抗独特型抗体研究进展
2009-05-19 18:43:07   来源：本站原创   评论：0 点击：

【摘　要】　抗独特型抗体是针对抗体可变区的抗原决定簇(独特型)产生的特异性抗体，其中Ab2β是初始抗原在体内的“内映像”(intemal image)，由于可模拟初始抗原而应用于很多领域。抗独特型抗体可作为新一代免疫制剂，用以弥补现有疫苗的不足；抗独特型抗体可作为替代抗原用于免疫分析；同时对其应用前景进行了展望。

【关键词】　抗独特型抗体,抗独特型抗体疫苗,免疫分析

独特位是指抗体分子V区的单个抗原决定簇，其中可为可变区，也可为骨架区；独特型是指一个抗体分子VH-VL抗原决定簇的总和，是Oudin等1963年分别于兔及人体中发现的[1]。1974年，丹麦免疫学家Jerne根据现代免疫分子学对抗体分子独特型的认识，在Burnet“克隆选择学说”的基础上提出了著名的独特型一抗独特型网络学说，该学说可以概括为独特型抗体(Ab1)可以产生特异性的抗抗体(Ab2)，而Ab2又可以随之产生Ab3，乃至抗体Ab4,抗体Ab5…，从而形成了一个相互制约的、相互连锁的、处于动态平衡的、闭合型的、多层次级联网络结构，构成网络结构的物质基础是独特型和抗独特型。所以独特型抗体(idiotype, Id)不同于一般的抗原，它具有自身免疫原性[2]，而抗独特型抗体(anti-idiotypic antibody, Anti-Id )是指针对抗体的独特型产生的抗体。

近年来，抗独特型抗体应用领域越来越广泛。在目前的免疫技术中,抗独特型抗体的研制是一种可行的免疫原替代技术。本文综述了抗独特型抗体的分类、制备和在免疫学上的应用，并对其应用前景进行了展望。

1抗独特型抗体的分类

Bona等（1984）根据Id与Anti-Id的血清学反应和Anti-Id的功能，将Anti-Id分为Ab2α、Ab2γ、Ab2ε、Ab2β四种类型。

（1）Ab2α   属半抗原非抑制性(hapten-nonlnhibitable)的Ab2，是Ab1中远离抗原结合部位的独特型决定基产生的抗体。它能识别Abl上与骨架结构相关的独特位，由于这种独特位在Abl的配位之外，它与Ab1的结合不影响Ab1再与产生Ab1的抗原结合。Ab2α具有调节作用,促进或抑制Ab1克隆。

（2）Ab2γ　 也属半抗原抑制性的Ab2，又名同位抗体(homobody)，但它不是抗原的内映象，同系机体产生的往往为Ab2γ。它能抑制始动抗原表位与Abl上补位的结合，这可能是Ab2γ可识别Abl分子上与抗原互补位相关的决定簇或互补决定位，两者结合后引起了三维结构的改变，从而妨碍了Abl与始动抗原定位的结合；Ab2γ也具有调节作用,可促进或抑制带有相应Id克隆细胞增殖。
   （3）Ab2ε　又称外位抗体（epibody），是一类比较少见的双特异性Ab2，与风湿病样因子(RF)有关，后者见于风湿性关节炎和自身免疫病。它是由远离和位于抗原结合部位的独特型决定基共同产生的抗体,因此它具有双重功能,它既可以和Ab1的Fab片段结合也可以和Ab1的Fc片段结合。它能识别Ab1骨架区上的抗原决定簇，同时也能识别抗原上具有交叉反应结构的表位。这种抗独特型抗体对于自身免疫性疾病的研究可能具有意义。

