DeepSeek推荐 | 多抗与单抗:从原理到应用的全面解析

学术   2025-02-05 11:33   湖北  

摘要:抗体作为免疫系统的核心武器,在生物医学研究、临床诊断和治疗中具有不可替代的作用。根据抗体的来源和特性,科学家将其分为多克隆抗体(Polyclonal Antibodies, pAbs)和单克隆抗体(Monoclonal Antibodies, mAbs)。这两类抗体在结构、功能、制备方法及实际应用中存在显著差异。本文将从基础原理、制备工艺、应用场景、优缺点对比及未来发展方向等多个维度展开分析,帮助读者全面理解两者的区别与选择依据。

一、定义与结构差异

1. 多克隆抗体:自然免疫的“混合军团”

多克隆抗体是由动物(如兔、羊、小鼠)免疫后产生的异质性抗体混合物。当抗原进入宿主体内时,会激活多个B细胞克隆,每个克隆针对抗原的不同表位(抗原决定簇)产生特异性抗体。这些抗体由不同的B细胞分泌,因此具有以下特点:
  • 表位多样性:识别同一抗原的多个表位(线性表位、构象表位等)
  • 异质性:抗体亚型(如IgG、IgM)和亲和力存在差异
  • 分子多样性:重链和轻链的氨基酸序列不完全相同
例如,新冠病毒的刺突蛋白(Spike Protein)含有多个抗原表位,免疫动物后产生的多克隆抗体可同时靶向受体结合域(RBD)、N端结构域(NTD)等区域。

2. 单克隆抗体:精准打击的“特种部队”

单克隆抗体来源于单一B细胞克隆,通过杂交瘤技术或重组DNA技术生产,具有以下特性:
  • 表位特异性:仅识别抗原的单一表位
  • 均一性:所有抗体分子结构完全相同
  • 可重复性:批次间差异极小
以抗HER2单抗曲妥珠单抗(Trastuzumab)为例,其仅结合HER2受体胞外域的IV亚结构域,通过阻断信号传导抑制乳腺癌细胞增殖。

二、制备工艺对比

1. 多克隆抗体制备流程

  1. 抗原设计与免疫
  • 选择合适佐剂(弗氏完全/不完全佐剂)
  • 免疫方案优化(剂量、间隔时间、途径)
  • 效价检测
    • ELISA法测定血清抗体滴度
    • Western Blot验证特异性
  • 血清采集与纯化
    • 蛋白A/G亲和层析
    • 抗原亲和纯化(提高特异性)
    周期:通常需要8-12周,取决于免疫应答强度。

    2. 单克隆抗体制备技术

    周期:从免疫到获得稳定细胞系需6-12个月,重组抗体可缩短至3-6个月。

    三、应用场景分析

    1. 多克隆抗体的优势领域

    • 诊断检测
      免疫组化(IHC)中因识别多个表位,可提高染色灵敏度(如病理诊断中细胞角蛋白检测)
    • 抗原捕获
      在免疫沉淀(IP)中更有效富集低丰度蛋白
    • 疫苗评价
      通过检测多表位抗体反应评估疫苗免疫原性

    2. 单克隆抗体的核心应用

    • 靶向治疗
      2023年全球单抗药物市场规模已突破2000亿美元,代表药物包括:
      • PD-1抑制剂(帕博利珠单抗)
      • 抗VEGF贝伐珠单抗
    • 体外诊断
      化学发光试剂中配对单抗可提高检测特异性(如PSA游离/总抗原检测)
    • 基础研究
      流式细胞术标记特定细胞亚群(CD3+CD4+T细胞分选)

    四、性能参数对比

    五、选择策略与质量控制

    1. 选择依据决策树

    mermaid
    复制
    graph TD
    A[实验目的] --> B{需要表位特异性?}B -->|是| C[选择单克隆抗体]B -->|否| D{需要高亲和力?}D -->|是| E[筛选高亲和力单克隆]D -->|否| F[使用多克隆抗体]

    2. 关键质量检测指标

    • 多克隆抗体
      SDS-PAGE纯度分析(>90%)、交叉反应性测试(Luminex多因子检测)
    • 单克隆抗体
      表位定位(SPR表面等离子共振)、ADCC/CDC活性(治疗用抗体)

    六、未来发展趋势

    1. 多克隆技术革新
    • 重组多克隆抗体(如Symphogen公司的Sympress平台)
    • 转基因动物生产人源化多抗(华大基因的hAb小鼠模型)
  • 单克隆技术前沿
    • 双特异性抗体(BsAb):同时靶向PD-1和CTLA-4
    • AI驱动抗体设计(如Absci公司的生成式AI平台)
  • 新型递送系统
    • 纳米抗体(<15 kDa)穿透血脑屏障治疗神经疾病
    • ADC药物(抗体偶联药物)的定点偶联技术

    参考文献

    1. Janeway CA Jr, et al. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 9th ed. Garland Science; 2022.

    2. Lu RM, et al. Development of therapeutic antibodies for the treatment of diseases. J Biomed Sci. 2020;27(1):1.

    3. FDA. Guidance for Industry: Monoclonal Antibodies Used as Reagents in Drug Manufacturing. 2021.

    4. Bradbury ARM, et al. Beyond natural antibodies: the power of in vitro display technologies. Nat Biotechnol. 2011;29(3):245-254.

    5. Tiller KE, Tessier PM. Advances in antibody design. Annu Rev Biomed Eng. 2015;17:191-216.

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