今天是2022年12月13日，《免疫学拾遗》系列自2020年12月13日发布第一篇以来，到今天，正好是两年时间，两年间我们以大概每两周一篇的速度发布，共计发布了36章内容，能够坚持下来是团队协同作战，共同努力的结果，感谢每位成员的付出，也感谢读者的关注，读者的关注与阅读就是我们不断更新的最大动力！

在此过程中，我们也同样收获了很多，对免疫学也有了更多的了解与认识，我们也希望能够将这件事持续做下去，目前公众号正在更新的是《肿瘤免疫学》系列内容，欢迎大家持续关注！

生物医药制品是由活细胞产生的药物。最早的生物药物包括从人类（例如免疫球蛋白置换；第32章）或动物（例如，地高辛片；第4章）中提纯的抗体。另外，用于过敏治疗的疫苗（第25章）和过敏原（第27章）也是生物药物，这些物质可以通过提纯提取物、通过有机体或使用分子生物学技术来生产。生物药物还包括治疗性单克隆抗体（mAb）和重组细胞因子，它们是通过分子生物学和细胞学技术生产的。值得一提的是，第5章中描述的侧向流动试验(如妊娠试验)、酶联免疫吸附试验(ELISA)和流式细胞术都离不开mAb的应用。

生物药物的本质是蛋白质，它们都有引发机体免疫反应的可能性。就疫苗和过敏原而言，引起免疫反应是理想的；而对于单抗和细胞因子，则应避免引起免疫反应，通常要改进这些蛋白质分子的结构以降低免疫原性。

本章介绍了用于临床医学的一些生物技术方法，它们可以用于改进mAbs和细胞因子。对生物技术的进一步了解有助于改进mAb，例如，减少小鼠基因序列的数量、增加人类基因序列的数量，同时保持mAb(人源化的mAb)的原始特异性。此外，也已采用遗传学方法来改变mAb的低聚糖侧链，使它们不那么“像老鼠”，并且降低其与识别物种特异性差异的抗体反应的可能性（第34章）。

改造重组细胞因子与聚乙二醇化（PEG），可使机体产生抗细胞因子抗体的可能性降低，并增加细胞因子在血清中的半衰期。本章还会引用第4章和第5章中的一些材料，并介绍生物技术在临床医学中的实际免疫学用途。

单克隆抗体

抗体的两个关键区域吸引着生物技术专家围绕其开发药物(Fig 36.1)：

特定抗体的Fab区(第4章)赋予其对抗原的特异性，并可充当“神奇的子弹”，引导其对病原体或肿瘤细胞的作用。与其他不能针对特定靶细胞的药物相比，这种特异性提供了可预测的治疗效果并减少了副作用。

抗体的Fc区是效应区。对于免疫球蛋白G(IgG)，Fc区的生理作用包括激活补体级联反应、巨噬细胞、自然杀伤(NK)细胞和肥大细胞。也可以人为改变Fc区，以将药物和毒素输送到特定细胞。

Fig 36.1 免疫球蛋白结构

在过去的100年里，人们尝试了各种抗体疗法。将动物多克隆免疫球蛋白作为血清注射，例如曾被用来治疗感染和中和蛇毒(抗蛇毒)。马血清通常能诱导机体产生抗马抗体，这些抗体与马蛋白形成免疫复合物，该免疫复合物会引发III型超敏反应，导致血清病(第30章)。

多克隆人免疫球蛋白也被认为是被动免疫的一种形式。抗体缺乏症患者可接受免疫球蛋白替代治疗(第32章)；抗-D免疫球蛋白可用于怀有RH阳性血型胎儿但本身是RH阴性血型的妇女，以预防新生儿溶血病(第29章)。然而，通过供者来获得大量的人类免疫球蛋白是很昂贵的，而且有血液传播感染的风险。此外，人类来源的治疗性抗体的范围是有限的。