（4）Ab2β  属半抗原抑制性(hapten-lnhibitable)的Ab2，这类Anti-Id识别的独特型决定位在抗原性上与半抗原相似，因而能代替半抗原刺激Ab1的产生，但也能完全阻抑半抗原与Ab1的结合，被认为是外部抗原在机体免疫系统中的“内映像”。 Ab2β具有如下特点：（1）能特异性与不同种属个体产生的Ab1反应；（2）能特异性与不同类抗体Ab1反应；（3）Ab2β与抗原能竞争性地结合Ab1，二者之间存在竞争性抑制作用；（4）能诱导种属个体产生特异性免疫应答。以上特点使得Ab2β引起了人们的极大兴趣，利用它可以研制出抗独特型疫苗，具有很大的应用价值，并且与某些自身免疫病的发病有关。

2抗独特型抗体的制备

目前，针对Anti-Id制备方法的划分主要有三种，一是根据抗独特型抗体的制备过程，主要分为两类：一步免疫法和二步免疫法。二是根据免疫学上抗体的类型，主要分为多克隆Anti-Id技术、单克隆Anti-Id技术和抗体库技术；第三类划分方法将抗独特型抗体的制备分为细胞工程和基因工程两种方法。这三种方法划分角度不同，但归属到抗独特型抗体是大同小异。本文采用第二种方法对Ab2的制备方法进行分析。

2.1多克隆Anti-Id技术

此方法根据免疫网络理论，抗原诱导机体产生Ab1，Ab1又能诱导机体产生Anti-Id。因为应用抗原一次免疫就能制得Anti-Id，有些研究者称其为一次免疫法。这种利用多克隆抗体技术制备Anti-Id的方法制备简单，费用少，缺点是Anti-Id含量不高，据统计，Anti-Id仅占抗血清免疫球蛋白的10%[3]，且各次制备的Anti-Id之间的免疫化学性质没有均一性，后期的纯化工作也较为繁琐。

2.2.单克隆Anti-Id技术

此方法首先利用抗原免疫动物制备Ab1，然后采用杂交瘤细胞融合技术制备Ab1，作为免疫原免疫另外的动物制备Ab2。因为经过抗原—动物Ⅰ—Ab1—动物Ⅱ—Ab2两次免疫，有些研究者也称其二步免疫法。该方法前期Ab1的制备过程, Fab或F (ab)2片段制备、分离、纯化过程较为复杂,费用较高,但一旦制备成功,则可一劳永逸的简单获取足够量的抗体,所以具有更高的实用性。

2.3抗体库技术

采用噬菌体展示技术建立重组噬菌体抗体ScFv文库，以初始抗原的单克隆抗体从ScFv文库筛选出所需Anti-Id。噬菌体展示技术具有简便、快速、经济等特点，避免了利用杂交瘤技术制备该抗体周期长，尤其是存在鼠源性蛋白反应的问题。

3抗独特型抗体的应用

3.1在免疫疫苗研究中的应用

随着免疫学的不断发展，人类在免疫制剂研究方面，取得了不少成就。实际生产中应用最广泛的是灭活疫苗和减毒活疫苗，但两者在生产实际中均存在着有的免疫效果不确实、非特异性反应强、保护期短等缺点[4]。抗独特型抗体作为抗原的模拟物，可代替病原体，诱导机体产生抗病原体的特异性免疫应[5]，即所谓抗独特型疫苗，可以作为新一代免疫疫苗，用以弥补现有疫苗的不足。迄今为止，抗独特型疫苗主要应用于肿瘤免疫方面。抗独特型抗体疫苗基于免疫网络学说，抗原可刺激机体产生Ab1，Ab1上的独特型又可刺激机体产生一系列的Ab2，Ab2中能有效模拟外源抗原的Ab2β，可结合Ab1的互补位，引起特异性的、与正常抗原相似的免疫应答，Ab2又可诱导产生Ab3，从而构成对原始抗原反应的复杂网络。应用抗独特型抗体疫苗激活抗肿瘤免疫是治疗肿瘤的有效途径之一。目前，抗独特型疫苗主要有Ab1、Ab2、单链抗体(single—chainfragmentvariable，scFv)疫苗、微抗体四种。

