抗獨(dú)特型抗體研究進(jìn)展

1、抗獨(dú)特型抗體研究進(jìn)展作者：黃魁英，董加喜，楊礎(chǔ)華，石笛，劉振宇（ 廣州市微生物研究所，廣東廣州 510663）  收錄：中華論文網(wǎng)（）.減小字體 增大字體    【摘要】抗獨(dú)特型抗體是針對抗體可變區(qū)的抗原決定簇(獨(dú)特型)產(chǎn)生的特異性抗體，其中Ab2是初始抗原在體內(nèi)的“內(nèi)映像”(intemal image)，由于可模擬初始抗原而應(yīng)用于很多領(lǐng)域?？躬?dú)特型抗體可作為新一代免疫制劑，用以彌補(bǔ)現(xiàn)有疫苗的不足；抗獨(dú)特型抗體可作為替代抗原用于免疫分析；同時(shí)對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望?！娟P(guān)鍵詞】抗獨(dú)特型抗體；抗獨(dú)特型抗體疫苗；免疫分析獨(dú)特位是指抗體分子V區(qū)的單個(gè)抗原決定簇，

2、其中可為可變區(qū)，也可為骨架區(qū)；獨(dú)特型是指一個(gè)抗體分子VH-VL抗原決定簇的總和，是Oudin等1963年分別于兔及人體中發(fā)現(xiàn)的1。1974年，丹麥免疫學(xué)家Jerne（杰尼）根據(jù)現(xiàn)代免疫分子學(xué)對抗體分子獨(dú)特型的認(rèn)識，在Burnet（伯奈特）“克隆選擇學(xué)說”的基礎(chǔ)上提出了著名的獨(dú)特型一抗獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)學(xué)說，該學(xué)說可以概括為獨(dú)特型抗體(Ab1)可以產(chǎn)生特異性的抗抗體(Ab2)，而Ab2又可以隨之產(chǎn)生Ab3，乃至抗體Ab4,抗體Ab5，從而形成了一個(gè)相互制約的、相互連鎖的、處于動(dòng)態(tài)平衡的、閉合型的、多層次級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)是獨(dú)特型和抗獨(dú)特型。所以獨(dú)特型抗體(idiotype, Id)不同

3、于一般的抗原，它具有自身免疫原性2，而抗獨(dú)特型抗體(anti-idiotypic antibody, Anti-Id )是指針對抗體的獨(dú)特型產(chǎn)生的抗體。近年來，抗獨(dú)特型抗體應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。在目前的免疫技術(shù)中,抗獨(dú)特型抗體的研制是一種可行的免疫原替代技術(shù)。本文綜述了抗獨(dú)特型抗體的分類、制備和在免疫學(xué)上的應(yīng)用，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。1抗獨(dú)特型抗體的分類Bona等（1984）根據(jù)Id與Anti-Id的血清學(xué)反應(yīng)和Anti-Id的功能，將Anti-Id分為Ab2、Ab2、Ab2、Ab2四種類型。（1）Ab2 屬半抗原非抑制性(hapten-nonlnhibitable)的Ab2，是Ab1中遠(yuǎn)離

4、抗原結(jié)合部位的獨(dú)特型決定基產(chǎn)生的抗體。它能識別Abl上與骨架結(jié)構(gòu)相關(guān)的獨(dú)特位，由于這種獨(dú)特位在Abl的配位之外，它與Ab1的結(jié)合不影響Ab1再與產(chǎn)生Ab1的抗原結(jié)合。Ab2具有調(diào)節(jié)作用,促進(jìn)或抑制Ab1克隆。（2）Ab2 也屬半抗原抑制性的Ab2，又名同位抗體(homobody)，但它不是抗原的內(nèi)映象，同系機(jī)體產(chǎn)生的往往為Ab2。它能抑制始動(dòng)抗原表位與Abl上補(bǔ)位的結(jié)合，這可能是Ab2可識別Abl分子上與抗原互補(bǔ)位相關(guān)的決定簇或互補(bǔ)決定位，兩者結(jié)合后引起了三維結(jié)構(gòu)的改變，從而妨礙了Abl與始動(dòng)抗原定位的結(jié)合；Ab2也具有調(diào)節(jié)作用,可促進(jìn)或抑制帶有相應(yīng)Id克隆細(xì)胞增殖。 （3）Ab2又稱外位抗體

