小小納米抗體潛力大

小小納米抗體潛力大當(dāng)今制藥產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，被稱(chēng)為“生物導(dǎo)彈％勺治療性抗體藥物開(kāi)發(fā)異?；钴S，但其共同的特點(diǎn)，分子太大、結(jié)構(gòu)太復(fù)雜、價(jià)格太昂貴又限制了它的生產(chǎn)及在臨床應(yīng)用上的推廣。對(duì)此，比利時(shí)一家生物技術(shù)公司稱(chēng)，他們從駱駝中提取的T納米抗體”將克服這些不足，使分子更小，療效也更好，并有望治療更多的疾病，價(jià)格也會(huì)便宜得多。盡管這家名叫Ablynx的公司只有45人，但其中科學(xué)家和生物工程師就占33人，這些人擁有共同的理想：尋找能代替整條抗體的最小段抗體蛋白片段,將這一最小段蛋白轉(zhuǎn)換成能創(chuàng)造數(shù)十億美元的藥物，換言之，創(chuàng)造出世界上第一個(gè)全新的納米抗體藥物用來(lái)治療癌癥、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腸炎等疾病，甚至治療阿爾茨海默氏病等。Ablynx的成功得益于三大因素的綜合作用：抗體治療藥物的突飛猛進(jìn)、困擾復(fù)雜抗體藥物的諸多問(wèn)題以及該公司科學(xué)家們對(duì)駱駝家族相關(guān)生物學(xué)知識(shí)的獨(dú)特見(jiàn)解?？贵w藥物突飛猛進(jìn)人體中，除了大腦，最復(fù)雜的部分當(dāng)屬免疫系統(tǒng)。從某種意義上講，我們其實(shí)是生活在'細(xì)菌吃人”的世界，各種細(xì)菌永無(wú)寧日地侵蝕著我們，把我們當(dāng)做它們繁殖后代的最好場(chǎng)所，而能幫助我們，為我們擔(dān)當(dāng)防御衛(wèi)士的就是抗體了?？贵w是由全副武裝的B細(xì)胞生成的、呈Y字形的蛋白質(zhì)，生活在血液和細(xì)胞間流體中。每種抗體模型擔(dān)負(fù)一種使命，通過(guò)化學(xué)觸覺(jué)識(shí)別所遇到的其他分子。當(dāng)免疫系統(tǒng)遭受微生物、過(guò)敏原或毒素侵蝕時(shí)它就發(fā)出獨(dú)特的化學(xué)信號(hào)，啟動(dòng)我們自身的防御系統(tǒng)。盡管我們的免疫系統(tǒng)有復(fù)雜的自我防御功能，我們的身體還是會(huì)遭受不同疾病的困擾。在身患癌癥或發(fā)生呼吸道病毒感染時(shí)，免疫系統(tǒng)往往反應(yīng)遲緩；在器官移植中發(fā)生排異反應(yīng)或發(fā)生哮喘時(shí)，免疫系統(tǒng)往往又反應(yīng)過(guò)度；而免疫系統(tǒng)有時(shí)又會(huì)錯(cuò)誤地進(jìn)攻人體正常細(xì)胞,引起風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫能力下降性疾病。幾十年來(lái)，藥物研究人員一直在試圖尋找到人工抗體，以克服或緩解這些免疫系統(tǒng)疾病。自1975年大批量生產(chǎn)單克隆抗體的技術(shù)發(fā)明后，20年內(nèi)，只有兩種抗體藥物獲得美國(guó)食品和藥物管理局的上市批準(zhǔn)。抗體藥物發(fā)展的僵局直到1997年才被打破，到2004年末，已有17種治療性抗體藥物獲得美國(guó)食品和藥物管理局的通過(guò)，治療范圍涉及上面提到的各種疾病，這些藥物僅在2004年一年就為制藥公司創(chuàng)造了112億美元的高額收入。目前，單克隆抗體仍然處在快速發(fā)展的階段，尚有幾十種單克隆抗體處于研發(fā)和臨床實(shí)驗(yàn)階段。有科學(xué)家預(yù)言，未來(lái)3年將有16種單克隆抗體藥物獲得上市權(quán)，2008年，單克隆抗體的全球銷(xiāo)售額將突破170億美元大關(guān)。Ablynx公司表示，明年末他們也將開(kāi)始納米抗體藥物的一期臨床實(shí)驗(yàn)，以期從抗體藥物這塊大蛋糕中分到一杯羹。分子量只有抗體的1/10、長(zhǎng)度只有幾個(gè)納米的納米抗體有可能超越當(dāng)前抗體藥物，在阿爾茨海默氏病和其他疾病領(lǐng)域產(chǎn)生全新藥物，但Ablynx公司的當(dāng)前目標(biāo)是，創(chuàng)造出能取代市場(chǎng)暢銷(xiāo)抗體，并在藥效方面更加優(yōu)越的納米抗體?？