（1）Ab1疫苗：该疫苗可诱导独特型网络次联反应，具有以下特点（1）容易获得大量免疫原，比较安全；（2）能打破机体对肿瘤抗原的免疫耐受；（3）相对于Ab2疫苗，直接使用Ab1疫苗比较经济；（4）Abl可诱导产生多克隆的Ab2，多克隆Ab2可诱导较强的Ab3反应；（5）Abl疫苗可间接激活一系列宿主免疫效应功能以摧毁肿瘤细胞，这些效应机制包括抗体依赖性细胞毒性(AD—CC)和补体介导的细胞毒性(CDC)。

（2）Ab2疫苗：1981年，Nisonoff等提出了Ab2可作为抗传染病疫苗的构想。具有抗原“内映象”的Ab2可作为替代抗原制备疫苗。Ab2具有以下特点：（1）不含传染性病原体，可避免死疫苗或减毒活疫苗中残留的活病原体或毒力返强；（2）可利用单克隆抗体技术，解决某些病原体或抗原来源不足问题；（3）可避免基因工程技术或合成肽技术制备抗原发生的构型缺陷问题；（4）能刺激处于静止阶段的T、B细胞进行反应，在预防新生期的某些感染特别有意义；（5）能刺激细胞介导的免疫，这在病毒感染中十分重要；（6）还可模拟不能用重组技术或多肽合成技术制备的许多细菌和寄生虫的碳水化合物或脂类保护性抗原。目前多个系列的抗独特型抗体用于模拟不同的人肿瘤相关抗原已经制备成功，并得到验证能在鼠、兔及猴体内引起特异性抗肿瘤免疫应答[6]。

（3）单链抗体(scFv)疫苗：由于单克隆抗体分子较大，免疫原性较弱，组织穿透力弱，且多为鼠源性，易引发人免疫系统产生人抗鼠抗体(HAMA)反应，无法反复使用，因此抗体分子小型化和人源化是单克隆抗体治疗的发展方向。目前国外已开始研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。而国内目前报道的人源化方法主要有嵌合、表面重塑(resurfacing)、重构(reshaping)以及链替换(chain shuffling)[7]。然而，目前较多应用的是scFv，单链抗体是抗体重链和轻链的可变区(V和V)通过连接肽(约l5-25个氨基酸)连接而成的重组蛋白，它是抗体与抗原结合的最小单位，其分子大小仅为完整抗体的1/6。近年来，随着对单链可变区抗体研究的不断深入，以单链可变区抗体形式的抗独特型疫苗(scFv)的研究成果已应用于预防和治疗多种疾病。在抗链球菌的研究中，AidScFv被认为是一种新的重要的免疫原，不需要添加任何佐剂，产生的抗体量大于抗原基因疫苗产生的抗体量[8]。

（4）微抗体疫苗：目前，Ab1、Ab2和scFv用作肿瘤疫苗已经取得了很大进展，但用于临床仍存在一些问题。比如：应用的Ab1和Ab2多为鼠源性，反复应用容易引起人抗鼠抗体反应；scFv的应用又存在稳定性不够，亲和力大多下降（由于缺乏Fc段），半衰期短，很快从血液中被清除掉，从而影响到达肿瘤部位的抗体浓度等等缺陷。研究人员将scFv与带有铰链区(hinge)的人免疫球蛋白重链恒定区CH3融合，构建并表达了微抗体，微抗体是中等分子量大小的蛋白，在体内的代谢较慢，可以有效地到达肿瘤部位，并起到诱发免疫反应和杀伤肿瘤的目的。由于微抗体特殊的分子结构，增加了抗原的表面积，并改变了抗原的活性基因构型，从而增强了它的免疫原性，所以在其用作疫苗时可不需佐剂[9]。

