單克隆抗體-藥物穩定性優化

單克隆抗體(ti) 藥物是生物製藥的一個(ge) 重要分支，因其高靶向性和特異性而受到廣泛關(guan) 注。隨著單克隆抗體(ti) 技術的不斷發展，抗體(ti) 藥物在疾病的預防、診斷和治療中發揮著舉(ju) 足輕重的作用。

抗體(ti) 藥物作為(wei) 合成蛋白的天然特性，在生產(chan) 、儲(chu) 存和體(ti) 內(nei) 使用過程中容易受到體(ti) 外和體(ti) 內(nei) 複雜環境的物理和化學影響。並發生多種理化性質的變化，導致免疫原性增加、半衰期縮短，甚至失效。

因此，如何提高抗體(ti) 藥物的穩定性、降低免疫原性、延長半衰期、提高其體(ti) 內(nei) 生物利用度是抗體(ti) 藥物應用中急需解決(jue) 的關(guan) 鍵問題。

1.抗體分子結構及穩定性研究意義

抗體(ti) 是指機體(ti) 產(chan) 生的、能與(yu) 抗原特異性結合的免疫球蛋白。抗體(ti) 由 B 淋巴細胞轉化的漿細胞分泌和產(chan) 生。每個(ge) B淋巴細胞係隻能產(chan) 生一種針對特定抗原決(jue) 定簇的特異性抗體(ti) 。這種由單一細胞係產(chan) 生的抗體(ti) 稱為(wei) 單克隆抗體(ti) （mAb）。

常規單克隆抗體(ti) 分子由兩(liang) 條重鏈（HC）和兩(liang) 條輕鏈（LC）通過鏈間二硫鍵連接形成“Y"形結構，可分為(wei) 三個(ge) 功能部分：兩(liang) 個(ge) 抗原結合片段(Fab) 和晶體(ti) 區域 (Fc)。兩(liang) 個(ge) Fab通過鉸鏈區與(yu) Fc連接，構象變化比Fc更加靈活。 Fab 的 Fv 區由重鏈和輕鏈的一對可變區（VH 和 VL）組成。通常，Fv區經過糖基化修飾，這決(jue) 定了抗體(ti) 如何與(yu) 適應性免疫和體(ti) 液免疫係統中的其他成分相互作用。

研究發現，某些單克隆抗體(ti) 藥物雖然在體(ti) 外實驗中表現出良好的藥物活性，但進入臨(lin) 床試驗階段時會(hui) 遇到體(ti) 內(nei) 活性降低的問題。因此，在藥物研發初期必須考慮藥效學問題。

目前提高蛋白質熱穩定性的方法主要有非共價(jia) 修飾、化學修飾、添加蛋白質穩定劑、蛋白質工程等。在液態時，通過礦化技術直接在蛋白質表麵形成磷酸鈣礦化殼，提高蛋白質穩定性。

可見，在保證抗體(ti) 的親(qin) 和力和表達量不受到太大影響的同時，大程度地提高其穩定性對於(yu) 抗體(ti) 藥物的研發具有重要的現實意義(yi) 。

2.抗體穩定性評估方法

生物技術產(chan) 品的穩定性評估通常包括生物活性分析、分子結構和純度分析（包括降解產(chan) 物的定量檢測）以及相關(guan) 參數（如外觀、pH值等）的監測。

結合以上數據評價(jia) 樣品的熱穩定性、聚集性和分子間力的大小。

在熱穩定性的評價(jia) 和分析中，差示掃描量熱法（DSC）是目前常用的測量蛋白質熱穩定性的方法，該方法不僅(jin) 可以獲得熔化溫度，還可以獲得與(yu) 熔化相關(guan) 的焓、熵和自由能。

此外，在蛋白質溶解度預測方麵，研究人員相繼提出了交叉作用色譜（CIC）、親(qin) 和捕獲自相互作用-納米粒子光譜（AC-SINS）或克隆自相互作用-生物層幹擾（CSI）-BLI）等技術也取得了一定的進展。

