單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


前段時間,全國在抗擊COVID-19疫情的時候,我們從新聞裡看到很多康復者在捐獻血漿,用來治療其他病人。那麼,血漿裡到底是什麼東西能夠治療新型冠狀病毒感染?

抗體,是其中關鍵所在。


單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

抗體是指機體在抗原的刺激下產生的具有保護作用的蛋白質。由B細胞分泌,識別和中和外來生物或抗原。

抗體包含兩條重鏈和兩條輕鏈,可分為可變區和恆定區。抗體的可變區決定了抗體的特異性。也就是說抗體能不能識別新型冠狀病毒就由可變區決定。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


新型冠狀病毒就相當於是外來生物,它感染人體後,刺激機體的B細胞,B細胞分泌抗體到血液中,來到病毒感染的區域,對抗病毒。病人康復後,血液中的抗體就可以用來治療其他病人了。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

抗體結合冠狀病毒示意圖(圖片來源於網絡)

不過,由於新冠病毒有多重抗原表位,可以刺激不同的B細胞產生不同效果的抗體。有些非中和抗體結合新冠病毒後反而有利於病毒進入到巨噬細胞內,這不利於人體清除病毒。

這也是捐獻血漿治療病人並沒有推廣的原因之一。因此使用特異性強、結構均一的單克隆抗體就非常有必要。

什麼是單克隆抗體?


單克隆抗體又被人稱作“生物導彈”,這是對單克隆抗體的一種形象化說法,因為它能像導彈那樣準確地擊中目標。

如果能選出一個製造一種專一抗體的漿細胞進行培養,就可得到由單細胞經分裂增殖而形成細胞群,即單克隆。單克隆細胞將合成針對一種抗原決定簇的抗體,稱為單克隆抗體。所以,you know,還有多克隆抗體,這裡我們不再討論它。

那麼,單克隆抗體是疫苗嗎?


不是。簡單來講,疫苗是病原,抗體是與病原結合,阻斷病原與人體結合的物質。

例如,有人不小心被毒蛇咬傷,此時不可以注射疫苗,需要注射血清,血清裡就含有抗體。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

還有,你經常會在一些戰爭大片中看到某主角感染負傷,危在旦夕,立刻打了一針,然後很快就好了,這一般都是抗體,而不是疫苗。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


單克隆抗體是怎麼製備的呢?這裡還有一段光榮歷史。

1975年,分子生物學家G.J.F.克勒和C.米爾斯坦把抗原免疫後的小鼠B細胞與可在體外培養和繁殖的小鼠骨髓瘤細胞融合,形成雜交細胞系。這種細胞既具有合成和分泌特異性抗體的特點,又有體外無限增殖的特徵。

將雜交瘤細胞當作單個細胞培養,可形成單細胞系,即單克隆。

利用體外培養或小鼠腹腔接種的方法,便能得到大量的、高濃度的、非常均一的抗體。G.J.F.克勒和C.米爾斯坦因發明雜交瘤技術獲得了1984年諾貝爾生理或醫學獎。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

G.J.F.克勒和C.米爾斯坦(圖片來源於網絡)

單克隆抗體從發明出來後在臨床上就被廣泛應用。主要在三個方面:

1、用於疾病診斷,包括鑑定病原體、腫瘤和體內激素。生活中,我們去做乙肝檢測時,就有利用針對乙肝病毒單抗來檢測是否有乙肝表面抗原和乙肝表面e抗原。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


2 、用於科學研究。包括蛋白的分析純化、蛋白質相互作用位點的鑑定、細胞的分選、免疫組化、診斷技術和酶抑制劑的研究等。每個做過生化實驗的人都知道用Western blot檢測蛋白時需要用到單克隆抗體。特別是針對各種標籤的抗體。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

Western blot圖(來源於網絡)


3、用於疾病的治療。包括抑制免疫反應、抗血小板治療、抗感染和抗腫瘤等。現在最熱的是針對CTLA-4和PD-1/PD-L1的單克隆抗體抗腫瘤領域裡的應用。

2014年6月,全球第一個PD-1抗體藥物納武單抗在日本獲得批准用於治療黑色素瘤。之後多種單抗被批准上市,比如阿特朱單抗、阿維單抗等。

因為針對CTLA-4和PD-1/PD-L1的單克隆抗體在治療腫瘤方面取得的巨大成就,2018年的諾貝爾生理或醫學獎頒給了發現CTLA-4和PD-1分子的科學家詹姆斯·艾利森和本庶佑。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈


單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

詹姆斯·艾利森和本庶佑(來源於網絡)


鼠源性單克隆抗體在治療時,對於人體來說是一種異體物質,這不僅會加速鼠源抗體的清除而導致效價下降,而且還可以產生不良的過敏反應。因此抗體的人源化改造是抗體技術發展的趨勢。

在這個過程中人們還發明瞭人鼠嵌合單抗和人源化單抗等過渡性抗體。現在科學家們已經發明出噬菌體展示技術、全人源轉基因小鼠、單個B細胞技術來獲得人源性單抗。

單克隆抗體:瞄準新冠病毒的生物導彈

各種類型抗體的結構示意圖(來源於網絡)


在防治COVID-19疫情中,單克隆抗體能否發揮作用呢?

託珠單抗已被用於免疫治療,適應證為“雙肺廣泛病變者及重型患者,且實驗室檢測IL-6水平升高者”。特異性針對新型冠狀病毒的抗體研究,科學家們一直在努力,現在已經有一些成果了。前幾天荷蘭烏得勒支大學和 Harbour Antibodies公司的研究人員發表論文表示中和抗體47D11可以改變感染宿主的感染進程,可以支持病毒清除或保護暴露於病毒的未感染宿主。

3月17日,美國生物製藥公司再生元製藥宣佈,他們開發出多種抗體混合物,可以在暴露於COVID-19病毒之前進行預防或對已感染者進行治療,可能在初夏之前進入人體臨床研究。

而且,最重要的是,我們自己的科學家,

中國科學院微生物研究所的科研攻關團隊也在新型冠狀病毒治療性單克隆抗體研究方面有了很好的進展。

單克隆抗體的特徵使它一直成為研究的熱點,2019年全球單克隆抗體市場達到476億美元。隨著單克隆抗體藥物從靶點開發到技術改進日趨成熟,單克隆抗體的前景將更加光明。

參考文獻:

  1. 崔銀珠,單克隆抗體的臨床應用,國外醫藥,2001, 22(1)5-7.
  2. 高倩,江洪,葉茂,等,全球單克隆抗體藥物研發現狀及發展趨勢[J],中國生物工程雜誌,2019,03(39):111-119
  3. Liu, J.K., The history of monoclonal antibodydevelopment - Progress, remaining challenges and future innovations. Ann MedSurg (Lond), 2014. 3(4): p. 113-6.
  4. 《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》
  5. 百度百科-單克隆抗體
  6. https://investor.regeneron.com/news-releases/news-release-details/regeneron-announces-important-advances-novel-covid-19-antibody


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