當今制藥產(chǎn)業(yè)的熱點，被稱為“生物導彈”的治療性抗體藥物開發(fā)異�；钴S，但其共同的特點，分子太大、結構太復雜、價格太昂貴又限制了它的生產(chǎn)及在臨床應用上的推廣。對此，比利時一家生物技術公司稱，他們從駱駝中提取的“納米抗體”將克服這些不足，使分子更小，療效也更好，并有望治療更多的疾病，價格也會便宜得多。
盡管這家名叫Ablynx的公司只有45人，但其中科學家和生物工程師就占33人，這些人擁有共同的理想：尋找能代替整條抗體的最小段抗體蛋白片段，將這一最小段蛋白轉(zhuǎn)換成能創(chuàng)造數(shù)十億美元的藥物，換言之，創(chuàng)造出世界上第一個全新的納米抗體藥物，用來治療癌癥、風濕性關節(jié)炎、腸炎等疾病，甚至治療阿爾茨海默氏病等。
Ablynx的成功得益于三大因素的綜合作用：抗體治療藥物的突飛猛進、困擾復雜抗體藥物的諸多問題以及該公司科學家們對駱駝家族相關生物學知識的獨特見解。
抗體藥物突飛猛進
人體中，除了大腦，最復雜的部分當屬免疫系統(tǒng)。從某種意義上講，我們其實是生活在“細菌吃人”的世界，各種細菌永無寧日地侵蝕著我們，把我們當做它們繁殖后代的最好場所，而能幫助我們，為我們擔當防御衛(wèi)士的就是抗體了�？贵w是由全副武裝的B細胞生成的、呈Y字形的蛋白質(zhì)，生活在血液和細胞間流體中。每種抗體模型擔負一種使命，通過化學觸覺識別所遇到的其他分子。當免疫系統(tǒng)遭受微生物、過敏原或毒素侵蝕時它就發(fā)出獨特的化學信號，啟動我們自身的防御系統(tǒng)。
盡管我們的免疫系統(tǒng)有復雜的自我防御功能，我們的身體還是會遭受不同疾病的困擾。在身患癌癥或發(fā)生呼吸道病毒感染時，免疫系統(tǒng)往往反應遲緩；在器官移植中發(fā)生排異反應或發(fā)生哮喘時，免疫系統(tǒng)往往又反應過度；而免疫系統(tǒng)有時又會錯誤地進攻人體正常細胞，引起風濕性關節(jié)炎等自身免疫能力下降性疾病。
幾十年來，藥物研究人員一直在試圖尋找到人工抗體，以克服或緩解這些免疫系統(tǒng)疾病。自1975年大批量生產(chǎn)單克隆抗體的技術發(fā)明后，20年內(nèi)，只有兩種抗體藥物獲得美國食品和藥物管理局的上市批準�？贵w藥物發(fā)展的僵局直到1997年才被打破，到2004年末，已有17種治療性抗體藥物獲得美國食品和藥物管理局的通過，治療范圍涉及上面提到的各種疾病，這些藥物僅在2004年一年就為制藥公司創(chuàng)造了112億美元的高額收入。目前，單克隆抗體仍然處在快速發(fā)展的階段，尚有幾十種單克隆抗體處于研發(fā)和臨床實驗階段。有科學家預言，未來3年將有16種單克隆抗體藥物獲得上市權，2008年，單克隆抗體的全球銷售額將突破170億美元大關。
Ablynx公司表示，明年末他們也將開始納米抗體藥物的一期臨床實驗，以期從抗體藥物這塊大蛋糕中分到一杯羹。分子量只有抗體的1/10、長度只有幾個納米的納米抗體有可能超越當前抗體藥物，在阿爾茨海默氏病和其他疾病領域產(chǎn)生全新藥物，但Ablynx公司的當前目標是，創(chuàng)造出能取代市場暢銷抗體，并在藥效方面更加優(yōu)越的納米抗體。
