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生物蜂技术沙龙从抗体设计到高表达细胞株筛选

随着近些年免疫治疗的发展,治疗性抗体以其自身特异性和免疫原

性小等特点,已成为多种疾病包括癌症、感染、自身免疫性疾病、心血

管和神经系统疾病的前沿治疗药物。它被不断应用于新发现的生物靶

点，并以多种形式存在，是目前最有前景的一类药物技术。近几年，

平均每年有15种以上抗体新药通过FDA批准，全球生物抗体药销售

额已超过每年1800亿美元。

在抗体药物生产中，上游抗体的设计，表达载体的构建过程尤为

重要，关系到整个抗体药物的质量及药效。我们将从抗体药物工业生

产中抗体的设计、表达载体的构建、转染方法、细胞筛选技术以及稳

定细胞株的标准等进行一些探讨。

一、抗体设计形式

1.抗体形式

治疗性单克隆抗体目前是临床应用的主要抗体，单抗的存在形式

有多种：

1）完整单克隆抗体:抗体药物偶联物(ADC)、双特异性抗体、同型

转换和糖基化抗体；

2）单克隆抗体片段:可结晶片段(Fc)、抗原结合片段(Fab)和单链

可变片段(scFv)；

3）融合单克隆抗体:将片段与其他单抗片段、生物功能蛋白、细

胞毒性药物或药物载体融合。

图：全单克隆抗体(mAb)、单克隆抗体片段和已用于治疗的主要

融合单克隆抗体形式。蓝色椭圆代表融合到单抗片段上的蛋白。片段

包括可结晶片段(Fc)、抗原结合片段(Fab和F(ab)2)和单链变量片段

(scFv)。此外，全单克隆抗体形式包括抗体偶联药物(ADC)、三功能

抗体、双链可变区免疫球蛋白(DVD-Ig)和免疫球蛋白scFv融合(IgG-

scFv)。多特异性片段形式包括双特异性F(ab)2、双特异性T细胞连

接(BiTE)、双亲和定位分子(DART)和串联双特异性抗体(tandAb)。

2.载体设计重要考虑因素

抗体药物研发到成药性评价，尤其是进入稳定细胞株构建阶段之

前，需要考虑一一些问题，简要列举如下：

1）等电点，一般抗体等电点在8.0-9.0比较理想，对于CMC中

纯化工艺开发具有重要指导意义，因为一般CHO宿主细胞蛋白等电点

5.0-7.0之间，所以抗体蛋白的等电点远离宿主细胞蛋白的等电点，比

较容易除去分离。

2）抗体蛋白CDR-H3区域芳香族氨基酸团簇，需要关注，可能引

起疏水性，或特异性结合。

3）抗体翻译后修饰问题：

a)异构化或降解问题：

常见位点：-NG/NS/NT-;-DG/DS/DT-

发生条件：高pH，低pH，高温

影响：CDR区的异构化影响结构，稳定性，生物活性

b)氧化问题：

常见位点：Met252，Met428，Trp，Cys，Lys，His

发生条件：光，高温，氧化物，气泡

影响：Met252的氧化降低与FcRn的结合活性

CDR区氧化影响蛋白质构象，稳定性降低，生物学活性

c)糖化问题：

常见位点：mAb重链CDR3的Lys

发生条件：较高的储存温度，较高的糖浓度

影响：蛋白结构域上的糖化影响mAbs的结构、活性、稳定性

d)糖基化问题：

常见位点：

N-糖基化（寡糖链连接在Asn上，常见重链FC片段的CH2区域

Asn297）

O-糖基化（蛋白质Ser或Thr上连接岩藻糖、葡萄糖、甘露糖、

木糖等糖链）

发生条件：与宿主细胞、培养基组成、培养条件有关

影响：蛋白质空间结构、生物活性、稳定性、溶解性、免疫原