抗體藥物是生物技術(shù)制藥領(lǐng)域的一個重要方面�？贵w具有識別抗原的特異性,因而利用抗體診斷與治療疾病是醫(yī)藥研究者長期以來追求的目標(biāo)�？贵w與靶抗原結(jié)合具有高特異性、有效性和安全性,臨床用于惡性腫瘤、自身免疫病等各種重大疾病,抗體藥物的發(fā)展并不是一蹴而就的,抗體的發(fā)現(xiàn)以及抗體藥物的臨床應(yīng)用經(jīng)歷了一段漫長的歷史進(jìn)程。

抗體治療的最早應(yīng)用可以追溯到中國人接種“人痘”預(yù)防天花的記載算起,國際上一般公認(rèn)的人痘接種術(shù)最早起源于中國公元１０世紀(jì),但據(jù)中國的一些史書記載,種痘始于唐朝。只不過當(dāng)時種痘只是在民間秘密流傳,沒有公布于世。１６６１年,隨著因得過天花而繼承皇位的康熙執(zhí)政,人痘接種開始從民間走進(jìn)皇宮,種痘術(shù)開始在全國得以提倡和推廣。到后來的英國人Jenner受到中國人痘接種法的啟示,接種牛痘預(yù)防天花,直至今日,免疫學(xué)的發(fā)展已有三個半世紀(jì)。

早在19世紀(jì)末,抗體被動免疫療法的創(chuàng)立為當(dāng)時不發(fā)達(dá)的疾病治療開辟了新途徑。Ehrlich提出的側(cè)鏈學(xué)說為免疫學(xué)與免疫療法奠定了基礎(chǔ)。他認(rèn)為,細(xì)胞的表面具有特異性受體分子(或稱側(cè)鏈),這些側(cè)鏈僅與毒素分子中特定的基團(tuán)結(jié)合;如果細(xì)胞與毒素結(jié)合后能存活下來,將會產(chǎn)生過量的側(cè)鏈,部分的側(cè)鏈釋放至血液中,即為抗毒素,這就是現(xiàn)在所稱的抗體。

19世紀(jì)80年代后期,學(xué)者們在研究病原菌的過程中,發(fā)現(xiàn)白喉?xiàng)U菌分泌的白喉外毒素有致病性,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)在感染者的血清中有“殺菌素”(bactericidins),這就是最早發(fā)現(xiàn)的抗體。Von Behring和同事Kitasato于1890年正式使用白喉抗毒素治療白喉病人,隨后他們又成功使用白喉脫毒外毒素進(jìn)行預(yù)防接種。當(dāng)時的科學(xué)家們根據(jù)抗體來源的特性,把能刺激宿主產(chǎn)生抗體的物質(zhì)命名為抗原,從而使抗體研究成為免疫學(xué)的一個重要分支,促進(jìn)了抗體治療的快速發(fā)展。

目前,科學(xué)家們對于抗體有一個公認(rèn)的定義�？贵w是一種由B細(xì)胞識別抗原后活化、增殖分化為漿細(xì)胞,并由漿細(xì)胞合成與分泌的、具有特殊氨基酸序列的,能夠與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白分子。在抗體發(fā)現(xiàn)早期,這種特異性的抗體物質(zhì)勾起了科學(xué)家們極大的興趣,科學(xué)家們前赴后繼致力于解析抗體的結(jié)構(gòu),但由于落后的實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)展緩慢。

