人源化抗体原理及常用方法有哪些？

Question

人源化抗体主要指鼠源单克隆抗体以基因克隆及DNA重组技术改造，重新表达的抗体，其大部分氨基酸序列为人源序列取代，基本保留亲本鼠单克隆抗体的亲和力和特异性，又降低了其异源性，有利应用于人体。但是常用方法有哪些呢？

Answer 1

人源化抗体主要指鼠源单克隆抗体以基因克隆及DNA重组技术改造，重新表达的抗体，其大部分氨基酸序列为人源序列取代，基本保留亲本鼠单克隆抗体的亲和力和特异性，又降低了其异源性，有利应用于人体。
人源化抗体就是指抗体的恒定区部分（即CH和CL区）或抗体所有全部由人类抗体基因所编码。人源化抗体可以大大减少异源抗体对人类机体造成的免疫副反应。人源化抗体包括嵌合抗体、改型抗体和全人源化抗体等几类。
①基于框架区同源性的CDR移植与回复突变
非人源化抗体人源化的常用方法是互补决定区（CDR）移植，即非人源抗体的CDR区移植到人源抗体框架区上。通常，会选择与非人源抗体框架区同源性最高的人源抗体框架区作为CDR移植的受体。这种方法最主要问题是与特定靶标结合的亲和力会降低乃至丧失。将小鼠抗体的CDR环直接移植到人源抗体框架上在某些情况下不会影响抗体亲和力，然而在多数情况下，它会显著降低亲和力。鼠源抗体框架区的一些残基已被证明会影响CDR环的构象以及抗体的亲和力，我们称其为游标区残基。这些残基位于靠近CDR区的β折叠。因此，在选择所需的人源抗体框架区后，需要对这些残基进行回复突变，使其保留在人源化抗体中。除此之外，可变区外氨基酸残基的突变也已被用于赋予人源化抗体新的特性。
②基于胚系基因的CDR移植
人类胚系基因可作为鼠源抗体人源化框架区的替代来源。与来源于IgG的框架区相比，胚系基因具有较少的克隆内体细胞超突变。因此，人们认为利用胚系框架的人源化抗体比IgG框架的人源化抗体表现出更低的免疫原性。尽管胚系基因的免疫原性可能较低，但事实上IgG的衍生框架有时更有利。复数研究反映，人源化抗体Fc区的变化会影响抗体活性与亲和力。如有研究证实，将鼠抗可变区融合到IgG恒定区构建的嵌合抗体对黄热病感染的预防和治疗有效，而具有IgM恒定区的嵌合抗体则不然。
③抗体表面重塑
抗体表面重塑是非人源抗体人源化的另一种策略。表面重塑是指对非人源抗体的表面氨基酸残基进行抗体人源化改造。该策略的原则是确定鼠源抗体表面残基的位置，在维持抗体活性并兼顾减少抗体免疫原性的基础上，选用与人源抗体表面残基相似的氨基酸进行替换。通过这种方法人源化的抗体通常表现出稳定性和亲和力的变化很小。
④基于CDR同源性的CDR移植
以往的CDR移植通常会选择与非人源抗体框架区同源性最高的人源抗体框架区作为CDR移植的受体。Hwang及其同事首次设计了一种基于CDR区域同源性的抗体人源化新方法。该方法不使用框架区的同源性来选择人源化抗体框架，关键的鼠源残基也不进行回复突变。使用这种方法可以减少被识别为外源物质的可能性。比起基于框架区同源性的CDR移植，通过该方法改造的抗体亲和力维持更好。
⑤SDR移植
通过CDR移植获得的人源化抗体仍可能在患者中引发免疫性抗独特型（anti-Id）反应。为了最大限度地减少抗V区免疫反应，可以通过仅将CDR序列中抗原结合活性所必需的特异性决定残基（SDR）移植到人源抗体框架区上来实现抗体人源化。SDR移植的方法更进一步地提升了抗体人源化程度，并尽可能地减少了鼠源CDR中效应T细胞表位的数量，从而将抗体可变区潜在的免疫原性风险做到最小化。
⑥其他抗体人源化方法
定向筛选或链替换抗体库技术，是利用噬菌体展示的方法，将鼠源抗体重轻链V区结构域分别顺序或平行地替换为人源化的。该方法为人源化提供了一个强大的工具，可以最大限度地减少人体的免疫原性。值得注意的是，通过噬菌体展示技术产生人源化抗体，即使是全人源抗体，也无法消除全部的免疫原性。
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