這些方法評估低蛋白質濃度下單克隆抗體(ti) 交叉或自身相互作用的可能性，以預測高濃度下單克隆抗體(ti) 的特性。

隨著計算機輔助設計在生物大分子開發中的應用，對於(yu) 晶體(ti) 結構不確定的分子，可以利用大量的建模和仿真軟件來預測抗體(ti) -抗原複合物的三維結構。不同的力場也可用於(yu) 分子動力學 (MD) 模擬 3，以獲得有關(guan) 結合相互作用、穩定性的更詳細信息，並更輕鬆地計算非共價(jia) 鍵能（疏水、靜電、非極性和結合能） 。

3.穩定性修改方案

3.1 抗體分子結構的修飾

基於(yu) 抗體(ti) 分子化學修飾位點的結構修飾一直是穩定性優(you) 化的重要方向。其中，抗體(ti) CDR區的脫酰胺基可能會(hui) 導致抗原結合功能的喪(sang) 失。

研究已逐漸闡明脫酰胺和化學修飾的機理及其作用。而且研究證實Gln的脫酰胺速率比Asn慢很多。因此，去除脫酰胺位點或通過將Asn突變為(wei) Gln來降低脫酰胺作用的概率被視為(wei) 解決(jue) 方案4。

3.2 生產工藝優化

研究指出，抗體(ti) 在過酸或過堿條件下會(hui) 以不同方式降解。在用於(yu) 靜脈注射的pH 6.8的免疫球蛋白（IGIV）製劑中，可以通過添加麥芽糖穩定劑來改善這種由pH引起的不穩定性。

表麵活性劑通常添加到單克隆抗體(ti) 藥物製劑中，以減少疏水區域的暴露，或通過競爭(zheng) 吸附位點來減少蛋白質相互作用和界麵誘導的聚集。其中，常用的非離子表麵活性劑有聚山梨酯20和聚山梨酯80 7。

此外，某些氨基酸經常被用作賦形劑以防止聚集。常用的精氨酸（Arg）可以增加蛋白質的溶解度並保護它們(men) 免受光和高溫引起的聚集。

改進抗體(ti) 藥品的儲(chu) 存或包裝通常更經濟。迄今為(wei) 止，防止蛋白質與(yu) 容器表麵相互作用的方法是對表麵進行塗層，即表麵鈍化。

塗層大致可分為(wei) 兩(liang) 類：單層塗層（較常用）和多層塗層（可控性較差）。更常用的塗層聚合物包括乙二醇或環氧乙烷11。此外，使用極性或中性電荷的聚合物塗層也能夠減少蛋白質吸附12。

4。結論

治療性單克隆抗體(ti) 藥物是目前生物醫藥領域的研發熱點，在此基礎上，單鏈抗體(ti) （SCFV）、單域抗體(ti) 、抗體(ti) 藥物偶聯物（ADC）等藥物應用於(yu) 多種器官係統疾病相繼獲批上市。

如何在不改變藥物靶向性、平衡效應和免疫原性的情況下提高藥物的穩定性是一個(ge) 至關(guan) 重要的問題。並盡可能延長藥物半衰期，維持有效血藥濃度。抗體(ti) 穩定性受環境、配方、自身結構、生產(chan) 操作等多種因素影響，有效評價(jia) 抗體(ti) 穩定性是個(ge) 體(ti) 化改造的前提。

穩定性評價(jia) 不應僅(jin) 根據降解產(chan) 物的有無或穩定分子的濃度來定義(yi) ，而應包括以下三個(ge) 方麵：物理穩定性研究的評價(jia) 應涵蓋聚集體(ti) 和碎片的數量以及結構；化學穩定性研究應關(guan) 注蛋白質降解；生物穩定性研究應確保單克隆抗體(ti) 對靶標的活性與(yu) 其物理和化學穩定性一致。

深入探討影響抗體(ti) 穩定性的因素和評價(jia) 方法，將有助於(yu) 抗體(ti) 藥物的合理優(you) 化和新藥的研發。