在治疗性抗体领域,“降低免疫原性” 始终是研发的核心追求 —— 人源化抗体虽通过框架区改造将鼠源序列占比降至 5% 以下(如阿达木单抗),但临床数据显示仍有 3.2% 患者产生抗药抗体(ADA),导致药物清除率提升 50%、疗效衰减。而全人源抗体凭借 100% 人类基因序列,将 ADA 发生率压至 0.5% 以下(如地诺单抗),5 年随访中持续有效率比人源化抗体组高出 28%。这种优势使其成为重大疾病治疗的 “主力选手”:目前 FDA 批准的 9 款全人源抗体覆盖自身免疫病、肿瘤、骨质疏松等领域,其中阿达木单抗连续 8 年蝉联全球药王,2021 年销售额突破 200 亿美元,占全人源抗体市场 62% 的份额。
全人源抗体的崛起,离不开抗体库技术、转基因 / 转染色体小鼠技术的迭代支撑。从 1994 年人 Ig 基因首次在小鼠体内功能性表达,到 2020 年 CHO 细胞产量突破 10g/L、成本降低 70%,每一次技术突破都推动其向 “更安全、更高效、更普惠” 迈进。本文聚焦三大核心抗体库技术,解析全人源抗体制备的底层逻辑与技术优势。
一、噬菌体抗体库技术:高通量筛选的 “经典标杆”
噬菌体抗体库技术是全人源抗体制备的 “开山之作”,通过将抗体片段与噬菌体外壳蛋白融合,实现 “基因型 - 表型直接耦联”,从海量文库中快速筛选高亲和力抗体,至今仍是工业界初筛的核心工具。
1. 核心原理:噬菌体 “携带” 抗体的筛选逻辑
其核心是构建 “抗体片段 - 噬菌体外壳蛋白” 融合载体:将抗体可变区基因(VH/VL)与 M13 噬菌体的 pIII 蛋白基因融合,噬菌体组装时,抗体片段(如 scFv、Fab)会随 pIII 蛋白呈现在颗粒表面;同时,噬菌体内部携带编码该抗体的 DNA,实现 “展示的抗体 - 携带的基因” 一一对应。筛选时通过 “结合 - 洗涤 - 洗脱 - 扩增” 四步循环:将噬菌体文库与固相化抗原孵育,未结合的噬菌体被洗脱,高亲和力噬菌体通过酸解或竞争性抗原释放后,感染大肠杆菌扩增,经 3-5 轮富集即可获得目标抗体。
2. 技术优势:高容量与低成本的 “平衡之选”
- 库容量领先:可构建 10¹⁰-10¹¹ 克隆的文库,远超酵母展示(10⁸克隆),能覆盖稀有抗体序列,尤其适合筛选低免疫原性的全人源抗体;
- 筛选效率高:每轮筛选仅需数小时至 1 天,从文库构建到获得阳性克隆仅需 2-3 周,大幅缩短研发周期;
- 成本可控:依赖大肠杆菌培养,无需复杂真核细胞体系,操作简单且耗材成本低,适合大规模初筛。
二、酵母抗体库技术:真核折叠与精准分选的 “进阶方案”
酵母抗体库技术弥补了噬菌体原核系统的短板 —— 以酿酒酵母为宿主,凭借真核表达系统实现抗体的正确折叠与修饰,同时结合流式细胞术(FACS)实现 “多参数精准分选”,成为全人源抗体优化的关键工具。
1. 核心原理:酵母细胞壁上的 “抗体展示台”
通过将抗体片段(scFv、Fab)与酵母细胞壁蛋白 Aga2p 融合,Aga2p 再通过二硫键与锚定在细胞壁的 Aga1p 结合,使抗体片段稳定展示在细胞表面,每个酵母细胞仅展示一种抗体变体。筛选时用荧光标记的抗原与酵母孵育,结合 FACS 分选高荧光信号的细胞 —— 可同时检测 “抗体表达量” 与 “抗原结合力”,避免筛选到表达量低或亲和力弱的克隆;经 2-4 轮分选后,扩增阳性克隆并验证功能。
2. 技术优势:真核修饰与功能筛选的 “双重保障”
- 折叠正确性高:酵母内质网可催化二硫键形成,支持部分糖基化修饰,避免原核系统中抗体错误折叠导致的活性丢失,尤其适合含复杂结构的全人源抗体(如双抗片段);
- 分选精度高:FACS 支持多参数筛选(如亲和力、pH 敏感性、稳定性),可直接筛选出符合临床需求的功能抗体,减少后续验证工作量;
- 可体外进化:结合易错 PCR 等诱变技术,可在酵母库中实现抗体的定向进化,快速提升亲和力(如将 nM 级亲和力优化至 pM 级)。
三、核糖体展示技术:无细胞系统的 “灵活创新者”
核糖体展示技术是唯一无需活细胞的体外展示系统,通过构建 “mRNA - 核糖体 - 抗体” 三元复合物,突破宿主细胞限制,成为全人源抗体快速进化与超大文库筛选的 “新锐力量”。
1. 核心原理:体外翻译中的 “基因 - 蛋白关联”
在无细胞翻译系统(如兔网织红细胞裂解液)中,抗体基因的 mRNA 被翻译为蛋白质,但通过设计缺乏终止密码子或添加嘌呤霉素,使新生抗体链无法脱离核糖体,形成稳定的三元复合物 —— 复合物中抗体的功能由其 mRNA 编码,筛选到目标抗体后,可直接提取 mRNA 逆转录为 DNA,实现基因回收。筛选流程与噬菌体类似,但无需细菌感染步骤,每轮筛选仅需数小时。
2. 技术优势:无限制与高灵活的 “突破者”
- 库容量无上限:无需考虑细胞转化效率,库容量可达 10¹²-10¹⁴克隆,适合筛选极稀有抗体序列;
- 进化效率高:可直接在体外通过 DNA shuffling、易错 PCR 引入突变,结合多轮筛选实现抗体的快速迭代优化,比酵母进化周期缩短 50%;
- 无宿主毒性:可展示对细胞有毒性的抗体片段(如强效杀伤性抗体),避免宿主细胞筛选中的 “毒性排斥” 问题。
总结:全人源抗体技术的未来方向
从噬菌体的高通量初筛,到酵母的真核优化,再到核糖体的体外进化,三大技术形成 “初筛 - 优化 - 创新” 的完整链条。未来,随着 AI 辅助抗体设计(预测最优可变区序列)、CHO 细胞高密度培养(产量突破 20g/L)等技术的融合,全人源抗体将向 “多功能化”(如双抗、ADC 偶联)、“适应症拓展”(如神经系统疾病、罕见病)方向发展,进一步扩大治疗边界。
泰克生物提供全人源抗体制备全流程技术支持,涵盖噬菌体 / 酵母 / 核糖体抗体库构建、高亲和力克隆筛选及功能验证,助力低免疫原性抗体药物研发。