單抗、多抗、重組抗體應(yīng)如何選擇

日期：2023-07-26 09:26:17

隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，針對(duì)蛋白質(zhì)的研究日益增多，突顯了抗體在實(shí)驗(yàn)中的重要作用。面對(duì)多樣且復(fù)雜的抗體試劑市場(chǎng)，選擇適合實(shí)驗(yàn)的抗體尤為重要。在準(zhǔn)備購(gòu)買抗體時(shí)，需要考慮許多因素。例如，實(shí)驗(yàn)的目的是什么，這種抗體能否在預(yù)期的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中使用？這種抗體是否適用于實(shí)驗(yàn)中的細(xì)胞或組織？

如果您研究的是針對(duì)同一目標(biāo)的單克隆、多克隆或重組抗體，應(yīng)該如何選擇？它們之間有什么區(qū)別？是否有一種比其他種類更好，或者它們都是為不同的目的而設(shè)計(jì)的？這些問(wèn)題很復(fù)雜，但絕對(duì)值得探討。

在本文中，我們將重點(diǎn)介紹這三種抗體及其之間的差異。

1. 多克隆抗體

2. 單克隆抗體

3. 重組抗體

4. 多克隆、單克隆和重組抗體的優(yōu)缺點(diǎn)

1. 多克隆抗體

多克隆抗體（pAbs）是由體內(nèi)不同B細(xì)胞譜系產(chǎn)生的異質(zhì)混合物，可以識(shí)別同一抗原中的多個(gè)不同表位。多克隆抗體的生產(chǎn)通常包括收集免疫動(dòng)物的血液，分離免疫球蛋白，并進(jìn)行親和純化以去除非特異性抗體 ^[1]。多克隆抗體的生產(chǎn)最常在兔子中進(jìn)行，但也可以在有蹄類動(dòng)物（綿羊、山羊、馬、豬等）、嚙齒類動(dòng)物和雞等動(dòng)物中進(jìn)行 ^[2]。與其他物種相比，兔子更容易且成本較低，能對(duì)包括小分子和帶有或不帶有翻譯后修飾的多肽在內(nèi)的各種抗原產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答。從兔子獲取血液也相對(duì)容易。

多克隆抗體具有較弱的特異性、較強(qiáng)的親和力和較高的敏感性，但容易發(fā)生非特異性染色。因此，多克隆抗體特別適用于檢測(cè)或捕獲低豐度抗原。如果表達(dá)量不清楚，并且存在經(jīng)濟(jì)和時(shí)間限制，也可以選擇多克隆抗體。多克隆抗體通常用作免疫分析中的二抗，包括ELISA、Western blot和免疫組織化學(xué)。在ELISA中，一抗（單克隆抗體）與目標(biāo)抗原結(jié)合，而HRP偶聯(lián)的二抗（多克隆抗體）用于結(jié)合一抗，放大信號(hào)從而提高檢測(cè)效果 ^[3]。由于相對(duì)于單克隆抗體而言，多克隆抗體具有更高的敏感性，因此它們特別適用于癌癥或免疫性疾病標(biāo)記物的早期檢測(cè) ^[4]。由于多克隆抗體通常包含針對(duì)某一特定抗原的不同表位，包括對(duì)變性抗原具有抗體結(jié)合能力的表位，因此它們?cè)谏顚庸潭ǖ臉颖局幸材芎芎玫毓ぷ鳌６嗫寺】贵w最常用于石蠟包埋組織切片的染色。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多克隆抗體還用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)農(nóng)藥殘留。

2. 單克隆抗體

單克隆抗體是來(lái)源于單個(gè)B細(xì)胞克隆的同種抗體，能夠檢測(cè)抗原中的單個(gè)表位。所有單克隆抗體最初都是多克隆抗體混合物，但通過(guò)選擇或克隆過(guò)程進(jìn)行分離，以鑒定和擴(kuò)大所需的單價(jià)克隆。單克隆抗體通常是從嚙齒類動(dòng)物、兔子和駱駝等宿主中產(chǎn)生，并根據(jù)所需抗體類型采用各種方法進(jìn)行生產(chǎn)。