抗體藥物面臨棘手難題
雖然單克隆抗體還存在巨大的發(fā)展空間，但其高昂的價格卻帶來了很多麻煩。據(jù)報道，哮喘病人每年在哮喘病抗體藥物Xolair上的花費就要1.1萬美元；風濕性關節(jié)炎患者接受8針抗體藥物Remicade的注射需要4600美元；而每個癌癥患者每年在抗體藥物Her鄄ceptin上的花費竟然高達3.8萬美元。
單克隆抗體如此昂貴的主要原因是它的結構太復雜。按照分子量標準，抗體屬超大分子物質(zhì)，每個分子含有兩套重鏈和輕鏈，并與糖分子重疊在一起。合成單克隆抗體之前，通常需要從老鼠體內(nèi)分離出抗體，然后進行人源化。人源化的過程很復雜，需向鼠源性抗體中嵌入人體基因，編譯出與人體抗體的氨基酸序列相同的蛋白質(zhì)片段，部分或全部取代鼠源性抗體中的蛋白。另外，還有一些公司通過轉(zhuǎn)基因技術對老鼠進行改造，直接產(chǎn)生接近人源化的抗體�？贵w人源化的目的是減少抗體治療中的排他性等副作用，但它需要生成的大分子蛋白不能像傳統(tǒng)藥物那樣通過化學方法合成，只能在生物反應器中，利用帶有合成單克隆抗體所需的多種基因的哺乳動物細胞培養(yǎng)而成，這一過程通常就得耗費幾個月的時間。
這種細胞培養(yǎng)的方法使得單克隆抗體難以大規(guī)模生產(chǎn)，與相同規(guī)模的化學藥廠或微生物生物合成藥廠相比，單克隆抗體藥物在建廠和生產(chǎn)過程中消耗的資金要多很多。另外，藥品公司還必須保證生物反應器的純凈，防止感染病毒毀壞價值昂貴的細胞或污染了所生成的抗體。最近的研究表明，未來數(shù)年的產(chǎn)量加在一起也遠遠少于市場對單克隆抗體藥物的需求，所有這些因素刺激了克隆藥物價格的不斷攀升。
抗體藥物的大分子特性也制約了其廣泛使用和療效的發(fā)揮。單克隆抗體在高溫和強酸強堿的條件下會分解，必須在絕對零度下保存，否則就會在數(shù)周內(nèi)完全失去活性�？贵w能被消化系統(tǒng)很快降解，從而阻止了其進入大腦或一些腫瘤的外圍，許多疾病無法用單克隆抗體藥物治療，而且單克隆抗體只有注射這一種給藥方式。
在某些情況下，在單克隆抗體藥物無法正常工作，即使能正常發(fā)揮藥效的某些情況下，運用更簡單、更小的蛋白分子效果會更好，而且在合成、操作、吸收和價格方面會更有優(yōu)勢，這一理念在許多年前就預言了納米抗體的誕生。如果將Y型抗體分子的三段視為一條主干和兩條分支的話，上世紀80年代，蛋白質(zhì)工程師們就通過去掉主干或主干和一條分支的方法獲得抗體片段，來研究抗體片段代替整個抗體行使其功能。這些抗體片段也能像整段抗體一樣，通過與毒素、病原體、異常細胞信號結合或與那些不受歡迎分子的細胞受體結合達到治療疾病的效果。但是由于Y型結構中的一些蛋白片段被去掉，抗體片段無法恢復其他免疫系統(tǒng)成分如T細胞的功能。
抗體片段的優(yōu)勢在于，它能夠通過細菌、酵母或真菌合成，這種方法比利用老鼠合成抗體便宜得多。抗體片段還能偷偷進入腫瘤的中心，從而可用作放射性同位素或化療藥物的載體，將這些藥物帶入腫瘤細胞，直接攻克腫瘤細胞。另外，抗體片段能更快地分解或從血液中過濾，與在體內(nèi)持續(xù)數(shù)周的整段抗體藥物相比，半衰期只有幾小時，這一特點雖然在用做載體時具有優(yōu)勢，但用做藥物時卻是一大缺點，在體內(nèi)的藥效持續(xù)時間太短，這也是目前為止只有一種抗體片段在美國上市的原因。