5、（epibody），是一類比較少見的雙特異性Ab2，與風(fēng)濕病樣因子(RF)有關(guān)，后者見于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和自身免疫病。它是由遠(yuǎn)離和位于抗原結(jié)合部位的獨(dú)特型決定基共同產(chǎn)生的抗體,因此它具有雙重功能,它既可以和Ab1的Fab片段結(jié)合也可以和Ab1的Fc片段結(jié)合。它能識別Ab1骨架區(qū)上的抗原決定簇，同時(shí)也能識別抗原上具有交叉反應(yīng)結(jié)構(gòu)的表位。這種抗獨(dú)特型抗體對于自身免疫性疾病的研究可能具有意義。（4）Ab2 屬半抗原抑制性(hapten-lnhibitable)的Ab2，這類Anti-Id識別的獨(dú)特型決定位在抗原性上與半抗原相似，因而能代替半抗原刺激Ab1的產(chǎn)生，但也能完全阻抑半抗原與Ab1的結(jié)合，被認(rèn)為

6、是外部抗原在機(jī)體免疫系統(tǒng)中的“內(nèi)映像”。 Ab2具有如下特點(diǎn)：（1）能特異性與不同種屬個(gè)體產(chǎn)生的Ab1反應(yīng)；（2）能特異性與不同類抗體Ab1反應(yīng)；（3）Ab2與抗原能競爭性地結(jié)合Ab1，二者之間存在競爭性抑制作用；（4）能誘導(dǎo)種屬個(gè)體產(chǎn)生特異性免疫應(yīng)答。以上特點(diǎn)使得Ab2引起了人們的極大興趣，利用它可以研制出抗獨(dú)特型疫苗，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，并且與某些自身免疫病的發(fā)病有關(guān)。2抗獨(dú)特型抗體的制備 目前，針對Anti-Id制備方法的劃分主要有三種，一是根據(jù)抗獨(dú)特型抗體的制備過程，主要分為兩類：一步免疫法和二步免疫法。二是根據(jù)免疫學(xué)上抗體的類型，主要分為多克隆Anti-Id技術(shù)、單克隆Anti-Id

7、技術(shù)和抗體庫技術(shù)；第三類劃分方法將抗獨(dú)特型抗體的制備分為細(xì)胞工程和基因工程兩種方法。這三種方法劃分角度不同，但歸屬到抗獨(dú)特型抗體是大同小異。本文采用第二種方法對Ab2的制備方法進(jìn)行分析。2.1多克隆Anti-Id技術(shù)此方法根據(jù)免疫網(wǎng)絡(luò)理論，抗原誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生Ab1，Ab1又能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生Anti-Id。因?yàn)閼?yīng)用抗原一次免疫就能制得Anti-Id，有些研究者稱其為一次免疫法。這種利用多克隆抗體技術(shù)制備Anti-Id的方法制備簡單，費(fèi)用少，缺點(diǎn)是Anti-Id含量不高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，Anti-Id僅占抗血清免疫球蛋白的10%3，且各次制備的Anti-Id之間的免疫化學(xué)性質(zhì)沒有均一性，后期的純化工作也較為繁

8、瑣。2.2.單克隆Anti-Id技術(shù)此方法首先利用抗原免疫動(dòng)物制備Ab1，然后采用雜交瘤細(xì)胞融合技術(shù)制備Ab1，作為免疫原免疫另外的動(dòng)物制備Ab2。因?yàn)榻?jīng)過抗原動(dòng)物Ab1動(dòng)物Ab2兩次免疫，有些研究者也稱其二步免疫法。該方法前期Ab1的制備過程, Fab或F (ab)2片段制備、分離、純化過程較為復(fù)雜,費(fèi)用較高,但一旦制備成功,則可一勞永逸的簡單獲取足夠量的抗體,所以具有更高的實(shí)用性。2.3抗體庫技術(shù)采用噬菌體展示技術(shù)建立重組噬菌體抗體ScFv文庫，以初始抗原的單克隆抗體從ScFv文庫篩選出所需Anti-Id。噬菌體展示技術(shù)具有簡便、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，避免了利用雜交瘤技術(shù)制備該抗體周期長，尤其