贵w藥物面臨棘手難題雖然單克隆抗體還存在巨大的發(fā)展空間，但其高昂的價(jià)格卻帶來(lái)了很多麻煩。據(jù)報(bào)道，哮喘病人每年在哮喘病抗體藥物Xolair上的花費(fèi)就要1.1萬(wàn)美元；風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者接受8針抗體藥物Remicade的注射需要4600美元；而每個(gè)癌癥患者每年在抗體藥物Her鄄ceptin上的花費(fèi)竟然高達(dá)3.8萬(wàn)美元。單克隆抗體如此昂貴的主要原因是它的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜。按照分子量標(biāo)準(zhǔn)，抗體屬超大分子物質(zhì)，每個(gè)分子含有兩套重鏈和輕鏈，并與糖分子重疊在一起。合成單克隆抗體之前，通常需要從老鼠體內(nèi)分離出抗體，然后進(jìn)行人源化。人源化的過(guò)程很復(fù)雜，需向鼠源性抗體中嵌入人體基因，編譯出與人體抗體的氨基酸序列相同的蛋白質(zhì)片段,部分或全部取代鼠源性抗體中的蛋白。另夕卜，還有一些公司通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)老鼠進(jìn)行改造，直接產(chǎn)生接近人源化的抗體。抗體人源化的目的是減少抗體治療中的排他性等副作用，但它需要生成的大分子蛋白不能像傳統(tǒng)藥物那樣通過(guò)化學(xué)方法合成，只能在生物反應(yīng)器中，利用帶有合成單克隆抗體所需的多種基因的哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)而成這一過(guò)程通常就得耗費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間。這種細(xì)胞培養(yǎng)的方法使得單克隆抗體難以大規(guī)模生產(chǎn)，與相同規(guī)模的化學(xué)藥廠或微生物生物合成藥廠相比，單克隆抗體藥物在建廠和生產(chǎn)過(guò)程中消耗的資金要多很多。另外，藥品公司還必須保證生物反應(yīng)器的純凈，防止感染病毒毀壞價(jià)值昂貴的細(xì)胞或污染了所生成的抗體。最近的研究表明，未來(lái)數(shù)年的產(chǎn)量加在一起也遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于市場(chǎng)對(duì)單克隆抗體藥物的需求，所有這些因素刺激了克隆藥物價(jià)格的不斷攀升?？贵w藥物的大分子特性也制約了其廣泛使用和療效的發(fā)揮。單克隆抗體在高溫和強(qiáng)酸強(qiáng)堿的條件下會(huì)分解，必須在絕對(duì)零度下保存，否則就會(huì)在數(shù)周內(nèi)完全失去活性?？贵w能被消化系統(tǒng)很快降解，從而阻止了其進(jìn)入大腦或一些腫瘤的外圍，許多疾病無(wú)法用單克隆抗體藥物治療，而且單克隆抗體只有注射這一種給藥方式。在某些情況下，在單克隆抗體藥物無(wú)法正常工作，即使能正常發(fā)揮藥效的某些情況下，運(yùn)用更簡(jiǎn)單、更小的蛋白分子效果會(huì)更好，而且在合成、操作、吸收和價(jià)格方面會(huì)更有優(yōu)勢(shì)，這一理念在許多年前就預(yù)言了納米抗體的誕生。如果將Y型抗體分子的三段視為一條主干和兩條分支的話，上世紀(jì)80年代，蛋白質(zhì)工程師們就通過(guò)去掉主干或主干和一條分支的方法獲得抗體片段，來(lái)研究抗體片段代替整個(gè)抗體行使其功能。這些抗體片段也能像整段抗體一樣，通過(guò)與毒素、病原體、異常細(xì)胞信號(hào)結(jié)合或與那些不受歡迎分子的細(xì)胞受體結(jié)合達(dá)到治療疾病的效果。但是由于Y型結(jié)構(gòu)中的一些蛋白片段被去掉，抗體片段無(wú)法恢復(fù)其他免疫系統(tǒng)成分如T細(xì)胞的功能。抗體片段的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠通過(guò)細(xì)菌、酵母或真菌合成，這種方法比利用老鼠合成抗體便宜得多。