為了克服這一問題，許多公司不斷對抗體片段進行修飾，甚至將抗體片段只保留一條鏈的末端。這樣的抗體末段含有互補決定區(qū)域這樣的重要化學成分，互補決定區(qū)域決定抗體將要識別的靶標或抗原以及抗體抗原結合的緊密程度，這種單鏈抗體的分子量與Ablynx公司的納米抗體已經(jīng)非常接近。但由于是從大分子的雙鏈抗體中獲得的，單鏈抗體具有雙鏈抗體一樣的粘性，在合成抗體的細菌體內(nèi)和使用抗體藥物的病人體內(nèi)容易聚集成塊狀，從而降低了單鏈抗體的合成效率和其藥效的發(fā)揮。
在駱駝身上找到納米抗體
Ablynx公司在生物化學家們重組抗體片段解決抗體發(fā)展中的問題時，從駱駝身上獲得了納米抗體。Ablynx公司的一位創(chuàng)始人在1989年參加駱駝和水牛如何抵抗寄生蟲疾病的野外科考活動中，對從駱駝血液中分離出的抗體檢測后，發(fā)現(xiàn)了一特殊情況：除了正常的四鏈抗體外，還有一些抗體僅含有兩條重鏈，是在結構上簡單許多的天然抗體。Ablynx公司在1993年的《自然》雜志上刊登了多年的研究結果：在駱駝血液中的抗體，有一半沒有輕鏈，而且更讓人驚喜的是，這些“重鏈抗體”能像正�？贵w一樣與抗原等靶標緊緊結合，而且不像單鏈抗體那樣互相沾粘，甚至聚集成塊。
駱駝在這一特性上不同于其他哺乳動物的秘密何在雖然不得而知，但自然界的進化卻為科學家解決抗體和抗體片段所面臨的棘手問題提供了良方。納米抗體不僅分子量只有抗體的十分之一，化學性質(zhì)也更加靈活，能與酶的活性部位和細胞膜中的裂縫嚙合在一起。由于納米抗體比抗體小很多，而且不具有化學疏水性，其抗熱性和抗酸堿性更強。老鼠實驗證明，當它們通過老鼠的消化系統(tǒng)時能保持穩(wěn)定和活性，增強了抗體藥物口服療法治療疾病的可能性，納米抗體在室溫下也可保持藥效穩(wěn)定。
納米抗體在化學組成和形狀上比抗體簡單許多，它們能被單基因編碼，也更容易用微生物合成。2002年荷蘭生物學家在1.5萬公升的酵母反應器中釀造出1000克的鈉米抗體，而Ablynx公司在最近的報道中表示，他們已經(jīng)將酵母反應器釀造納米抗體的產(chǎn)量大大提高，達到每公升1克的產(chǎn)量，這樣1.5萬公升的反應器就可釀造15000克的納米抗體。納米抗體的生產(chǎn)比一般抗體的生產(chǎn)更加容易，更快也更便宜。
納米抗體的最大優(yōu)勢在于，其更容易相互結合或與其他化合物結合。Ablynx公司已經(jīng)將抗血清納米蛋白與靶向性蛋白結合，從而將其在血液中的半衰期延長到數(shù)周，增加了藥效持續(xù)時間。該公司也將4個納米抗體結合，從而使每個分子能與更多的抗原結合或與兩個不同靶標結合，增加藥物作用效率。Ablynx公司最近還發(fā)表了他們激動人心的研究成果，他們設計出的納米抗體能與癌癥細胞上的受體結合，進而與其遇到的任何腫瘤細胞緊密結合。這類納米抗體還能通過每個蛋白質(zhì)與酶結合形成雙重功能，將前體藥物轉(zhuǎn)換成化療藥物，殺死腫瘤細胞。他們將癌化的老鼠分成兩組，一組給予化療藥物，結果腫塊只縮小了一點點；另一組給予雙功能的納米抗體，等納米抗體排除老鼠體內(nèi)后再注射前體藥物，結果化療作用的靶向性更高，既能保住正常細胞，腫瘤細胞也能被完全驅(qū)除。