9、是存在鼠源性蛋白反應(yīng)的問題。3抗獨(dú)特型抗體的應(yīng)用3.1在免疫疫苗研究中的應(yīng)用隨著免疫學(xué)的不斷發(fā)展，人類在免疫制劑研究方面，取得了不少成就。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是滅活疫苗和減毒活疫苗，但兩者在生產(chǎn)實(shí)際中均存在著有的免疫效果不確實(shí)、非特異性反應(yīng)強(qiáng)、保護(hù)期短等缺點(diǎn)4。抗獨(dú)特型抗體作為抗原的模擬物，可代替病原體，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗病原體的特異性免疫應(yīng)5，即所謂抗獨(dú)特型疫苗，可以作為新一代免疫疫苗，用以彌補(bǔ)現(xiàn)有疫苗的不足。迄今為止，抗獨(dú)特型疫苗主要應(yīng)用于腫瘤免疫方面?？躬?dú)特型抗體疫苗基于免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說，抗原可刺激機(jī)體產(chǎn)生Ab1，Ab1上的獨(dú)特型又可刺激機(jī)體產(chǎn)生一系列的Ab2，Ab2中能有效模擬外源抗原的Ab

10、2，可結(jié)合Ab1的互補(bǔ)位，引起特異性的、與正?？乖嗨频拿庖邞?yīng)答，Ab2又可誘導(dǎo)產(chǎn)生Ab3，從而構(gòu)成對原始抗原反應(yīng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用抗獨(dú)特型抗體疫苗激活抗腫瘤免疫是治療腫瘤的有效途徑之一。目前，抗獨(dú)特型疫苗主要有Ab1、Ab2、單鏈抗體(singlechainfragmentvariable，scFv)疫苗、微抗體四種。（1）Ab1疫苗：該疫苗可誘導(dǎo)獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)次聯(lián)反應(yīng)，具有以下特點(diǎn)（1）容易獲得大量免疫原，比較安全；（2）能打破機(jī)體對腫瘤抗原的免疫耐受；（3）相對于Ab2疫苗，直接使用Ab1疫苗比較經(jīng)濟(jì)；（4）Abl可誘導(dǎo)產(chǎn)生多克隆的Ab2，多克隆Ab2可誘導(dǎo)較強(qiáng)的Ab3反應(yīng)；（5）Abl疫苗可

11、間接激活一系列宿主免疫效應(yīng)功能以摧毀腫瘤細(xì)胞，這些效應(yīng)機(jī)制包括抗體依賴性細(xì)胞毒性(ADCC)和補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(CDC)。（2）Ab2疫苗：1981年，Nisonoff等提出了Ab2可作為抗傳染病疫苗的構(gòu)想。具有抗原“內(nèi)映象”的Ab2可作為替代抗原制備疫苗。Ab2具有以下特點(diǎn)：（1）不含傳染性病原體，可避免死疫苗或減毒活疫苗中殘留的活病原體或毒力返強(qiáng)；（2）可利用單克隆抗體技術(shù)，解決某些病原體或抗原來源不足問題；（3）可避免基因工程技術(shù)或合成肽技術(shù)制備抗原發(fā)生的構(gòu)型缺陷問題；（4）能刺激處于靜止階段的T、B細(xì)胞進(jìn)行反應(yīng)，在預(yù)防新生期的某些感染特別有意義；（5）能刺激細(xì)胞介導(dǎo)的免疫，這在病毒感

