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人源化抗体制备技术:基于抗体结构认知的精准改造与功能保留

人源化抗体制备技术是建立在抗体基因、结构及功能区域深度认知基础上的核心抗体工程技术,核心是通过改造鼠源抗体的氨基酸排列方

人源化抗体制备技术是建立在抗体基因、结构及功能区域深度认知基础上的核心抗体工程技术,核心是通过改造鼠源抗体的氨基酸排列方式与偏好,在完整保留抗原结合能力的前提下赋予其人类抗体属性,从根本上降低免疫原性,优化临床应用潜力。

一、技术核心理论基础:抗体的结构与功能分区

抗体分子的结构分区是改造的核心依据,其复合物结构与功能分工明确:

整体结构:抗体由 2 条轻链和 2 条重链组成,轻链与重链的可变区共同构成抗原结合区(Fv),是与抗原结合的关键区域。

可变区(Fv)细分:可变区包含 4 个保守的框架区(FR1、FR2、FR3、FR4)和 3 个高变区(又称互补决定区,CDR1、CDR2、CDR3)。CDR 区的氨基酸序列变化极大,空间结构上分布在 3 个可变的 β 折叠转角上,是直接与抗原结合的核心位点;FR 区则为 CDR 区提供结构支撑,维持可变区的空间构象。

恒定区功能:轻链恒定区(CL)无结构域划分;重链恒定区(CH)可分为 CH1、CH2、CH3 三个结构域,其中 CH2 与 CH3 共同组成 Fc 段。Fc 段的核心功能包括激活补体、与靶细胞表面 Fc 受体结合,进而发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC)、抗体依赖的细胞吞噬作用(ADCP),同时还参与介导超敏反应和穿越胎盘等生理过程。

结构独立性:可变区的空间结构相对独立于恒定区,恒定区的氨基酸改变对抗体结合抗原的能力影响较小,为分区改造提供了结构基础。

二、核心改造原则:“保留关键功能区 + 人源化替换非核心区”

人源化改造的核心逻辑是 “精准区分核心与非核心区域”,平衡功能保留与属性改造:

必须保留的核心区域:3 个 CDR 区是与抗原结合的最关键部位,其氨基酸序列直接决定抗原结合特异性与亲和力,改造过程中需完整保留,不得随意修改。

选择性保留的结构支撑氨基酸:框架区(FR)虽可进行人源化替换,但部分鼠源氨基酸对维持可变区的空间构象至关重要。这些氨基酸的改变可能导致可变区结构变形,进而影响 CDR 区与抗原的结合能力,因此需通过结构分析予以保留。

人源化替换的区域:除关键结构氨基酸外,可变区中 FR 区的其余序列可替换为人类抗体的同源序列;同时可根据需求改造恒定区,进一步提升与人类效应分子、效应细胞的兼容性,优化效应功能。

三、技术核心目标:三重属性的精准平衡

人源化改造的最终目标是实现 “功能、属性、安全性” 的三重平衡:

完整保留抗原结合能力:通过精准保留 CDR 区与 FR 区关键结构氨基酸,确保改造后抗体与原鼠源抗体具有相当的特异性与亲和力,不损失核心治疗功能。

赋予人类抗体属性:通过替换 FR 区非核心序列及优化氨基酸偏好,使改造后抗体的氨基酸排列方式更接近人类抗体,降低人体免疫系统对 “异种蛋白” 的识别概率。

优化临床应用特性:在保留功能与降低免疫原性的基础上,借助恒定区改造优化 Fc 段功能,提升 ADCC、ADCP 等效应活性,同时延长体内半衰期,增强临床治疗效果与安全性。

四、技术关键认知:氨基酸的物种特异性误区

需明确的是,单个氨基酸本身并不存在物种特异性,不存在 “鼠源氨基酸” 与 “人源氨基酸” 的本质区别。所谓 “人源化”,核心是让抗体的整体氨基酸排列方式、序列偏好及空间构象更符合人类抗体的特征,减少免疫系统对 “异源序列模式” 的识别,而非单纯替换特定种类的氨基酸。

五、技术意义:抗体临床转化的结构基础与优化支撑

该技术的发展彻底改变了鼠源抗体的临床局限:

解决核心矛盾:通过结构精准改造,在不损失药效的前提下降低免疫原性,避免人抗鼠抗体(HAMA)反应,为抗体药物的临床应用扫清关键障碍。

提供优化空间:基于结构认知的改造模式,为后续进一步优化抗体亲和力、稳定性、效应功能提供了明确方向,可结合计算机辅助设计等技术实现精准升级。

推动产业发展:为各类治疗性抗体的研发提供了标准化技术路径,推动了大批抗体药物成功上市,覆盖肿瘤、自身免疫病、感染性疾病等多个治疗领域。