盡管這家名叫Ablynx的公司只有45人，但其中科學家和生物工程師就占33人，這些人擁有共同的理想：尋找能代替整條抗體的最小段抗體蛋白片段，將這一最小段蛋白轉(zhuǎn)換成能創(chuàng)造數(shù)十億美元的藥物，換言之，創(chuàng)造出世界上第一個全新的納米抗體藥物，用來治療癌癥、風濕性關節(jié)炎、腸炎等疾病，甚至治療阿爾茨海默氏病等。
Ablynx的成功得益于三大因素的綜合作用：抗體治療藥物的突飛猛進、困擾復雜抗體藥物的諸多問題以及該公司科學家們對駱駝家族相關生物學知識的獨特見解。
抗體藥物突飛猛進
人體中，除了大腦，最復雜的部分當屬免疫系統(tǒng)。從某種意義上講，我們其實是生活在“細菌吃人”的世界，各種細菌永無寧日地侵蝕著我們，把我們當做它們繁殖后代的最好場所，而能幫助我們，為我們擔當防御衛(wèi)士的就是抗體了�？贵w是由全副武裝的B細胞生成的、呈Y字形的蛋白質(zhì)，生活在血液和細胞間流體中。每種抗體模型擔負一種使命，通過化學觸覺識別所遇到的其他分子。當免疫系統(tǒng)遭受微生物、過敏原或毒素侵蝕時它就發(fā)出獨特的化學信號，啟動我們自身的防御系統(tǒng)。
盡管我們的免疫系統(tǒng)有復雜的自我防御功能，我們的身體還是會遭受不同疾病的困擾。在身患癌癥或發(fā)生呼吸道病毒感染時，免疫系統(tǒng)往往反應遲緩；在器官移植中發(fā)生排異反應或發(fā)生哮喘時，免疫系統(tǒng)往往又反應過度；而免疫系統(tǒng)有時又會錯誤地進攻人體正常細胞，引起風濕性關節(jié)炎等自身免疫能力下降性疾病。
幾十年來，藥物研究人員一直在試圖尋找到人工抗體，以克服或緩解這些免疫系統(tǒng)疾病。自1975年大批量生產(chǎn)單克隆抗體的技術發(fā)明后，20年內(nèi)，只有兩種抗體藥物獲得美國食品和藥物管理局的上市批準�？贵w藥物發(fā)展的僵局直到1997年才被打破，到2004年末，已有17種治療性抗體藥物獲得美國食品和藥物管理局的通過，治療范圍涉及上面提到的各種疾病，這些藥物僅在2004年一年就為制藥公司創(chuàng)造了112億美元的高額收入。目前，單克隆抗體仍然處在快速發(fā)展的階段，尚有幾十種單克隆抗體處于研發(fā)和臨床實驗階段。有科學家預言，未來3年將有16種單克隆抗體藥物獲得上市權，2008年，單克隆抗體的全球銷售額將突破170億美元大關。
Ablynx公司表示，明年末他們也將開始納米抗體藥物的一期臨床實驗，以期從抗體藥物這塊大蛋糕中分到一杯羹。分子量只有抗體的1/10、長度只有幾個納米的納米抗體有可能超越當前抗體藥物，在阿爾茨海默氏病和其他疾病領域產(chǎn)生全新藥物，但Ablynx公司的當前目標是，創(chuàng)造出能取代市場暢銷抗體，并在藥效方面更加優(yōu)越的納米抗體。
抗體藥物面臨棘手難題