抗體片段還能偷偷進(jìn)入腫瘤的中心，從而可用作放射性同位素或化療藥物的載體，將這些藥物帶入腫瘤細(xì)胞，直接攻克腫瘤細(xì)胞。另夕外抗體片段能更快地分解或從血液中過(guò)濾，與在體內(nèi)持續(xù)數(shù)周的整段抗體藥物相比，半衰期只有幾小時(shí)，這一特點(diǎn)雖然在用做載體時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，但用做藥物時(shí)卻是一大缺點(diǎn),在體內(nèi)的藥效持續(xù)時(shí)間太短，這也是目前為止只有一種抗體片段在美國(guó)上市的原因。為了克服這一問(wèn)題，許多公司不斷對(duì)抗體片段進(jìn)行修飾，甚至將抗體片段只保留一條鏈的末端。這樣的抗體末段含有互補(bǔ)決定區(qū)域這樣的重要化學(xué)成分,互補(bǔ)決定區(qū)域決定抗體將要識(shí)別的靶標(biāo)或抗原以及抗體抗原結(jié)合的緊密程度，這種單鏈抗體的分子量與Ablynx公司的納米抗體已經(jīng)非常接近。但由于是從大分子的雙鏈抗體中獲得的，單鏈抗體具有雙鏈抗體一樣的粘性，在合成抗體的細(xì)菌體內(nèi)和使用抗體藥物的病人體內(nèi)容易聚集成塊狀，從而降低了單鏈抗體的合成效率和其藥效的發(fā)揮。在駱駝身上找到納米抗體Ablynx公司在生物化學(xué)家們重組抗體片段解決抗體發(fā)展中的問(wèn)題時(shí)，從駱駝身上獲得了納米抗體。Ablynx公司的一位創(chuàng)始人在1989年參加駱駝和水牛如何抵抗寄生蟲(chóng)疾病的野外科考活動(dòng)中對(duì)從駱駝血液中分離出的抗體檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)了一特殊情況：除了正常的四鏈抗體外，還有一些抗體僅含有兩條重鏈，是在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單許多的天然抗體。Ablynx公司在1993年的《自然》雜志上刊登了多年的研究結(jié)果:在駱駝血液中的抗體，有一半沒(méi)有輕鏈，而且更讓人驚喜的是，這些“重鏈抗體”能像正?？贵w一樣與抗原等靶標(biāo)緊緊結(jié)合，而且不像單鏈抗體那樣互相沾粘，甚至聚集成塊。駱駝在這一特性上不同于其他哺乳動(dòng)物的秘密何在雖然不得而知，但自然界的進(jìn)化卻為科學(xué)家解決抗體和抗體片段所面臨的棘手問(wèn)題提供了良方。納米抗體不僅分子量只有抗體的十分之一，化學(xué)性質(zhì)也更加靈活，能與酶的活性部位和細(xì)胞膜中的裂縫嚙合在一起。由于納米抗體比抗體小很多，而且不具有化學(xué)疏水性，其抗熱性和抗酸堿性更強(qiáng)。老鼠實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)它們通過(guò)老鼠的消化系統(tǒng)時(shí)能保持穩(wěn)定和活性，增強(qiáng)了抗體藥物口服療法治療疾病的可能性，納米抗體在室溫下也可保持藥效穩(wěn)定。納米抗體在化學(xué)組成和形狀上比抗體簡(jiǎn)單許多，它們能被單基因編碼，也更容易用微生物合成。2002年荷蘭生物學(xué)家在1.5萬(wàn)公升的酵母反應(yīng)器中釀造出1000克的鈉米抗體，而Ablynx公司在最近的報(bào)道中表示，他們已經(jīng)將酵母反應(yīng)器釀造納米抗體的產(chǎn)量大大提高，達(dá)到每公升1克的產(chǎn)量，這樣1.5萬(wàn)公升的反應(yīng)器就可釀造15000克的納米抗體。納米抗體的生產(chǎn)比一般抗體的生產(chǎn)更加容易，更快也更便宜。納米抗體的最大優(yōu)勢(shì)在于，其更容易相互結(jié)合或與其他化合物結(jié)合。Ablynx公司已經(jīng)將抗血清納米蛋白與靶向性蛋白結(jié)合，從而將其在血液中的半衰期延長(zhǎng)到數(shù)周，增加了藥效持續(xù)時(shí)間。該公司也將4個(gè)納米抗體結(jié)合，從而使每個(gè)分子能與更多的抗原結(jié)合或與兩個(gè)不同靶標(biāo)結(jié)合，增加藥物作用效率。Ablynx公司最近還發(fā)表了他們激動(dòng)人心的研究成果,他們