单克隆抗体疗法

由于许多化学免疫抑制药物在治疗自身免疫性疾病时都有一定的不良反应,长期使用会增加感染或肿瘤机会。为了降低这些不良反应,科学家开发出了能够中和炎性因子和阻断免疫激活为主的抗体药物。抗体药物在临床治疗中主要发挥以下3方面的作用(图15-1):①抗体的Fab区段与靶分子结合,发挥增强或抑制免疫应答;②抗体Fc段与细胞表面受体结合诱导免疫调节,包括抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-me-diated cytotoxicity,ADCC)、补体介导的细胞毒作用(complement-dependent cytotoxicity, CDC)或者抗体依赖的吞噬作用(antibody-dependent phagocytosis,ADP);③抗体与靶分子形成多聚免疫复合物,激起补体依赖的细胞毒作用。

图15-1 抗体药物发挥作用的方式

1975年,Köhler和Milstein两位科学家从杂交瘤细胞系中获得特异性单克隆抗体。第一个针对人类的单克隆抗体是muromonab,是一个小鼠抗CD3的IgG2a抗体。但是由于人类与小鼠的免疫系统存在差异,用此单克隆抗体治疗的患者在体内几乎都产生了人抗鼠的抗体(human anti-mouse antibody,HAMA),导致该单克隆抗体很快被免疫系统清除。为了减少单克隆抗体药物的免疫原性,通过基因重组技术先后开发出了嵌合型和人源化单克隆抗体。嵌合型单克隆抗体包括鼠源抗原结合的可变区和人源的保守区,人源化单克隆抗体的Fab段部分是鼠源,部分是人源,但其Fc段是人源。比较这3种单克隆抗体,目前人源单克隆抗体药物的比例不断增加,因此HAMA产生越来越少。最近全人源的单克隆抗体已面市,这种抗体比前面3种抗体的免疫原性大大降低(图15-2)。该技术包括两种方法:一是在噬菌体系统中将人源Fab段表达出来,随后基于抗原结合能力筛选亲和力较高的单克隆抗体。二是利用转基因小鼠将人的抗体球蛋白基因转入到鼠类基因组里,转基因小鼠被免疫特异性抗原刺激而分泌人源单克隆抗体,随后在进行体外克隆。在体内选择抗体比在体外选择抗体具有天然优势,这是由于抗体必须经过体内加工、有效表达才能具备结合抗原的能力。

相对小分子化合物而言,机体对单克隆抗体具有更好的耐受性。如单克隆抗体与靶分子特异性结合,不与细胞色素P450或者其他转运蛋白结合,减少药物与药物间的相互作用。相对而言,单克隆抗体的毒性主要有3个方面:①由于与靶分子结合而产生的毒理作用。②失去靶分子,没有特异性毒性。③非人源序列突变频率较高,造成机体将单克隆抗体识别为外源物而激活机体免疫反应。从人源化的单克隆抗体到全人源的单克隆抗体,虽然大大降低了不良反应的风险,但是这个风险仍然不能避免。主要原因是单克隆抗体的聚集、糖基化和在生产过程中产生的杂质,包括培养系统、贮藏条件等都是产生免疫原性的潜在因素。

图15-2 治疗性单克隆抗体的演变过程

(一)抗炎症因子抗体

抗炎症治疗方案可以用于治疗自主性免疫应答。利用免疫抑制剂或者单克隆抗体可以有效减少免疫应答对组织的损伤,称为免疫调节治疗。传统的抗炎药物主要是阿司匹林,近年来FDA批准了抗TNF-α、IL-1和IL-6抗体作为单克隆抗体治疗药物。抗TNF-α抗体是第一个进入临床的特异性治疗方案,其可以降低类风湿关节炎的发病,减少胃肠炎疾病。第一代抗TNF-α抗体如infliximal和adalimumab与TNF-α结合可阻断它的活性,第二代重组人TNF-α受体亚单位p75fc融合蛋白etanercept可中和TNF-α的活性。但是,目前临床上应用TNF-α治疗类风湿关节炎的效果并不显著,而且有严重的不良反应,如造成感染性疾病,包括结核分枝杆菌感染。因此,TNF-α抗体治疗并不是对所有自身免疫性疾病都有良好的效果。临床研究结果显示,应用前炎症细胞因子IL-1和IL-1受体的抗体的治疗效果并不与抗TNF-α抗体对类风湿关节炎的治疗效果一致,但是在临床前动物模型中有很好的作用。抗IL-1β受体的重组蛋白analinra可以有效控制自身免疫性疾病的症状。另一个抗前炎症因子IL-6受体的抗体可以阻断IL-6引起的“细胞因子风暴”。另一个细胞因子IFN-β一般用于治疗病毒传染性疾病,具有增强免疫的作用,但是它也具有能够治疗多发性硬化症的作用,目前对于IFN-β如何降低而不是增强免疫应答还不清楚。IFN-β可以减少IL-1细胞因子的表达,抑制NALP3和NLRP1炎性小体,从而减少IL-1前蛋白的表达,减少caspase-1的激活。因此,IFN-β可以抑制前炎症因子的产生,从而缓解多发性硬化症的症状。

(二)抗共刺激分子抗体

阻断共刺激分子的信号通路可以预防移植排斥反应。例如,CTLA4-Ig可以阻断抗原特异性细胞表面的B7分子,而B7分子与T细胞CD28结合从而刺激T细胞激活。这个药物用于治疗多发性硬化症和牛皮癣。另一个共刺激分子信号通路的靶点是黏附分子CD2和CD58,重组的抗CD58 IgG1抗体具有抑制牛皮癣的作用(表15-2)。

表15-2 被FDA批准的单克隆抗体和相关适应证

由于抗体中和或阻断的分子大多为细胞因子等重要炎性因子,其抗原特异性不高,所以抗体治疗过程仍然是抗原非特异性的,长期使用会有不良反应。如治疗抗类风湿关节炎抗体Adalimumab,经过10年使用后的患者出现了肺结核高发。因此,尽管抗体药物治疗这类疾病疗效大幅度提高,但不良反应很大,其主要原因仍然是抗体无法做到抗原特异性治疗。