人杂交

比较三代抗体在制备和应用方面的优缺点

摘要：抗体技术的发展主要经历了三个时期，相应产生了三代抗体：多克隆抗体、单克隆

抗体和基因工程抗体。多克隆抗体技术即免疫血清制备技术较简便，但免疫血清特异性较低。

自从第一个单克隆抗体产生以来，单抗已广泛地应用于疾病的诊治上。为了克服传统的鼠源

性单抗存在的弊端，随着分子生物学和细胞生物学的快速发展，基因工程抗体技术取得了比

较大的进展，包括对鼠源性单抗的改造、人源性单抗的研制及对抗体分子结构和功能的改造，

尤其是以噬菌体抗体库技术、核糖体展示技术和转基因小鼠技术为代表的人源性单抗制备技

术的研制最为瞩目。本文就三代抗体在制备及应用方面的优缺点作了简单的比较。

关键词：多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体

抗体(antibody)是机体在抗原物质刺激下，由B细胞分化成的浆细胞所产生的、可与相

应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。

抗体技术的发展主要分为三个时期，1890年g等发现白喉抗毒素，并用

于人工被动免疫，第一代抗体——多克隆抗体(Polyclonalantibody,PcAb)，继而产生。第二代

抗体于1975年，Köhler和Milstein创建杂交瘤技术制备出针对一种抗原决定簇的抗体，称

为单克隆抗体(Moclonalantibody,McAb)，单克隆抗体是均质的异源抗体。20世纪80年代采

用基因工程的手段研制抗体及其与功能的关系，并对抗体基因进行改造和重组等，而制备出

的抗体为基因工程抗体（Geneticengineeringantibody,GEAb），即第三代抗体。[1]

一、多克隆抗体(Polyclonalantibody,PcAb)

1、免疫血清的制备

（1）抗原的制备

制备多克隆抗体对抗原纯度要求十分严格。抗原越纯，获得抗体的特异性越高，要求至

少达到电泳纯或色谱纯。

（2）佐剂（Adjuvant）的应用

对可溶性抗原而言，为了增强其免疫原性或改变免疫反应的类型、节约抗原等目的，常

采用加佐剂的方法以刺激机体产生较强的免疫应答。应用最广的是福氏佐剂（Fraund’s

adjuvant）。

（3）免疫动物

供免疫用的动物主要是哺乳动物和禽类，常选择家兔、绵羊、山羊、马、骡和豚鼠及小

鼠等。一般实验室采用的抗体，多用兔和羊制备。免疫用的动物最好选择适龄的健康雄性动

物。抗原的免疫剂量是依照给予动物的种类、免疫周期以及所要求的抗体特性等不同而不

同。免疫动物放血前，常用ELISA法或免疫双扩散测试抗体效价，合格后，即可采血。血液

收集后，进行分离与保存。

2、多克隆抗体的应用

一种良好的多克隆抗血清含有抗某种抗原不同表位的多种抗体。由于多克隆抗血清通常

包含抗某一抗原的不同表位的抗体，包括变性—抗性的表位，所以，在深固定的样本中也会

很好地发挥效应，在石蜡包埋组织切片的染色中，多克隆抗体最常选用。

根据实验的不同需要，多克隆抗体应用于相应抗原的标记。此外，在农业生产中，多克

隆抗体被用于农药残留现场监测[2]；在临床应用中，多克隆抗体主要用于病原物的检测、

疾病的诊断及治疗，如作为蛋白类免疫抑制剂用于移植反应和自身免疫病的治疗[3]。

二、单克隆抗体(Moclonalantibody,McAb)

1975年,Kohler和Milstein创立了杂交瘤技术制备单克隆抗体[4]，此后单克隆抗体迅速

广泛地应用于生物学和医学的各个领域。

1、单克隆抗体的制备

杂交瘤技术根基于3个原理:动物免疫、细胞融合以及杂交瘤细胞的筛选。

Kohler和Milstein设计了如下方法：小鼠骨髓瘤细胞与经绵羊红细胞免疫过的小鼠脾细

胞(B淋巴细胞)在聚二乙醇或灭活病毒的介导下融合。融合后杂交瘤细胞用HAT培养基进行

筛选，经过筛选后的杂交瘤细胞具有两种亲本细胞的特性，一方面可以分泌抗绵羊红细胞的

抗体，另一方面像肿瘤细胞一样，可在体外培养条件下或移植到体内无限增殖，从而分泌大

量单克隆抗体。

2、单克隆抗体的应用

单克隆抗体可用于分析抗原的细微结构及检验抗原抗体未知的结构关系；生产出针对复

杂生物混合物中的特定分子的抗体，可用于分离、分析及纯化该特定分子抗原；其试剂可用

于临床诊断和治疗，或用于以单抗为弹头的“生物导弹”药物，直接导向肿瘤等。

自Mathe于1958年首次将抗鼠白血病免疫球蛋白与氨甲喋呤(MTX)交联用于导向治疗

以来，相继出现了各种化疗药物与各种抗体的免疫耦合物，药物与单抗直接交联、药物通过

小分子交联剂与单抗连接及药物通过大分子载体与单抗相连形成免疫耦合物[5]，促进了分

子导向药物的研制工作从实验室走向临床并广泛应用于各种疾病治疗。

三、基因工程抗体（Geneticengineeringantibody,GEAb）

1、基因工程抗体的研究进展

（1）鼠单抗的人源化

从鼠源性杂交瘤细胞中分离出功能性可变区基因，与人Ig恒定区的基因拼接，构建人-

鼠嵌合的重链和轻链基因质粒载体，共同转染宿主细胞，表达人-鼠嵌合抗体。完整地保留

了亲本鼠单抗的特异性和亲和力，同时大大降低了鼠单抗的异源性，目前已批准在临床用于

治疗非何杰金氏淋巴瘤的Rituximab就属于此类抗体[6]。

将鼠单抗的CDR（complementaritydeterminativeregion）移植到人抗体的骨架区上，使

人抗体获得鼠单抗的特异性，构建改形抗体，最大限度地减少了鼠单抗的异源性。

（2）小分子抗体

小分子抗体因其分子量小，穿透性强、抗原性低，可在原核系统表达以及易于进行基因

工程操作等优点而倍受重视。主要有Fab抗体、单链抗体(ScFv)和双链抗体(Diabody)

