[发明专利]一种单域抗体蛋白骨架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单域抗体蛋白骨架及其制备方法。其单域抗体蛋白骨架序列组成依次为FR1，CDR1，FR2，CDR3和FR3区，其中FR1、FR2、FR3区为固定氨基酸序列，CDR1和CDR3区为抗体互补决定区，其氨基酸序列可变，CDR1和CDR3区决定与不同的抗原结合。所述单域抗体来源于条纹斑竹鲨。所述单域抗体蛋白骨架的分子量只有13kD左右，同时条纹斑竹鲨与人的物种亲缘差异更大，能产生更高亲和力的单域抗体。同时条纹斑竹鲨便于饲养。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种单域抗体蛋白骨架及其制备方法。

背景技术

抗体药物是生物医药的重要组成部分。与传统的小分子药物相比，抗体药物由于其靶向性好、副作用小，抗体药物成为生物药物发展最为迅速的产业，是今后若干年新药研发的主要方向，经济效益特别明显。据Reichert统计，2011年抗体类药物的市值达到480亿美元，领跑所有的生物类药物，预计到2016年更是达到680亿美元以上。

回顾抗体的研究历程，抗体的制备一直是整个产业的核心和瓶颈之一。在抗体药物的产业化过程中，常规抗体分子在哺乳动物细胞中表达量低，而在原核细胞体系中又容易出现聚集和无法糖基化等问题，从而使得抗体生产成本高，导致研发和使用费用高，就限制了其进一步的应用。而且，传统抗体由于其相对分子质量大，造成抗体分子在肿瘤组织和血管屏障的穿透性差，尤其在实体肿瘤中的有效浓度更低，大大限制了抗体药物的有效性。因此，抗体小型化已成为抗体药物研究的主要趋势。

重链抗体作为天然缺失轻链的抗体分子，在基因工程改造中相对于传统IgG抗体分子具有更大的优势。由重链抗体改造而来的单域抗体(single domain antibody)在天然状态下具有与抗原结合的能力，与人源或鼠源的单域抗体相比，其亲和力保留得更好，由于其相对分子质量远远小于传统抗体，抗体大小只有纳米级别又被称为纳米抗体(nanobody)。相对于传统的基因工程小分子抗体，单域抗体具有多方面的优势：1)分子量小以及CDR3的柔韧性增加,使单域抗体可以识别隐藏的抗原位点，这些表位传统的抗体无法识别,例如酶的活性中心，可以作为酶的抑制剂或者锥虫病的诊断试剂；2)由于单域抗体在自然状态下只有一个作用区域,对其进行基因操作更加方便；3)单域抗体只有识别抗原的可变区而没有不变区,从而增加了功能区的范围；4)因铰链区更加灵活多变，并且没有轻重链可变区的错配，使多价抗体的产生更加容易；5)由于单链的自然属性以及亲水性的增加导致折叠效率提高,从而具有很好的理化稳定性；6)由于亲水性增加,使其溶解性提高；7)分子量小,因此具有良好的组织渗透性,有利于携带毒素等物质的抗体到达肿瘤组织；8)高效折叠可以帮助其很好地表达；9)分子量小，因而对人体的免疫原性弱；10)在生产方面，因为传统抗体要发挥生物学功能，常常需要合适的糖基化，所以绝大多数抗体只能在哺乳动物系统内进行表达，相对于原核和酵母系统，哺乳动物系统比较昂贵。而单域抗体由于分子量小，并且不需要糖基化修饰即可发挥生物学功能，适合在大肠杆菌中表达。由于具有以上优势，近年来单域抗体吸引了人们巨大的研究热情，在探索抗原受体起源，研发疫苗、治疗药物、诊断试剂和生物技术研究工具等方面取得了长足的进展。目前在单域抗体方面研究开发最好的的是骆驼单域抗体，其中比利时Ablynx生物制药公司已研发了多个骆驼单域抗体，其中抗血栓单域抗体已进入III期临床，还有4个自身免疫疾病骆驼单域抗体进入II期临床。1个抗癌骆驼单域抗体进入I期临床。但骆驼饲养以及免疫困难造成驼源单域抗体的研发成本太高，而且目前国际上驼源单域抗体的研究太多，针对多种疾病的多个靶点应用都被专利保护。因此开发除骆驼外的其他来源的单域抗体具有重要意义。