12、染中十分重要；（6）還可模擬不能用重組技術(shù)或多肽合成技術(shù)制備的許多細(xì)菌和寄生蟲的碳水化合物或脂類保護(hù)性抗原。目前多個(gè)系列的抗獨(dú)特型抗體用于模擬不同的人腫瘤相關(guān)抗原已經(jīng)制備成功，并得到驗(yàn)證能在鼠、兔及猴體內(nèi)引起特異性抗腫瘤免疫應(yīng)答6。（3）單鏈抗體(scFv)疫苗：由于單克隆抗體分子較大，免疫原性較弱，組織穿透力弱，且多為鼠源性，易引發(fā)人免疫系統(tǒng)產(chǎn)生人抗鼠抗體(HAMA)反應(yīng)，無法反復(fù)使用，因此抗體分子小型化和人源化是單克隆抗體治療的發(fā)展方向。目前國外已開始研究噬菌體抗體技術(shù)、嵌合抗體技術(shù)、基因工程抗體技術(shù)以解決人源化抗體問題。而國內(nèi)目前報(bào)道的人源化方法主要有嵌合、表面重塑(resurfacin

13、g)、重構(gòu)(reshaping)以及鏈替換(chain shuffling)7。然而，目前較多應(yīng)用的是scFv，單鏈抗體是抗體重鏈和輕鏈的可變區(qū)(V和V)通過連接肽(約l5-25個(gè)氨基酸)連接而成的重組蛋白，它是抗體與抗原結(jié)合的最小單位，其分子大小僅為完整抗體的1/6。近年來，隨著對單鏈可變區(qū)抗體研究的不斷深入，以單鏈可變區(qū)抗體形式的抗獨(dú)特型疫苗(scFv)的研究成果已應(yīng)用于預(yù)防和治療多種疾病。在抗鏈球菌的研究中，AidScFv被認(rèn)為是一種新的重要的免疫原，不需要添加任何佐劑，產(chǎn)生的抗體量大于抗原基因疫苗產(chǎn)生的抗體量8。（4）微抗體疫苗：目前，Ab1、Ab2和scFv用作腫瘤疫苗已經(jīng)取得了很大

14、進(jìn)展，但用于臨床仍存在一些問題。比如：應(yīng)用的Ab1和Ab2多為鼠源性，反復(fù)應(yīng)用容易引起人抗鼠抗體反應(yīng)；scFv的應(yīng)用又存在穩(wěn)定性不夠，親和力大多下降（由于缺乏Fc段），半衰期短，很快從血液中被清除掉，從而影響到達(dá)腫瘤部位的抗體濃度等等缺陷。研究人員將scFv與帶有鉸鏈區(qū)(hinge)的人免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)CH3融合，構(gòu)建并表達(dá)了微抗體，微抗體是中等分子量大小的蛋白，在體內(nèi)的代謝較慢，可以有效地到達(dá)腫瘤部位，并起到誘發(fā)免疫反應(yīng)和殺傷腫瘤的目的。由于微抗體特殊的分子結(jié)構(gòu)，增加了抗原的表面積，并改變了抗原的活性基因構(gòu)型，從而增強(qiáng)了它的免疫原性，所以在其用作疫苗時(shí)可不需佐劑9。3.2在免疫檢測中的應(yīng)

15、用Ab2是由位于Ab1的抗原結(jié)合位點(diǎn)的獨(dú)特型決定簇產(chǎn)生的抗體，即獨(dú)特型抗原決定簇和抗原的結(jié)合部位相同，它與Ab1結(jié)合后可以完全阻止Ab1再與產(chǎn)生Ab1的抗原結(jié)合。根據(jù)抗原抗體在空間構(gòu)象上互補(bǔ)的特點(diǎn)，既然 Ab2能夠與 Ab1 的抗原結(jié)合部位結(jié)合，那么 Ab2在空間構(gòu)象上就與產(chǎn)生 Ab1 的抗原具有類似性，即 Ab2中存在所謂的抗原內(nèi)影像(internal image)，因此，Ab2可以替代抗原應(yīng)用于很多領(lǐng)域。Ab2作為替代抗原可用于免疫分析，這與抗獨(dú)特型抗體作為疫苗所依據(jù)的結(jié)構(gòu)原理是一致的?？乖桥R床免疫學(xué)診斷中最為關(guān)鍵的試劑，但由于某些天然抗原的自然含量極少，或者由于必要的純化抗原成分的提取