（3）转基因动物、植物生产人抗体

用转基因鼠产生的人源抗体可提高抗体使用的效果及安全性，而且由于发生了亲和力成

熟过程使抗体特异性更高，有助于一些慢性疾病，如自身免疫性疾病、炎症、癌症的治疗。

植物抗体（Plantibody）与哺乳动物细胞系或转基因动物产生抗体比较，具有价廉、高

效、安全等优点。

（4）噬菌体抗体库技术

1985年SmithGP[7]将外源基因通过基因工程技术插入丝状噬菌体基因组中，从而在

噬菌体表面以融合蛋白的形式展示，这一技术即为噬菌体展示技术。

噬菌体抗体库能够模拟天然抗体库，不需要免疫人和动物，提供了不经免疫制备抗体的

可能。DNA操作是在细菌中进行，比杂交瘤技术简单快速，适应于大规模工业化生产；能

够模拟抗体亲和力成熟过程，可通过链置换、PCR错配或随机致突变技术改变抗体亲和力，

噬菌体抗体库技术对提高抗体亲和力具有巨大的潜力。尽管提高抗体亲和力的新技术不断出

现，然而如何有效获得高亲和力抗体仍是抗体库研究的核心课题之一，也是基因工程抗体能

否应用的关键。

（5）核糖体展示技术

核糖体展示是一种完全在体外合成并筛选蛋白质的有力工具。Mattheakis等人在1994

年建立了体外核糖体展示随机肽系统，利用“蛋白质-核糖体-mRNA”三元复合物在体外将

基因型和表型联系起来。随后Hanes和Plukthun等[8]在此基础上对该技术加以完善和改良，

正式建立了这种体外筛选技术。

核糖体展示技术与噬菌体展示技术和转基因技术相比，由于其完全属于体外操作系统，

无需依赖细胞技术和毒性蛋白对宿主菌生长的影响，不受体内环境的限制，扩大了展示文库

的库容量和分子多样性。此外，核糖体展示技术无需进行体内外系统转化，全程只需通过

PCR技术复制、扩增，使得其建库时间缩短，筛选简便。PCR技术还可引入突变，增加分

子多样性，从而获得高亲和力抗体。而核糖体展示技术的最大缺点就是mRNA易降解，“蛋

白质-核糖体-mRNA”三元复合物的稳定性也较差。

2、基因工程抗体的临床应用

随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世，并在医学领域的许多方面都极

具应用潜力，如病毒感染、肿瘤、自身免疫性疾病、同种异体移植物注射、哮喘、中风和青

光眼治疗，尤其在诊断和治疗肿瘤性疾病及抗感染方面优势明显．

四、讨论

多克隆抗体由于其可识别多个抗原表位、可引起沉淀反应，制备时间短，成本低

的原因广泛应用于研究和诊断方面。但是多克隆抗体在特异性方面无法与单抗相比拟，

而且即便是用相同抗原制备的不同批次的多抗也不能保证其一致性，因而多抗在特异

性、一致性方面有很大局限。

由于单克隆抗体来源于单克隆细胞，所分泌的抗体分子在结构上高度均一，甚至在氨基

酸序列及空间构型上均相同；单克隆抗体识别的是抗原分子上单一抗原决定簇，且所有抗体

分子均相同，由此，单克隆抗体具有高度特异性；产生单克隆抗体的细胞为一无性细胞系，

且可长期传代并保存，为此可持续稳定的生产同一性质的抗体；此外，单克隆抗体还有弱凝

集反应、不呈现沉淀反应及对环境敏感性等特性；适用于以标记抗体为特点的免疫学分析方

法，还可用于体内的放射免疫显像和免疫导向治疗。

然而，单克隆抗体技术自问世以来，临床治疗方面进展缓慢，主要原因是目前单克隆抗

体大多是鼠源性的，而鼠源单抗应用于人体治疗时存在诸多问题：鼠源单抗在人体中常不能

有效激活补体和Fc受体相关的效应系统；被人体免疫系统所识别，产生人抗鼠抗体(HAMA)

反应；且在人体循环系统中很快被清除。因此，在保持对特异抗原表位的高亲和力的基础上

人源化和全人化的改造，减少异源抗体的免疫原性成为单抗研究的重点。此外，鼠单抗的生

产成本较高，难于大规模普及应用。而人-人杂交瘤技术目前进展缓慢，即使研制成功，仍

存在杂交瘤细胞体外传代不稳定，产量不高及抗体亲合力低等缺陷。

应用基因工程技术来改造现有优良的鼠单抗的基因，减少抗体中的鼠源成分，尽量保留

原有抗体的特异性。基因工程抗体具有许多优点：经过基因工程技术的改造，可以最大程度

降低抗体的鼠源性，降低甚至消除人体对抗体的排斥反应；基因工程抗体的分子较小，穿透

力强，更易到达病灶的核心部位；可以根据治疗的需要，制备多种用途的新型抗体；可以采

用原核细胞、真核细胞或植物等多种表达系统大量生产抗体分子，成本大大降低。

参考文献：

1.冯仁青等,现代抗体技术及其应用.2007:北京大学出版社.262.

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