傳統(tǒng)上，單克隆抗體的生產(chǎn)包括用目標(biāo)蛋白免疫宿主動(dòng)物，提取能識(shí)別和響應(yīng)抗原的B細(xì)胞，然后將B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，形成穩(wěn)定的雜交瘤細(xì)胞，可持續(xù)產(chǎn)生目標(biāo)抗體，最后在細(xì)胞培養(yǎng)上清液或小鼠腹水中培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞系。由K?hler和Milstein首次提出的雜交瘤技術(shù) ^[5] 需要進(jìn)行免疫以產(chǎn)生抗體，并受到個(gè)體健康狀況、免疫狀態(tài)等因素的影響，導(dǎo)致所產(chǎn)生的抗體一致性和重復(fù)性較差。此外，動(dòng)物衍生的抗體常常會(huì)引起患者的免疫反應(yīng)，限制了它們作為臨床治療的應(yīng)用。

單克隆抗體具有較強(qiáng)的特異性，但親和力和敏感性較低。它們適用于檢測(cè)相對(duì)高表達(dá)水平的抗原。由于單克隆抗體能夠結(jié)合細(xì)胞特異性抗原并靶向這些細(xì)胞以消除或中和其對(duì)機(jī)體可能產(chǎn)生的任何有害效應(yīng)，它們已成為癌癥 ^{[6] [7]}、各種自身免疫性疾病和其他疾病的有效治療方法。單克隆抗體廣泛用于生物醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用于治療、診斷和研究疾病，以及開(kāi)發(fā)和測(cè)試新藥。美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）已批準(zhǔn)多種單克隆抗體用于治療，并有數(shù)百種正在進(jìn)行各個(gè)階段的臨床試驗(yàn)。

單克隆抗體可用于分析抗原的精細(xì)結(jié)構(gòu)和測(cè)試抗原與抗體之間的未知結(jié)構(gòu)關(guān)系。針對(duì)復(fù)雜生物混合物中特定分子的抗體可以用于分離、分析和純化特定的分子抗原。單克隆抗體試劑可用于臨床診斷和治療，包括抗體-藥物偶聯(lián)物 ^[8] 和針對(duì)新興傳染病的疫苗 ^[9]。

圖1. 單克隆抗體和多克隆抗體的主要區(qū)別

3. 重組抗體

重組抗體，也稱為基因工程抗體，是利用基因重組技術(shù)制備的抗體。將抗體基因克隆到表達(dá)載體中，然后轉(zhuǎn)染到適合的宿主細(xì)胞系中進(jìn)行抗體表達(dá)。重組抗體使得制備人源化抗體和全人源抗體成為可能。哺乳動(dòng)物細(xì)胞系是制備重組抗體最常用的方法，也可以使用細(xì)菌、酵母或昆蟲來(lái)源的細(xì)胞系。

與單克隆抗體相比，重組抗體可以在無(wú)需免疫的情況下穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)。避免了由小鼠來(lái)源抗體引起的人體免疫反應(yīng)。重要的是，重組抗體具有良好的一致性、高重復(fù)性和較好的再現(xiàn)性。更多的基因組合可以進(jìn)行重組，包括抗體片段表達(dá)、亞型替代、嵌合抗體、抗體人源化等。重組抗體存在多種形式，從IgG到scFv、Fab或VHH片段，以及雙特異性和三特異性變體 ^[10]。根據(jù)治療需求可以制備新的抗體。由于穩(wěn)定轉(zhuǎn)染篩選出穩(wěn)定的細(xì)胞系進(jìn)行體外表達(dá)，重組抗體適用于單克隆抗體藥物的快速工業(yè)化生產(chǎn)。較小的分子量使重組抗體具有更強(qiáng)的穿透能力，因此更容易到達(dá)病變的核心部位。重組抗體可以通過(guò)原核細(xì)胞、真核細(xì)胞或植物表達(dá)系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本。

4. 多克隆抗體、單克隆抗體和重組抗體的優(yōu)缺點(diǎn)