16、極其困難等種種原因，從而難以獲得必要的天然抗原10,11。例如:人體囊蟲病免疫診斷中所需的囊蟲天然抗原的獲取及純化制備，相當(dāng)困難;在腫瘤的診斷、預(yù)防及治療中，有非常重要作用的天然腫瘤相關(guān)抗原，只能從相應(yīng)的腫瘤患者體內(nèi)獲取，這決不可能滿足實(shí)驗(yàn)和臨床工作的實(shí)際需要，而且還涉及到倫理問題?；蛑亟M工程技術(shù)的誕生，使得任何已知多肽或蛋白的人工合成和生產(chǎn)化都成為并不困難的事情，從而極大地促進(jìn)了上述問題的解決。然而在現(xiàn)階段，基因重組工程只是立足于單鏈低級結(jié)構(gòu)水平上的肽鏈或蛋白的生產(chǎn)，而對于那些由兩條以上肽鏈形成的復(fù)雜抗原決定簇以及相當(dāng)普遍的多糖成分的抗原決定簇來說，基因重組工程技術(shù)就顯得無能為力了。20世

17、紀(jì)80年代，已經(jīng)有報(bào)道證明人工生產(chǎn)雙肽鏈以上復(fù)雜抗原決定簇以及多糖抗原決定簇的唯一方法，就是抗獨(dú)特型抗體的制備12,13,14?？躬?dú)特型抗體作為替代抗原用于免疫檢測領(lǐng)域也主要是用來代替有毒有害的免疫抗原。在食品安全領(lǐng)域中常常要檢測各種食品中含有的有害物質(zhì)，比如河魨魚中帶有的河豚毒素，花生中污染的黃曲霉毒素等等，檢測這些有害物質(zhì)用到的毒素標(biāo)準(zhǔn)品，對試驗(yàn)操作人員存在安全隱患，而且目前毒素標(biāo)準(zhǔn)品主要來源于國外，不僅價(jià)格昂貴而且受到國外生產(chǎn)商的限制，一些毒素還屬于生物戰(zhàn)劑，遭到國際禁運(yùn)。而制備出各種毒素的抗獨(dú)特型抗體則可以替代毒素標(biāo)準(zhǔn)品，既能檢測食品中有害物質(zhì)保障實(shí)驗(yàn)操作人員安全，又能解決毒素標(biāo)準(zhǔn)品來

18、源困難的問題?？躬?dú)特型抗體替代抗原作為診斷試劑,一直不太引人注意。但可以克服與危險(xiǎn)病原接觸, 特別是單克隆技術(shù)的應(yīng)用,使得診斷抗原易于純化、標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)抗原難以大量獲得或抗原難以用酶和同位素標(biāo)記時(shí),以抗獨(dú)特型抗體代替更為合適，特別適用于血清學(xué)診斷。抗獨(dú)特型抗體應(yīng)用于模擬HBV和日本血吸蟲的相關(guān)抗原,在疾病的診斷上已顯示出與原抗原相似的敏感性和特異性。以抗獨(dú)特型抗體(Ab2)替代抗原在檢測人體內(nèi)血吸蟲的抗體中已得到了較好的應(yīng)用。4展望自從1974年N.K Jerne提出免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說以來，對抗獨(dú)特型抗體的研究就成為生物技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，無論是理論研究或應(yīng)用研究，各國科學(xué)家都十分活躍

19、，具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。抗獨(dú)特型抗體的提出，給一些疾病的預(yù)防和治療提供了新的思路。從首次提出它可被開發(fā)為疫苗制劑至今，經(jīng)過將近30年(Nisonoff等，1981)的發(fā)展，以免疫治療為代表的生物治療已成為繼手術(shù)治療、放療、化療后腫瘤治療的第四種模式，給患者帶來希望，大多數(shù)臨床資料顯示部分患者的存活期有所延長或腫瘤有消退的趨勢。然而用抗獨(dú)特型抗體疫苗治療腫瘤仍處于研究階段，臨床研究資料有限，通過人們對抗獨(dú)特型抗體疫苗的進(jìn)一步研究和改造，其必將成為一種有效治療腫瘤的方法。參考文獻(xiàn)1Kunkel H G, Mannik M, Williams R C. Individual antigeni

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