鼠源性mAb(小鼠单抗)发明于1975年，其目的是开发大量特异性抗体，这些抗体廉价且安全。鼠源性mAb还有一个优点，它们可以针对无法刻意用于免疫人类的抗原（例如某些病原体或肿瘤细胞）。

制备鼠源性mAb的传统方法是将免疫小鼠的B细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合(见Box 36.2)，这样会产生高水平的鼠源性mAb。鼠源性mAb应用广泛，但也存在一些突出问题。鼠源性mAb具有鼠的Fc区，在体内不能与人的补体分子或人巨噬细胞、NK细胞上的Fc受体很好地相互作用。此外，治疗性鼠源性mAb还能产生抗小鼠抗体。这些抗小鼠抗体既可以识别小鼠蛋白上表达的独特的寡糖侧链，也可以识别小鼠免疫球蛋白链恒定区的氨基酸序列。抗鼠抗体可引起免疫复合体疾病(IgG抗鼠抗体)或过敏反应(第30章)。抗鼠IgG抗体也会中和鼠源性mAb的作用，大约40%的患者在接受mAb治疗后会产生抗鼠IgG抗体。抗鼠抗体会阻断单抗的有益作用。例如，对于类风湿性关节炎患者，一种过往有效的药物可能会因抗鼠抗体而失效，导致不能再使用鼠源性单抗。为了克服这些问题，可通过一些手段来增加mAb中人类基因序列的比例（Fig 36.2)。

1.嵌合mAb：使用来自免疫小鼠的小鼠免疫球蛋白可变区基因序列和人类恒定区基因序列，两者嵌合并在哺乳动物细胞中进行克隆，然后表达嵌合免疫球蛋白分子。嵌合mAb只含有大约30%的小鼠氨基酸序列，但在用于治疗时仍有引发抗体的倾向。嵌合mAb的名称中包含字母“xi”，例如，rituximab(第35章)、infliximab和basiliximab(第34章)。

2.人源化mAb：使用一种类似于嵌合抗体的技术，但只使用了小鼠高变区基因序列，只有大约10%的氨基酸来自小鼠的序列。人源化mAb名称中包含字母“u”，例如，rituximab、trastuzumab、bevacizumab和ipilimumab；这些都可用于癌症治疗(第35章)。

这些技术已经被用于开发具有类似人类氨基酸序列的单抗，它们可以降低引起抗鼠免疫反应的风险。此外，在人类和非人类细胞中产生的免疫球蛋白糖基化的差异也会引发一些并发症。糖基化是指将低聚糖侧链加到蛋白质上。由于它们的合成涉及物种特异性的酶，因此这些侧链的结构具有物种特异性。第34章介绍了不同的哺乳动物有不同的糖基化模式，抗体可以识别这些模式。当mAb在非人类细胞中表达时，它们有被抗碳水化合物抗体识别的可能性。通过分子生物学技术可以改变人源化抗体的糖基化(见Fig 36.2)。

Fig 36.2 用于降低产生针对MAb的抗鼠抗体的风险的一些技术。小圆圈代表免疫球蛋白表面的寡糖分子。

对于传统的小分子药物，如青霉素或阿司匹林，可以更换不同的制造商，而不会出现任何临床问题。但对于生物药品，由于它们是活细胞产生的，所以在不同的药物之间切换时必须更加谨慎，因为不同的mAb可能有不同的效应和副作用。例如，在类风湿性关节炎中，在两种不同的抗肿瘤坏死因子(TNF)单抗(infliximab和adalimumab)之间进行切换使用时必须小心谨慎(见Box 36.2)。即使两个厂家使用相同的杂交瘤来生产生物药物，也不能简单地认为这两种药物就是相同的。这两种单抗可描述为“生物相似”，可能会因制造技术的不同而略有不同。

上述技术可用于生产mAb，这些mAb在人体内引发较低的免疫反应。在许多情况下，mAb是相当有效的。例如，目前已广泛使用的阻断细胞因子效应的单抗，其中包括用于类风湿性关节炎的抗TNF单抗(第31章；见Box 36.2)和用于治疗移植排斥反应的抗白细胞介素2(IL-2)受体单抗(第34章)。

