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抗体药物研发中免疫原性难题目前是如何解决的?
来源:医药速览
抗体药物一直在癌症、自身免疫疾病、传染病等重大疾病的治疗中发挥重要作用。然而,抗体药物有一个致命性弱点就是免疫原性。我们知道,免疫原性是指外源性蛋白(如抗体药物)引发机体免疫应答的能力。人体将治疗性抗体误判为“入侵者”并发动攻击,轻则降低药效,重则引发致命风险。即使是高度人源化的抗体,仍可能被人体免疫系统识别为“外来入侵者”,从而触发免疫反应,导致药物中和、疗效下降,甚至产生严重的不良反应。
那么,抗体药物的免疫原性究竟源自何处?它如何影响药效?目前有哪些办法?今天,我们就来探讨一下抗体药物的免疫原性。
图1 免疫原性反应的发生机制
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免疫原性:出师未捷身先死
1. 免疫原性难在哪?
在人体免疫系统看来,任何非己的分子都有可能被视为威胁并引发机体免疫反应。抗体药物虽然设计成类似人体自身的抗体,但其来源、修饰、结构等因素可能仍然暴露出“外来者”的特征。当患者体内产生抗药抗体(Anti-Drug Antibodies, ADAs)时,这些抗体可能会直接中和抗体药物,从而直接降低其疗效;也可能会加速抗体清除,缩短半衰期,使抗体药效不稳定;更严重的会引发免疫过敏反应,如过敏性休克或细胞因子风暴,威胁患者生命。这里面比较有名的就是TGN1412事件----2006年英国伦敦6名健康志愿者在注射实验性CD28超级激动剂抗体TGN1412后,短短90分钟内就出现全身器官衰竭,最终靠重症监护才捡回性命。
免疫原性问题不仅影响药效和安全性,还可能导致药物审批受阻,增加研发成本。因此,它是抗体药物研发过程中必须解决的核心难题之一。
2. 免疫原性是谁暴露了“破绽”?
其实免疫原性的形成是多因素作用的结果,主要包括:
(1)抗体结构因素:①非人源性序列:鼠源或嵌合抗体更容易被免疫系统识别。②异常糖基化:糖基修饰的改变可能引发免疫应答。③聚集体形成:抗体聚集会增强抗原呈递,引发免疫反应。
(2)药物生产因素:①细胞表达系统:不同宿主细胞可能带来不同的翻译后修饰,影响免疫原性。②制剂稳定性:抗体在制剂中可能发生降解或修饰,暴露免疫表位。
(3)患者相关因素:①个体基因差异:不同患者的HLA(人类白细胞抗原)基因型影响抗体的免疫原性。②基础免疫状态:免疫系统活跃的患者更易产生ADAs。
那么,有了问题,目前是如何解决这个问题的呢?
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目前降低免疫原性的策略
1. 人源化改造:让抗体更像自己的抗体
最开始的抗体药物多为鼠源的,免疫原性极高,为了解决这个问题于是开发了人源化策略,改造的方法主要有:
①嵌合抗体(Chimeric Antibody):将鼠源抗体的可变区(VH、VL)移植到人IgG框架上,如英夫利昔单抗。
②CDR移植(Complementarity-Determining Region Grafting):仅保留鼠源抗体的CDR区域,其他部分换成人抗体,如曲妥珠单抗。
③全人抗体(Fully Human Antibody):通过转基因小鼠或噬菌体展示技术,直接筛选全人抗体,如阿达木单抗。
2. 免疫原性预测与优化
(1)计算模拟技术:主要包括T细胞表位预测和结构建模:使用计算工具(如NetMHCIIpan)分析抗体是否包含可被HLA呈递的T细胞表位。预测抗体的表面结构,改造易被免疫系统识别的区域。
(2)体外实验验证:可以用HLA-T细胞共培养实验来检测抗体是否能诱导T细胞活化。
3. 工程修饰:比如去除T细胞表位来减少免疫原性表位;或者优化糖基化修饰:使用CHO-K1等特定细胞系生产更接近人体抗体的糖型。也有优化抗体稳定性,减少聚集体形成,从而减少免疫系统激活。
4. 免疫耐受诱导:先使用低剂量抗体,使免疫系统逐渐耐受,再逐步增加剂量。
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未来展望:聚焦AI+合成生物学
正如昨天的推文中说到,拥抱AI就是拥抱生物医药的未来,随着新技术AI和合成生物学的发展,抗体免疫原性也会有进一步的技术突破,比如:
① AI驱动的免疫原性预测:深度学习算法可以分析大规模HLA数据,提高免疫原性预测的精准度。
② 智能抗体设计:AI辅助蛋白工程优化抗体序列,规避高免疫原性表位。
③ 合成生物学打造“免疫隐形”抗体:通过精准基因编辑,设计更接近人体自身抗体的药物。
随着新技术的不断涌现,免疫原性问题将不再成为抗体药物研发的主要瓶颈!!!