雖然單克隆抗體還存在巨大的發(fā)展空間，但其高昂的價格卻帶來了很多麻煩。據(jù)報道，哮喘病人每年在哮喘病抗體藥物Xolair上的花費就要1.1萬美元；風濕性關節(jié)炎患者接受8針抗體藥物Remicade的注射需要4600美元；而每個癌癥患者每年在抗體藥物Her鄄ceptin上的花費竟然高達3.8萬美元。
單克隆抗體如此昂貴的主要原因是它的結構太復雜。按照分子量標準，抗體屬超大分子物質(zhì)，每個分子含有兩套重鏈和輕鏈，并與糖分子重疊在一起。合成單克隆抗體之前，通常需要從老鼠體內(nèi)分離出抗體，然后進行人源化。人源化的過程很復雜，需向鼠源性抗體中嵌入人體基因，編譯出與人體抗體的氨基酸序列相同的蛋白質(zhì)片段，部分或全部取代鼠源性抗體中的蛋白。另外，還有一些公司通過轉(zhuǎn)基因技術對老鼠進行改造，直接產(chǎn)生接近人源化的抗體�？贵w人源化的目的是減少抗體治療中的排他性等副作用，但它需要生成的大分子蛋白不能像傳統(tǒng)藥物那樣通過化學方法合成，只能在生物反應器中，利用帶有合成單克隆抗體所需的多種基因的哺乳動物細胞培養(yǎng)而成，這一過程通常就得耗費幾個月的時間。
這種細胞培養(yǎng)的方法使得單克隆抗體難以大規(guī)模生產(chǎn)，與相同規(guī)模的化學藥廠或微生物生物合成藥廠相比，單克隆抗體藥物在建廠和生產(chǎn)過程中消耗的資金要多很多。另外，藥品公司還必須保證生物反應器的純凈，防止感染病毒毀壞價值昂貴的細胞或污染了所生成的抗體。最近的研究表明，未來數(shù)年的產(chǎn)量加在一起也遠遠少于市場對單克隆抗體藥物的需求，所有這些因素刺激了克隆藥物價格的不斷攀升。
抗體藥物的大分子特性也制約了其廣泛使用和療效的發(fā)揮。單克隆抗體在高溫和強酸強堿的條件下會分解，必須在絕對零度下保存，否則就會在數(shù)周內(nèi)完全失去活性�？贵w能被消化系統(tǒng)很快降解，從而阻止了其進入大腦或一些腫瘤的外圍，許多疾病無法用單克隆抗體藥物治療，而且單克隆抗體只有注射這一種給藥方式。
在某些情況下，在單克隆抗體藥物無法正常工作，即使能正常發(fā)揮藥效的某些情況下，運用更簡單、更小的蛋白分子效果會更好，而且在合成、操作、吸收和價格方面會更有優(yōu)勢，這一理念在許多年前就預言了納米抗體的誕生。如果將Y型抗體分子的三段視為一條主干和兩條分支的話，上世紀80年代，蛋白質(zhì)工程師們就通過去掉主干或主干和一條分支的方法獲得抗體片段，來研究抗體片段代替整個抗體行使其功能。這些抗體片段也能像整段抗體一樣，通過與毒素、病原體、異常細胞信號結合或與那些不受歡迎分子的細胞受體結合達到治療疾病的效果。但是由于Y型結構中的一些蛋白片段被去掉，抗體片段無法恢復其他免疫系統(tǒng)成分如T細胞的功能。
抗體片段的優(yōu)勢在于，它能夠通過細菌、酵母或真菌合成，這種方法比利用老鼠合成抗體便宜得多。抗體片段還能偷偷進入腫瘤的中心，從而可用作放射性同位素或化療藥物的載體，將這些藥物帶入腫瘤細胞，直接攻克腫瘤細胞。另外，抗體片段能更快地分解或從血液中過濾，與在體內(nèi)持續(xù)數(shù)周的整段抗體藥物相比，半衰期只有幾小時，這一特點雖然在用做載體時具有優(yōu)勢，但用做藥物時卻是一大缺點，在體內(nèi)的藥效持續(xù)時間太短，這也是目前為止只有一種抗體片段在美國上市的原因。