3.2在免疫检测中的应用

Ab2β是由位于Ab1的抗原结合位点的独特型决定簇产生的抗体，即独特型抗原决定簇和抗原的结合部位相同，它与Ab1结合后可以完全阻止Ab1再与产生Ab1的抗原结合。根据抗原抗体在空间构象上互补的特点，既然 Ab2β能够与 Ab1 的抗原结合部位结合，那么 Ab2β在空间构象上就与产生 Ab1 的抗原具有类似性，即 Ab2β中存在所谓的抗原内影像(internal image)，因此，Ab2β可以替代抗原应用于很多领域。

Ab2β作为替代抗原可用于免疫分析，这与抗独特型抗体作为疫苗所依据的结构原理是一致的。抗原是临床免疫学诊断中最为关键的试剂，但由于某些天然抗原的自然含量极少，或者由于必要的纯化抗原成分的提取极其困难等种种原因，从而难以获得必要的天然抗原[10,11]。例如:人体囊虫病免疫诊断中所需的囊虫天然抗原的获取及纯化制备，相当困难.在肿瘤的诊断、预防及治疗中，有非常重要作用的天然肿瘤相关抗原，只能从相应的肿瘤患者体内获取，这决不可能满足实验和临床工作的实际需要，而且还涉及到伦理问题。基因重组工程技术的诞生，使得任何已知多肽或蛋白的人工合成和生产化都成为并不困难的事情，从而极大地促进了上述问题的解决。然而在现阶段，基因重组工程只是立足于单链低级结构水平上的肽链或蛋白的生产，而对于那些由两条以上肽链形成的复杂抗原决定簇以及相当普遍的多糖成分的抗原决定簇来说，基因重组工程技术就显得无能为力了。20世纪80年代，已经有报道证明人工生产双肽链以上复杂抗原决定簇以及多糖抗原决定簇的唯一方法，就是抗独特型抗体的制备[12,13,14]。

抗独特型抗体作为替代抗原用于免疫检测领域也主要是用来代替有毒有害的免疫抗原。

在食品安全领域中常常要检测各种食品中含有的有害物质，比如河魨鱼中带有的河豚毒素，花生中污染的黄曲霉毒素等等，检测这些有害物质用到的毒素标准品，对试验操作人员存在安全隐患，而且目前毒素标准品主要来源于国外，不仅价格昂贵而且受到国外生产商的限制，一些毒素还属于生物战剂，遭到国际禁运。而制备出各种毒素的抗独特型抗体则可以替代毒素标准品，既能检测食品中有害物质保障实验操作人员安全，又能解决毒素标准品来源困难的问题。

抗独特型抗体替代抗原作为诊断试剂,一直不太引人注意。但可以克服与危险病原接触, 特别是单克隆技术的应用,使得诊断抗原易于纯化、标准化和大规模生产。当抗原难以大量获得或抗原难以用酶和同位素标记时,以抗独特型抗体代替更为合适，特别适用于血清学诊断。抗独特型抗体应用于模拟HBV和日本血吸虫的相关抗原,在疾病的诊断上已显示出与原抗原相似的敏感性和特异性。以抗独特型抗体(Ab2β)替代抗原在检测人体内血吸虫的抗体中已得到了较好的应用。

4展望

自从1974年N.K Jerne提出免疫网络学说以来，对抗独特型抗体的研究就成为生物技术研究的一个热点领域，无论是理论研究或应用研究，各国科学家都十分活跃，具有十分广阔的发展和应用前景。抗独特型抗体的提出，给一些疾病的预防和治疗提供了新的思路。从首次提出它可被开发为疫苗制剂至今，经过将近30年(Nisonoff等，1981)的发展，以免疫治疗为代表的生物治疗已成为继手术治疗、放疗、化疗后肿瘤治疗的第四种模式，给患者带来希望，大多数临床资料显示部分患者的存活期有所延长或肿瘤有消退的趋势。然而用抗独特型抗体疫苗治疗肿瘤仍处于研究阶段，临床研究资料有限，通过人们对抗独特型抗体疫苗的进一步研究和改造，其必将成为一种有效治疗肿瘤的方法。

参考文献