文章来源于公众号：生命科学那些事儿 作者：bioeyes
2024年，全球单抗药物市场规模已经达到2300亿美元，占整个生物药市场的半壁江山。单抗药物的开发是生物医药领域一个全新的里程碑，将人类对疾病的诊疗水平向前推进了一大步。很多从前即使是优秀的医生也束手无策的疾病，现在单抗药物可以作为主要的防治手段，极大地限制疾病进程，甚至是治愈疾病。这些突破很大程度得益于单克隆抗体技术的发明，而在此之前，抗体基本以多克隆抗体的形式产生和存在。今天，一起聊一聊“单抗”和“双抗”。
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单抗药物引领生物药
在生物药出现之前，药物主要是小分子药，我们所熟知的阿司匹林和二甲双胍都属于此类。随着二十世纪下半叶以分子生物学为代表的生物技术的快速发展，生物药开始崭露头角。重组蛋白是最早的生物药之一，1978年，基因泰克公司通过基因重组技术，表达出人胰岛素分子，轰动了整个制药圈。这一里程碑不仅开启了基因泰克的传奇故事，也宣示了生物药时代的到来。
近年来随着免疫疗法的快速推广，以免疫检查点抑制剂为代表的单抗药物开始变得家喻户晓。靶向PD-1/PD-L1的单抗药物是所有单抗药物中的典型代表，2024年仅默沙东的一款PD-1抑制剂单抗药物Keytruda的销售额就高达294.82亿美元，蝉联“药王”桂冠，再次展现了单抗药物不可替代的优势。
图1 全球生物药市场细分格局
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单克隆抗体技术的发明
单抗药物的大显神通得益于单克隆抗体技术的开发。1984年诺贝尔生理学或医学奖授予乔治·科勒（Georges Köhler）、色萨·米尔斯坦（César Milstein）和尼尔斯·杰尼（Niels Jerne）三位科学家，其中乔治斯·克勒和色萨·米尔斯坦因为共同开发了单克隆抗体技术（1975年）而获奖。
图2 1984年诺贝尔生理学与医学奖三位获奖人
>>>>什么是单克隆抗体技术？
首先，什么是单抗？顾名思义，是单个B细胞克隆分泌的单一种类的抗体。抗原上可以引起机体产生抗体的分子结构叫做抗原决定簇，也称为抗原表位。一个抗原可以有许多不同的抗原决定簇，因此，机体也可以产生多种不同的抗体。由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅识别某一特定抗原表位的抗体，称为单克隆抗体（单抗）。
1975年，来自剑桥大学的科学家Kohler和Milstein在nature发表文章1，公布了一种获得单克隆抗体的方法。其核心是在体细胞融合的技术基础上，将可以分泌抗体的小鼠脾细胞（主要是B淋巴细胞）与可以无限增殖的骨髓瘤细胞融合，经过HAT培养基的筛选，筛选出杂交瘤细胞及其克隆群体，这种单克隆分泌单一种类的抗体，即单克隆抗体。
什么是多抗？由多个B淋巴细胞克隆产生的，受到多种抗原决定簇刺激并可以与多种抗原表位结合的抗体就是多克隆抗体（多抗）。从某种角度而言，多抗是多种单抗的混合物。在单抗技术发明前，绝大多数使用的抗体都是多抗。不管是从人，还是动物血清中分离纯化的抗体，基本都是多种抗体的组合，它们识别不同的抗原表位，由不同的B细胞克隆产生，其原因是无法将单个的B细胞及克隆分离出来。
图3 单抗与多抗技术路线对比
03
抗体的人源化改造：单抗技术的又一次升级
1986年，全球第一个治疗肾移植排斥反应的鼠源化单抗药物（OTK3）宣告上市，象征着单抗药物治疗时代的开始。但是很快人们发现，人的免疫系统对鼠源化抗体有较高的免疫原性，即HAMA（Human Anti-Mouse Antibody Response），其主要涉及抗体恒定区的异种蛋白免疫原性，使患者产生严重的过敏反应和毒副作用，造成药物失去其应有的疗效。
科学家于是致力于抗体人源化改造，避免鼠单抗在人体中的免疫反应。经过几代科学家的努力，人们相继开发出嵌合抗体、人源化抗体和全人源抗体，显著降低了抗体药物的HAMA反应。不管是哪种人源化方案，基本遵循两个基本原则：
①保持抗体对抗原的特异性和亲和力；
②降低或基本消除抗体的免疫原性。
图4 不同人源化抗体对比
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单抗与多抗的区别
>>>>单抗和多抗制备上的区别
单抗的产生一般依赖于杂交瘤细胞，经过特定抗原免疫后的细胞形成杂交瘤细胞后，经过HAT培养基筛选、ELISA效价评估得到阳性克隆株，最后进行细胞培养或将细胞注入到动物（一般为ab/c小鼠）腹腔中用腹水培养，收集上清/腹水纯化后就能得到单克隆。
而制备多克隆抗体就没有单克隆抗体繁琐，只需将抗原（纯度越高越好）直接注入到动物体内进行免疫，经过3~4次免疫，ELISA检测效价合格后，收集血液离心得到上清，纯化后即能得到多克隆抗体。因比多抗制备周期比单抗的短，多抗首次制备价格也比单抗要低。
>>>>单抗与多抗应用上的区别
单抗和多抗都有各自鲜明的特点与优势。单克隆抗体的特异性高，一旦制备成功就可以永续的生产完全一致的单克隆抗体，因此可以对其特异性进行全面、系统地验证。但如果所识别的抗原表位被破坏，实验的结果将会受到很大的影响，这也是单抗的缺点之一。
而多克隆抗体的特异性较差，即使是使用相同的抗原制备多抗，不同批次间也会存在差异，因而在特异性、一致性方面有很大的局限。所以在用多抗做免疫检测时，更容易造成背景，例如在WB中有杂带，在IHC中背景较深等等。虽然还存在着交叉反应的问题，但由于多抗识别多个抗原表位，即使是有少数几个抗原表位被破坏或者抗原构象改变，实验的结果也不会受到影响。在相同条件下，使用多抗可以提高检测的灵敏度，对于丰度偏低的蛋白也更容易检出。
如果对抗体的特异性要求高，用量较大或需要长期使用一致的抗体，制备的抗体应用要求多(WB/IP/IF/ICC等)，可以选择制备单克隆抗体。若对抗体的特异性要求不高，需要做沉淀和凝集反应的检测性实验或者只需做ELISA检测，可以选择制备多克隆抗体。
图5 单抗与双抗特点对比
总体而言，单克隆抗体以其一致的性能、有保证的长期生产和相对简单的放大而闻名，无论项目的时间进度如何，都能为制造商和研究人员提供稳定的供应和实验可靠性。尽管有许多优点，但单克隆抗体的一个缺点是它们比多克隆抗体的生产更耗时且更昂贵。多抗也有其重要应用价值，例如新冠疫情爆发这样的特殊时候，研究人员可能考虑优先使用多抗，因为多抗可以快速生产，应急使用，然后在单克隆抗体可提供时转换成单克隆抗体。
END
单抗药物已经占到生物药的半壁江山，它在人类疾病防治中扮演越来越重要的作用。单抗技术与多抗技术一脉相承，都是人类在不断理解人体运行奥秘的基础上开发出来的神奇工具。抗体技术仍然在快速发展，近年来抗体偶联药物和双特异性抗体热度持续走高，将会为各种复杂疾病带来新的希望。
