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单链抗体(ScFv)多聚体简介

人阅读 发布时间:2019-07-22 16:11

单链抗体(Single chain Fv,ScFv)是由一段弹性连接肽(Linker)把抗体可变区重链(VH)与轻链(VL)相连而成,是具有亲代抗体全部抗原结合特异性的最小功能结构单位,以分子量小(仅为完整抗体的1/6)、穿透力强、体内半衰期短、免疫源性低、可在原核细胞系统表达以及易于进行基因工程操作等特点而备受关注,近年来已在生物学、医学领域、实验室研究及疾病的诊治方面取得了长足的进展。但单链抗体常常又存在亲和力低、功能单一、稳定性较差、体内清除过快等不足,使它的广泛应用受到一定限制。因此,近年来在ScFv的基础上发展了结合性能良好的ScFv多聚体-Diabodies、Tribodies及Tetribodies等,这些多聚体之间的转换仅依赖Linker长度的变化,氨基酸从12个缩至0,则Diabodies转换为Tribodies,Tetribodies。这些多价、多效能、高亲和力的新型小分子抗体较单链抗体具有诸多优势,有关其制备及应用已进行了较深入的研究。

 

1、ScFv多聚体Linker的设计

 ScFv的Linker一般为15个氨基酸,常选用甘氨酸和丝氨酸构成一段具有一定弹性及蛋白酶抗性的多肽Linker,其序列为(GGGGS)3。Linker的作用是既连接VH、VL,又保持一定的弹性,使VH与VL的功能区之间在折叠后仍可配对,构成单价抗原结合位点。当Linker缩短为3-12个氨基酸时,同一ScFv分子的VH与VL区就不能相互配对,而使来自不同分子的VH与VL功能区配对成一个二价的二聚体,即Diabodies;当Linker被进一步缩短为0-2个氨基酸时,VH的C端残基就直接与VL的N端残基相连,先由两个ScFv分子构成一个Diabodies,两端游离的VH、VL就与第三个ScFv分子构成一个三价的三聚体,即Tribodies。

 

2、ScFv多聚体的特性

 Diabodies分子约为60KD,Tribodies分子约为90KD,均显著大于ScFv分子的30KD。因此在体内应用时具有许多优势,克服了ScFv在体内清除过快的不足。

与ScFv及Fab小分子抗体相比,ScFv多聚体的显著有点就是它的高亲和力性能,由于具有多个结合价,可同时与细胞膜上相邻的两个或多个靶抗原结合,与肿瘤细胞表面抗原的多价结合有利于肿瘤的影像分析及治疗。

影像多价结合力的另一因素是多聚体中Fv分子的排列方向,通过比较VH-VL与VL-VH基因结构方向的Fv分子的结合活性,发现前者是后者的10-20倍。此外,细胞表面的几个靶抗原结合位点方向的一致性也至关重要,它保证了多价Fv分子有同时与之发生高亲和性结合,这在某些新型药物设计时尤为重要,使其能与同一细胞或相邻细胞膜表面受体发生交联,从而激活细胞,达到治疗目的。

 
3、ScFv多聚体的应用

 双特异性Diabodies以其双重抗原结合特异性成为免疫诊断及免疫治疗方法中的新的组成部分,具有广阔的应用前景。它是由两种不同ScFv分子构成的Diabodies,具有双特异性,可同时与两种抗原特异性结合。与以往的双特异性抗体相比,双特异性Diabodies既保持了特异性结合抗原的特点又具有以下优点:首先,Fc区的缺失减少了与FcR阳性细胞发生非特异性结合的机会;其次,由于体积小,最大限度地降低宿主的抗异源抗体反应;第三,分子量小,有利于对肿瘤组织的穿透力;第四,制备简便,可绕过细胞杂交这一费时费力的工程,无需使化学交联剂,从而避免了潜在的免疫原性和致畸性,同时也为人源性双特异性抗体的开发奠定了基础。


在介导免疫细胞的细胞毒性作用方面,双特异性Diabodies能够双重识别肿瘤靶细胞和免疫效应细胞上的特异性抗原,将效应细胞集中在肿瘤部位,并启动信号传递,激活效应细胞发挥抗肿瘤作用。可被双特异性Diabodies介导的细胞毒性包括单核巨噬细胞、自然杀伤细胞和淋巴细胞。


Diabodies的双特异性是设计免疫诊断试剂的良好素材。Kontemann等设计了几个Diabodies,其中一条臂为抗大肠杆菌半乳糖苷酶,另一条臂分别为抗蛋清溶菌酶(HEL)、抗CEA或抗HIV-1gp120,以这些Diabodies为酶结合物,用ELISA法检测HEL,免疫组化法检测CEA,免疫印迹法检测gp120,结果均能检出相应的抗原,说明双特异性Diabodies可用于酶免疫分析法。

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