為了克服這一問題，許多公司不斷對抗體片段進行修飾，甚至將抗體片段只保留一條鏈的末端。這樣的抗體末段含有互補決定區(qū)域這樣的重要化學成分，互補決定區(qū)域決定抗體將要識別的靶標或抗原以及抗體抗原結合的緊密程度，這種單鏈抗體的分子量與Ablynx公司的納米抗體已經(jīng)非常接近。但由于是從大分子的雙鏈抗體中獲得的，單鏈抗體具有雙鏈抗體一樣的粘性，在合成抗體的細菌體內(nèi)和使用抗體藥物的病人體內(nèi)容易聚集成塊狀，從而降低了單鏈抗體的合成效率和其藥效的發(fā)揮。
在駱駝身上找到納米抗體
Ablynx公司在生物化學家們重組抗體片段解決抗體發(fā)展中的問題時，從駱駝身上獲得了納米抗體。Ablynx公司的一位創(chuàng)始人在1989年參加駱駝和水牛如何抵抗寄生蟲疾病的野外科考活動中，對從駱駝血液中分離出的抗體檢測后，發(fā)現(xiàn)了一特殊情況：除了正常的四鏈抗體外，還有一些抗體僅含有兩條重鏈，是在結構上簡單許多的天然抗體。Ablynx公司在1993年的《自然》雜志上刊登了多年的研究結果：在駱駝血液中的抗體，有一半沒有輕鏈，而且更讓人驚喜的是，這些“重鏈抗體”能像正�？贵w一樣與抗原等靶標緊緊結合，而且不像單鏈抗體那樣互相沾粘，甚至聚集成塊。
駱駝在這一特性上不同于其他哺乳動物的秘密何在雖然不得而知，但自然界的進化卻為科學家解決抗體和抗體片段所面臨的棘手問題提供了良方。納米抗體不僅分子量只有抗體的十分之一，化學性質(zhì)也更加靈活，能與酶的活性部位和細胞膜中的裂縫嚙合在一起。由于納米抗體比抗體小很多，而且不具有化學疏水性，其抗熱性和抗酸堿性更強。老鼠實驗證明，當它們通過老鼠的消化系統(tǒng)時能保持穩(wěn)定和活性，增強了抗體藥物口服療法治療疾病的可能性，納米抗體在室溫下也可保持藥效穩(wěn)定。
納米抗體在化學組成和形狀上比抗體簡單許多，它們能被單基因編碼，也更容易用微生物合成。2002年荷蘭生物學家在1.5萬公升的酵母反應器中釀造出1000克的鈉米抗體，而Ablynx公司在最近的報道中表示，他們已經(jīng)將酵母反應器釀造納米抗體的產(chǎn)量大大提高，達到每公升1克的產(chǎn)量，這樣1.5萬公升的反應器就可釀造15000克的納米抗體。納米抗體的生產(chǎn)比一般抗體的生產(chǎn)更加容易，更快也更便宜。
納米抗體的最大優(yōu)勢在于，其更容易相互結合或與其他化合物結合。Ablynx公司已經(jīng)將抗血清納米蛋白與靶向性蛋白結合，從而將其在血液中的半衰期延長到數(shù)周，增加了藥效持續(xù)時間。該公司也將4個納米抗體結合，從而使每個分子能與更多的抗原結合或與兩個不同靶標結合，增加藥物作用效率。Ablynx公司最近還發(fā)表了他們激動人心的研究成果，他們設計出的納米抗體能與癌癥細胞上的受體結合，進而與其遇到的任何腫瘤細胞緊密結合。這類納米抗體還能通過每個蛋白質(zhì)與酶結合形成雙重功能，將前體藥物轉(zhuǎn)換成化療藥物，殺死腫瘤細胞。他們將癌化的老鼠分成兩組，一組給予化療藥物，結果腫塊只縮小了一點點；另一組給予雙功能的納米抗體，等納米抗體排除老鼠體內(nèi)后再注射前體藥物，結果化療作用的靶向性更高，既能保住正常細胞，腫瘤細胞也能被完全驅(qū)除。