直到20世紀(jì)5O年代,科學(xué)家們對抗體的結(jié)構(gòu)和抗原抗體識別機(jī)理的理解還非常淺顯。1937年瑞典物理學(xué)家Arne Wilhelm Kaurin Tiselius通過電泳技術(shù)證明了抗體也是一種蛋白質(zhì),并將其稱為γ球蛋白。1953年英國生物化學(xué)家Frederick Sanger成功解析了同樣身為蛋白質(zhì)的胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu),從而為科學(xué)家們解析抗體結(jié)構(gòu)指明了方向。抗體結(jié)構(gòu)的解析離不開美國生物學(xué)家Gerald Maurice Edelman,他受到Sanger解析胰島素結(jié)構(gòu)的啟發(fā),用B-巰基乙醇處理免疫球蛋白G,分解成兩條鏈,根據(jù)分子量大小分別稱為重鏈和輕鏈,并在此基礎(chǔ)上提出了自己心目中的抗體結(jié)構(gòu):重鏈和輕鏈折疊形成奇特的袋狀結(jié)構(gòu),從而識別抗原。1963年,Edelman與RodneyRobert Porter(Sanger的第一個博士研究生)結(jié)合兩人多年的研究結(jié)果,提出了比較成熟的抗體分子模型。

他們認(rèn)為,抗體是由兩條重鏈和兩條輕鏈組成的“Y”型對稱結(jié)構(gòu),一條輕鏈和一條重鏈的一半組成了“Y”型結(jié)構(gòu)的分支�？贵w識別抗原的特異性結(jié)合位點(diǎn)位于“Y”型結(jié)構(gòu)的兩個分支的頂端,輕鏈和重鏈都有一部分包含其中。1969年,Edelman和Porter完成了一項(xiàng)在當(dāng)時了不起的成就,他們成功對抗體1300多個氨基酸序列進(jìn)行了測定,是當(dāng)時測定氨基酸序列的最大的蛋白質(zhì)分子。

隨后Edelman繼續(xù)深入研究抗體的結(jié)構(gòu),陸續(xù)提出了越來越精確的抗體分子結(jié)構(gòu),包括重鏈可變區(qū)、重鏈恒定區(qū)、輕鏈可變區(qū)、輕鏈恒定區(qū)以及抗體內(nèi)部二硫鍵的位置,同時他認(rèn)為抗體的差異是由可變區(qū)的差異決定的。通過對抗體結(jié)構(gòu)的不懈研究,抗體識別抗原的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)得到了有效闡釋,卻仍無法回避抗體多樣性的基本問題。抗體的分子序列并不固定,免疫系統(tǒng)能夠產(chǎn)生不同抗體結(jié)合不同的抗原物質(zhì)。若依據(jù)“一個基因編碼一條多肽鏈”的理論,即使人類基因組都無法滿足抗體多樣性編碼的需求。

對于這個問題,Edelman和另一位同行Joseph Gaily于1967年提出了一個抗體多樣性產(chǎn)生的最初的設(shè)想l2]。他們認(rèn)為編碼抗體的基因存在染色體重排現(xiàn)象,識別抗原之后數(shù)量有限的抗體基因通過不同的組合形式編碼無限種類的抗體分子。

在Edelman提出的抗體多樣性理論的基礎(chǔ)上,1976年,日本科學(xué)家利根川進(jìn)和同事在檢測不產(chǎn)生抗體的胚胎細(xì)胞和產(chǎn)生抗體骨髓瘤細(xì)胞中抗體輕鏈基因的分布時發(fā)現(xiàn),胚胎細(xì)胞中不同抗體基因距離較遠(yuǎn),而骨髓瘤細(xì)胞中抗體基因距離接近,這個發(fā)現(xiàn)說明生殖細(xì)胞在發(fā)育成免疫細(xì)胞的過程中,抗體基因發(fā)生了重新分布現(xiàn)象。利根川進(jìn)在此基礎(chǔ)上用一系列確鑿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了抗體多樣性是由B淋巴細(xì)胞中抗體基岡的染色體重排和突變造成的。

根據(jù)估算,抗體基因通過重組和突變甚至可以編碼100億種不同的抗體,很好解釋了抗體多樣性產(chǎn)生的原因。1987年,利根川進(jìn)由于抗體多樣性的突破性研究獨(dú)享了該年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。