可能引发免疫反应的区域。在替换过程中，遵循一定的原则：一是选用与人抗体表面残基相似的氨基酸进行替换，以维持抗体的基本结构和功能；二是严格控制替换的区段数量，避免过度改造影响抗体的活性。对于那些影响侧链大小、电荷、疏水性，或可能形成氢键从而对抗体CDR 构象产生影响的残基，尽量不予替换。通过表面重塑，可在降低抗体免疫原性的同时，最大程度地保留抗体与抗原的结合能力和其他生物学活性。例如，对某一兔源抗体进行表面重塑时，通过生物信息学分析和结构预测，确定了兔源抗体表面与人抗体差异较大的氨基酸残基区域。然后，采用定点突变技术，将这些区域的氨基酸残基替换为人源相似残基。改造后的抗体经实验验证，免疫原性显著降低，同时对目标抗原的亲和力和特异性并未受到明显影响，在体外和体内实验中均表现出良好的活性。

1.4 全人源抗体技术

全人源抗体技术是近年来抗体人源化领域的重要发展方向。该技术主要通过转基因或转染色体技术，将人类编码抗体的基因全部转移至基因工程改造的抗体基因缺失动物（如小鼠）中，使动物在免疫过程中能够表达出完全人源的抗体。例如，通过将人源抗体基因片段导入小鼠胚胎干细胞，构建携带人源抗体基因的转基因小鼠。当用特定抗原免疫这些转基因小鼠时，小鼠体内的免疫系统会产生完全由人源抗体基因编码的抗体。这些全人源抗体在人体应用中具有极低的免疫原性风险，且通常具有较好的亲和力和特异性。与传统的人源化抗体技术相比，全人源抗体技术无需对非人源抗体进行复杂的改造，直接从动物体内获得人源抗体，大大简化了人源化抗体的制备流程。同时，全人源抗体在药代动力学和药效学方面可能具有更优异的特性，更符合人体生理环境，为临床治疗提供了更理想的抗体药物选择[2]。

2 抗体人源化技术在生物制药中的应用效果评价

2.1 临床疗效提升

抗体人源化技术在生物制药中的应用显著提升了抗体药物的临床疗效。以肿瘤治疗为例，曲妥珠单抗（Herceptin）是一种经典的人源化单抗，用于治疗 HER2 阳性乳腺癌。通过将鼠源抗体进行人源化改造，曲妥珠单抗不仅降低了免疫原性，更重要的是能够精准地靶向 HER2 受体，阻断HER2 信号通路，抑制肿瘤细胞的增殖和存活。大量临床研究表明，与传统治疗方法相比，使用曲妥珠单抗治疗 HER2 阳性乳腺癌患者，可显著提高患者的生存率和无进展生存期。在一项大规模的临床试验中，接受曲妥珠单抗联合化疗的患者，其五年生存率相比单纯化疗患者提高了约10%～15% 。在免疫性疾病治疗方面，人源化抗体也发挥了重要作用。

2.2 安全性改善

降低免疫原性是抗体人源化技术的重要目标之一，而这一目标的实现极大地改善了抗体药物的安全性。传统动物源抗体由于免疫原性高，在人体应用时容易引发严重的免疫反应，限制了其临床使用。通过人源化改造，抗体的免疫原性显著降低，减少了不良反应的发生。例如，在使用鼠源抗体制剂时，患者常出现人抗鼠抗体（HAMA）反应，表现为发热、寒战、皮疹、关节痛等症状，严重时可导致过敏性休克。而人源化抗体在很大程度上避免了此类问题的发生。以帕妥珠单抗（Perjeta）为例，它是另一种用于乳腺癌治疗的人源化单抗。在临床应用中，帕妥珠单抗的安全性良好，因免疫反应导致的严重不良反应发生率极低，患者能够较好地耐受药物治疗，提高了治疗的依从性和持续性。

2.3 拓宽治疗领域

抗体人源化技术的发展为拓宽抗体药物的治疗领域提供了可能。除了在肿瘤和免疫性疾病领域的广泛应用外，人源化抗体在感染性疾病、神经退行性疾病等多个领域也展现出了巨大的潜力。在感染性疾病方面，针对一些难以治疗的病毒感染，如埃博拉病毒、HIV 等，研究人员正在开发人源化抗体药物。这些抗体能够特异性地结合病毒表面蛋白，阻断病毒的感染途径，或促进病毒的清除。在神经退行性疾病领域，如阿尔茨海默病，人源化抗体可以靶向淀粉样蛋白等致病靶点，通过调节相关病理过程，为疾病的治疗提供新的途径[3]。

3 结束语

综合分析表明，多种创新策略应用于抗体人源化技术，在生物制药领域取得了显著成效，显著提升了药物的疗效和安全性，并拓展了治疗的应用范围。尽管在保持亲和力和成本控制方面存在挑战，但随着跨学科技术的融合，该技术预计将不断取得新的突破。展望未来，抗体人源化技术有望成为推动生物制药领域发展的关键力量，为疾病的治疗带来更多的可能性，并为人类健康事业作出更大的贡献。

参考文献：

[1]李文振,周雨薇,刘文雯,等.治疗性抗体人源度评价与人源化的计算方法研究进展[J].电子科技大学学报,2024,53(04):629-634.

[2]刘若琦,范冬梅,雷晓敏,等.抗人 BCMA 抗体的人源化设计及其体外活性鉴定[J].生命的化学,2022,42(04):788-796.

[3]周永飞,杨敬鹏,常军亮,等.人源化单克隆抗体的研究进展[J].中国生物制品学杂志,2021,34(09):1114-1119.