人源抗体基因小鼠研发及其在治疗疾病中的应用（一）

19世纪末，应用动物来源的血清治疗感染性疾病，成为抗体药物研发的最早尝试。1975年杂交瘤技术的成功建立，极大促进了治疗性抗体的基础研究发展。1986年第一个治疗性鼠源抗体药物批准临床应用，更加速了生物医药企业研发以抗体为重要治疗药物的方向。

治疗性抗体已成为目前治疗肿瘤等人相关疾病的主导药物。随着基因编辑技术的不断发展与完善，表达人源抗体基因小鼠模型技术平台的成功建立，不仅是治疗性抗体药物研发的革命性创新，也推动了治疗性抗体作为药物的研发及其在临床上的广泛应用。过去25年来，抗体疗法已经成为临床上治疗肿瘤为主等多种人相关疾病的重要方法。特别显著的是，2018到2019年一年，就有约18个治疗性抗体新药获批临床使用。

一．治疗性抗体发展经历了哪些历史阶段？在治疗疾病中取得了哪些里程碑成就？

19世纪末，研究者们首先证实，动物抗白喉毒素的抗血清具有抗微生物作用，这一发现为抗微生物感染开创了新的思路。1901年，德国微生物学家Behring也因此成为获得诺贝尔生理和医学奖的第一人。1975年杂交瘤技术的突破性成功，使利用杂交细胞无限生产单克隆抗体成为可能。杂交瘤细胞技术的建立，唤醒了治疗性抗体药物研发领域的极大兴趣。

1986年，第一个获FDA批准的鼠源抗CD3抗体（Orthoclone OKT3), 用于防止急性器官移植排斥反应的治疗。但该鼠源抗体因毒性较大且半衰期短，于2011年不得不退出市场。

1994年，第一个嵌合抗体，抗GPIIb/IIIa抗原结合片段(Fab)抗体，获批主要用于抑制血小板凝聚相关的心血管疾病治疗。该嵌合抗体是通过将小鼠抗体可变区与人抗体恒定区相结合研制而成。1997年第一个治疗肿瘤的嵌合抗体，抗CD20获批用于非霍奇金（Hodgkin）淋巴瘤治疗。

1997年，第一个人源化抗IL-2受体抗体获批，也是用于预防器官移植排斥反应治疗。人源化抗体的研制成功，使抗体药物长期治疗某些疾病（比如肿瘤和自身免疫性等）成为可能。1998年批准的治疗肿瘤的人源化抗HER2抗体 (Herceptin)，用于治疗人表皮生长因子2（HER2）阳性转移乳腺癌和胃食管交界腺癌患者。

2002年，第一个全人源抗体成功获批，抗肿瘤坏死因子α(TNF-α) 抗体，是通过噬菌体展示技术构建的全人源抗体，主要用于治疗风湿性关节炎，其临床应用目前已扩展到强直性脊椎炎、银屑病、炎症性肠病和溃疡性结肠炎等疾病。由AbbVie公司研发的抗TNF-α抗体 (Humira) 目前不仅是抗体药物市场中销售排第一的大分子药物，也2019年全球所有药物销售排名第一的药物。2006年，第一个由人源抗体基因小鼠（XenoMouse)平台研发成功的全人源抗EGFR抗体获批，用于治疗多种肿瘤。

近几年来，免疫检查点相关分子正在不断引起肿瘤免疫治疗研发领域的极大兴趣与重视。 2011年，第一个针对免疫检查点CTLA-4的全人源抗体(Yervoy)，是由人源抗体基因小鼠HuMabMouse平台成功研制。2014年，针对免疫检查点的全人源抗PD1抗体(Opdivo）和人源化抗PD1抗体（Keytruda) 相继获批，目前该两种人源抗体已用于治疗黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈部癌、霍奇金淋巴瘤和肾癌等。作为治疗肿瘤抗体的“明星”药物，该两款抗PD1抗体也成为2018年全球抗体药物销量的第二和第三名，且在2019年全球所有药物销量排名中分别为第6和第3名。

治疗性抗体已成为制药市场中的最佳销量药物。到目前为止，全球生物医药企业开展的治疗性抗体临床试验至少有570个，其中约有近80个抗体被FDA批准临床使用，包括30个是治疗肿瘤抗体。目前，治疗性抗体市场主要集中应用于肿瘤（～40%）、自身免疫性疾病（～25%）、遗传疾病（～7%）、感染疾病（～6%）、心血管疾病（～4%）和血液疾病（～4%）等人相关疾病的治疗。2018年数据表明，全球排名前十位最佳销量药物中有8个为抗体药物，全球治疗性抗体药物市场价值接近1152亿美元，预计到2019年底的销量可达到1500亿美元，到2025年预计可达3000亿美元。

目前，就抗体药物市场占有率而言，主要由7家生物医药企业主导，分别是Genentech (30.8%)、Abbvie （20.0%)、 Johnson & Johnson (13.6%)、Bristol-Myers Squibb (6.5%)、Merck Sharp & Dohme (5.6%)、Novartis (5.5%)、Amgen (4.9%),其他公司约占13%。

人源化抗体研发的成功，极大改善了抗体的临床耐受性，为治疗性抗体的广泛临床应用打开了大门。目前已获批的治疗性抗体中，按抗体人源化程度方法分类，比如全人源抗体、人源化抗体、嵌合抗体和鼠源抗体，所占比例分别为51%、34.7%、12.5%和2.8%。

二、为什么要研发人源抗体？人源抗体研发技术与策略有哪些？

由于鼠源抗体临床应用具有诸多不利因素，比如会引起人抗鼠抗体（HAMA）反应，不仅加速了鼠源抗体的清除，也可引起难以预料的过敏反应，而且，也限制了针对鼠源抗体Fc片断反应而诱发的抗体介导的细胞毒性作用（ADCC），严重阻碍鼠源抗体在临床上的广泛应用。

为了降低鼠源抗体的免疫原性，嵌合抗体和人源抗体研发策略与技术随之发展起来，也成为抗体药物市场的重要抗体研发技术。噬菌体展示技术的建立，即由噬菌体表达人源抗体基因重组抗原结合片断组合库中，成功筛选获得具有高亲和力的第一个全人源抗体。同样，通过构建携带有人源抗体基因组小鼠模型，也成为目前研制人源抗体最具吸引力的技术平台。另外，借助康复患者B淋巴细胞与人杂交瘤细胞相结合的技术，获得针对特殊疾病的人源抗体，也成为一种人源抗体研发具有发展潜力的新兴技术。

建立人源化抗体首先是通过构建嵌合抗体技术开始，即将鼠源抗体可变区与人源抗体恒定区相结合，嵌合抗体中约30%的序列来自小鼠，其余70%为人源抗体序列。该种嵌合抗体保留了抗体结合抗原的特异性。而相对于嵌合抗体技术，互补决定区（CDR）移接技术，则只保留了鼠源抗体中结合抗原决定区序列，其余部分均为人源抗体成分，该种抗体中人源抗体序列占90%。因此，CDR移接技术较嵌合抗体的免疫原性更低，也曾被认为是人源化抗体研发的金标准技术。该技术不仅使人抗嵌合抗体和人抗CDR抗体的发生率由约40% 降低至约9%水平，也为临床上治疗那些需要长期与反复治疗的复杂疾病（比如肿瘤和自身免疫疾病）奠定了基础。但是，人源化抗体技术的最大不足是缺乏通用的方法。比如，人源化的CDR移接过程个性化要求高。而且，由于10%鼠源抗体序列的存在，人源化抗体的临床应用仍含有一定程度免疫排斥或超敏反应的风险。