然而，在癌症免疫治疗中，只有一小部分mAb通过补体激活和抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)而有效地杀伤靶细胞。其中包括第35章提到的抗CD20和抗HER2单抗。在大多数其他癌症中，简单的单抗并不能提供足够的效力。通过不同的方法可提升单抗的效果，如Fig 36.3中的癌症免疫疗法所示。

Fig 36.3 对mAb Fc区的修饰可增强效应功能。NK，自然杀伤细胞。

生物特异性抗体结合了两种不同抗体的特异性。在癌症免疫治疗中，它们针对细胞毒性T淋巴细胞(CTL)上的T细胞受体(TCR)和肿瘤细胞上的靶抗原。生物特异性抗体将CTL和靶细胞结合在一起，并激活CTL以启动细胞杀伤。

一些在单独使用时浓度较高、毒性太大的物质可以与mAb结合使用。例如，单抗可以与毒素或放射性同位素结合，并将它们运送到靶细胞。二者的结合提高了毒素或同位素对靶细胞的特异性。

mAb在许多常见疾病的治疗中占有重要地位。有趣的是，在还没有证据表明抗体是人类应对癌症的正常免疫反应的一部分时，单抗就已经开始在癌症治疗中发挥作用了。另一方面，虽然抗体在抗感染的生理防御中有非常明显的作用，但到目前为止，研究表明mAb并没有在这方面起到很大的作用。如今已经开展了许多研究，利用mAb进行被动免疫治疗来抗感染。例如，针对脂多糖(LPS)的单抗，脂多糖是生物体释放的物质，在感染性休克时会刺激机体释放细胞因子(第21章)。机体也可能会生产抗LPS的mAb，但由于野生生物中抗原的多样性，这些mAb对有毒力的菌株的抵抗力并不总是有效的。与其他类型的病原体相似，mAb的高度特异性限制了它们在治疗感染方面的应用。另一方面，疫苗的主动免疫所诱导的多克隆反应在预防感染方面非常成功(第25章)。

在药物过量和药物滥用的治疗方面，单抗也已经取得了成功。有些药物（例如地高辛）的过量使用是很危险的，它们难以从体内清除，而使用抗地高辛单抗治疗则可迅速清除这些药物(第4章)。此外，mAb已用于希望减少或消除对药物依赖的患者，这种药物会和mAb形成一种免疫复合物，阻止药物到达大脑中的特定受体，并将药物引导到脾脏，以此摆脱对它的依赖。

重组细胞因子

大多数关于重组细胞因子的研究都集中在生长因子、细胞因子在提高免疫力方面的潜在作用上。较频繁使用的主要免疫细胞因子是干扰素-α(IFN-α)。

IFN-α用于治疗某些类型的病毒性肝炎(第20章)。IFN-α可引起轻微的急性反应，大多数患者在治疗过程中会感到不适(第24章)。一些患者会产生抗IFN-α，起到中和治疗的作用。目前临床应用的主要问题是治疗费用——每年高达15000美元。如此高成本的部分原因是IFN-α的半衰期非常短，只有4小时，这意味着每天都必须输注。

关于IFN-α的部分问题，可以通过在IFN-α结构中添加聚乙二醇分子来解决。在所谓的聚乙二醇化过程中，聚乙二醇分子共价连接到IFN-α分子上。增加了分子量，从而延长了分子的半衰期，使其不会在肾脏中被过滤。聚乙二醇化还有效地包裹了IFN-α分子，使其不被蛋白酶消化(Fig 36.4)。这些变化将IFN-α的半衰期增加到40小时，这意味着可以每周输注一次，而不必再每天输注。聚乙二醇化还可以保护IFN-α分子不受患者免疫系统的影响，并降低诱导抗IFN-α抗体的风险。当进行适当的聚乙二醇化时，不会影响IFN-α与其受体的结合。

Fig 36.4 聚乙二醇化可延长某些重组分子的生物半衰期。