什么是单克隆抗体

作者：中国科学院微生物研究所 

王奇慧 项目研究员

什么是单克隆抗体？

抗体(antibody)是一种通过效应B细胞（浆细胞）分泌，用来鉴别和清除外源物质如细菌、病毒等的一种“Y”形免疫球蛋白。

通常，天然抗体具有2条较长、相对分子量较大的重链（H链），以及2条较短、相对分子量较小的轻链（L链）。链间由二硫键和非共价键连接形成一个的单体分子。

按照生物学特征，整个抗体可进一步分为恒定区（C区）和可变区（V区）两部分。

由于自然界中存在各种各样的病原体，而这些病原体的表面又存在诸多不同的蛋白质，抗体要识别它们，其“Y”形结构的两端部分（也就是其可变区）也相应是千变万化的，从而形成各种各样的抗体。

其中，在可变区内有一小部分区域的氨基酸序列十分容易发生变异，称之为高变区。高变区的氨基酸序列就决定了该抗体结合相应抗原的特异性。

抗体结合抗原示意图

通常，外界的病原体拥有一个复杂的蛋白质结构，其表面存在有各种各的蛋白质，即抗原表位。如上文所说，当机体接受病原体的刺激后，体内的免疫系统就会被激活。

随后，免疫系统针对病原体的不同蛋白质结构，经抗原呈递细胞传递其抗原信息，在T淋巴细胞协同下，B淋巴细胞的基因组经过一系列重组和突变后分化为浆细胞，从而分泌能特异性结合抗原蛋白的抗体。而单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）就是指由单一B细胞（其基因仅能编码一种抗体）克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。

1975年，Kohler等首次通过杂交瘤技术成功获得了具有抗原特异性的鼠源性单克隆抗体，从而开启了单克隆抗体开发的新纪元。

随后，单克隆抗体的发展经历了：鼠源性单克隆抗体、嵌合性单克隆抗体、人源化单克隆抗体和全人源单克隆抗体等四个阶段。

鼠源性抗体在临床应用方面存在诸多缺陷，当应用至人体时，由于其来源于小鼠，具有免疫原性，会激活人体免疫系统，从而生成人抗鼠抗体，引发免疫损伤。而随着单克隆抗体人源化以及全人源单克隆抗体的发展，成功地避免了之前人体免疫系统对鼠源性抗体产生的人抗鼠抗体反应。

目前，单克隆抗体已广泛地应用于传染病、肿瘤以及自身免疫性疾病等领域的治疗之中，并显示出不错的治疗效果和广阔的应用前景。

在抗病毒领域，单克隆抗体主要通过：抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Antibody-dependent cell mediated cytotoxic, ADCC）、补体依赖性细胞毒作用（Complement-dependent cytotoxicity, CDC）以及抑制病毒与细胞受体的结合从而阻止其侵入细胞等作用来治疗病毒感染。

同时，目前的研究也开发出了诸如：多价和多特异性单克隆抗体、单克隆抗体组合疗法以及利用抗体工程技术构建抗体小分子片段等方法，从而为了获得有效的免疫预防与治疗作用。

抗体介导的免疫效应

单克隆抗体治疗新冠肺炎

使用恢复期或免疫后人或动物的血清，用来预防和控制感染的免疫治疗方法称之为“被动免疫”。在此次的新冠肺炎疫情中，一种利用康复者血浆治疗新冠肺炎的方法进入了大众的视野。

根据《新冠肺炎康复者恢复期血浆临床治疗方案（试行第二版）》中指出，由康复者捐献的含高效价新冠病毒特异性抗体的血浆，经过病毒灭活处理，并对抗新冠病毒中和抗体、多重病原微生物检测后制备成新冠特免血浆制品。在多名新冠肺炎危重患者的治疗中，血浆抗体的治疗效果显著。

不过，使用血浆治疗也存在一些不足之处，比如：血浆中的大部分抗体缺乏抗病毒效应，除真正起作用的IgG抗体外，还包含许多非中和抗体成分。

此外，使用血浆制品有一定风险，因此也规定康复者捐献血浆需距首发症状时间不少于3周，并且血浆需要经过纯化处理和安全性检测。这就造成了，血浆制品批次之间差异大、免疫供体（血浆捐献者）不足等问题。

而利用最新技术，将恢复期病人产生特异性抗体的记忆B细胞进行抗体基因克隆后，获得的单克隆抗体不仅能解决供应问题，其安全性也相对更高。目前，实验室利用单个B细胞抗体制备技术来制备全人源抗体的基本原理大致为：

1、从康复患者体内抽取外周血，获得外周血单核细胞（PBMC）；

2、将细胞分至盛有适量细胞裂解液、RNA 酶抑制剂的适当容器中，以此为模板进行反转录 PCR扩增抗体基因序列。并进一步分析评价插入、缺失和突变情况；

3、将抗体基因片段连接至原核或真核载体内，在相应的系统中表达、纯化得到全人源抗体；

4、用目的抗原筛选和鉴定抗体的特异性、亲和力等生物学特性，最终获得能有效抗病毒的单克隆抗体。

抗体筛选与分离流程

如果说，疫苗是御病毒于体外的“万里长城”，那单克隆抗体就是辅助人体围歼病毒的“尖兵利器”。

近年来，中国的科学家们利用以上技术，先后分离和鉴定出了诸多治疗病原微生物感染的单克隆中和抗体，为国内外的传染病疫情防控做出了突出的贡献。

尤其是，此前两次由冠状病毒引发的疫情：严重急性呼吸合征（SARS）和中东呼吸综合征（MERS），也都筛选出了特异性的治疗性单克隆抗体。这些也都为此次新冠病毒抗体的研发提供了宝贵的经验与平台。