隨著抗體制備技術(shù)的快速發(fā)展，多克隆抗體、單克隆抗體和重組抗體相繼出現(xiàn)。每種抗體都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，也有不可避免的缺點(diǎn)。因此，一些實(shí)驗(yàn)將幾種抗體串聯(lián)起來(lái)，利用它們各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)獲得更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下表列出了三種抗體在不同方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

	多克隆抗體	單克隆抗體	重組抗體
重復(fù)性	較低	高；批次間差異小	更高；高純度，批次間差異小
特異性	弱	強(qiáng)	更強(qiáng)
生產(chǎn)周期	2到3個(gè)月的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期	4到6個(gè)月的開(kāi)發(fā)周期；4到6周的生產(chǎn)周期	4個(gè)月的開(kāi)發(fā)周期；1到6周的生產(chǎn)周期
動(dòng)物免疫	是	是	否
亞型切換	困難	困難	方便
表達(dá)系統(tǒng)	常見(jiàn)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞（兔子、綿羊、山羊等）	小鼠腹水法、細(xì)胞培養(yǎng)上清法和重組抗體表達(dá)系統(tǒng)	常見(jiàn)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞系，也可以在特殊工程改造的細(xì)胞系（酵母、細(xì)菌、昆蟲和轉(zhuǎn)基因植物）中表達(dá)
成本	相對(duì)較低	生產(chǎn)昂貴；需要更多專業(yè)人員操作	需要技術(shù)專長(zhǎng)和大量的時(shí)間和金錢投入來(lái)生產(chǎn)
人類免疫反應(yīng)	不可避免	不可避免	可避免

當(dāng)你準(zhǔn)備購(gòu)買抗體時(shí)，除了考慮抗體類型、宿主來(lái)源、純度、免疫原、反應(yīng)物種、標(biāo)記物、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證應(yīng)用和支持?jǐn)?shù)據(jù)外，還有一些必要的參考因素。合適的抗體可以幫助你獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2. How to choose a commercial antibody

參考文獻(xiàn)：

[1] Carey Hanly W, Artwohl JE, Taylor Bennett B. Review of polyclonal antibody production procedures in mammals and poultry [J]. ILAR J. 37(3), 93–118 (1995).

[2] Chiou VY. The development of IgY(DeltaFc) antibody based neuro toxin antivenoms and the study on their neutralization efficacies [J]. Clin. Toxicol. 46(6), 539–544 (2008).

[3] Cox KL, Devanarayan V, et al. Assay Guidance Manual [Internet]. In: Immunoassay Methods. Sittampalam GS, Coussens NP, Brimacombe K et al. (Eds). Eli Lilly & Company and the National Center for Advancing Translational Sciences, MD, USA, 223–266 (2012).

[4] Kulagin AD, L.I, Miloserdov IA, et al. Polyclonal rabbit antithymocyte globulin (thymoglobulin): immunomodulatory effects and new aspects of its clinical application [J]. Ter Arkh, 2010. 82(7).

[5] K?hler G,Milstein C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity [J]. Nature (1975) 256:495–7.

[6] Gharwan H, Groninger H. Kinase inhibitors and monoclonal antibodies in oncology: clinical implications [J]. Nat. Rev. Clin. Oncol. 13(4), 209–227 (2015).

[7] Carvalho S, Levi-Schaffer F, et al. Immunotherapy of cancer: from monoclonal to oligoclonal cocktails of anti-cancer antibodies: IUPHAR Review 18 [J]. Br. J. Pharmacology 173(9), 1407–1424 (2016).

[8] Shepard HM, Phillips GL, et al. Developments in therapy with monoclonal antibodies and related proteins [J]. Clin. Med. (Lond.) 17(3), 220–232 (2017).

[9] Wang Q, Yan J, Fu Gao G. Monoclonal antibodies against Zika virus: therapeutics and their implications for vaccine design [J]. J. Virol. 9, e01049–17 (2017).

[10] Carl A Ascoli & Birte Aggeler. Overlooked benefits of using polyclonal antibodies [J]. BIOTECHNIQUESVOL. 65, NO. 3, 2018.

[11] Lipman NS, Jackson LR, et al. Monoclonal versus polyclonal antibodies: distinguishing characteristics, applications, and information resources [J]. ILAR J. 46(3), 258–268 (2005).