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在单克隆抗体制备中，首先进行的就是抗原的设计与合成，这是制备单抗成功与否的关键。因为产生抗体的特异性与亲合性是与抗原密切相关的，合成的抗原如果可以将所需要的抗原决定簇充分暴露出来，那么机体更容易识别抗原决定簇，从而免疫的动物所产生的抗体自然会在特异性和亲合力上最大程度的与抗原决定簇拟合。所以，在制备单抗的过程中，设计并合成抗原尤为重要。
对于小分子药物抗原的设计与合成，园子里已经有很多战友进行了讨论和交流，下面，我再将自己所了解的结合战友们的经验，作以下总结，由于能力有限，有总结的不到位的地方，还请战友们指出来，不足的地方，大家一起讨论补充。
一、完全抗原的设计
大家都知道，完全抗原的合成主要是在半抗原的基础上连接上蛋白质形成的，主要原因在于，半抗原属于小分子药物，只有反应原性，但不具有免疫原性，只有与载体（通常为蛋白质，也有多肽）偶连后形成完全抗原，才具有免疫原性，进入动物体内后才会产生抗体。对于半抗原而言（大多数为小分子药物），不同种类药物有不同的空间结构，究竟如何设计合成完全抗原呢？
1、分析药物结构。以磺胺对甲氧嘧啶（SMD）为例，磺胺药物的母体为对氨基苯磺酰胺，大部分的磺胺药是在N1端连接了取代基，N4端为氨基。也就是说各种药物由于N1端取代基的不同从而具有不同的活性，那么对于制备抗SMD的抗体而言，其抗原的合成就可以选择在N4端连接蛋白，将N1端的对甲嘧啶环暴露出来，这样免疫后就可以使机体产生针对SMD的抗体。如果是在N1端连接，那么半抗原突出的是磺胺类药物共有的对氨基磺酸母核，这样制备出的抗体其交叉性就会较大，更易识别磺胺类的其他药物了。
所以，在设计之前应该认真分析需要合成的抗原结构，找出起抗原活性的位置及其抗原决定簇的位置。
2、设计合成的原则：免疫半抗原设计的基本原则是免疫半抗原与载体连接后在结合抗原中能最大程度保持和突出待测物的特征结构，特别是立体结构。
3、“间隔臂”。免疫半抗原一般有几结构组成：待测物特征结构、用于连接特征结构和载体的间隔分子和末端的活性基团。间隔分子又称为”间隔臂“。免疫系统对位于载体远端的半抗原部分识别能力最强，所以间隔臂的位置选择十分重要。间隔臂的位置结构最能体现一种免疫半抗原的设计意图。一般我们可以直接利用待测物中非特征的结构部分作为间隔臂或自行构建间隔臂。通常间隔臂为非极性，除供偶连合成的基团外不应含有其他高免疫活性的结构，如苯环、杂环、饱和链烃等。
有的人认为，引入间隔臂对抗体的产生反而有干扰，假若间隔臂较长，或立体结构较特征性，则很容易产生针对间隔臂的“桥抗体“，在单抗的筛选过程中会产生干扰。但是，有的药物由于分子量小、空间结构简单，很难通过单纯的连接蛋白产生高效特异的抗体，所以，引入间隔臂会有利于抗体的产生。
二、完全抗原的合成：
常用的载体蛋白中，供连接的主要基团为游离氨基、游离羧基、酚基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、色氨酸的吲哚基、精氨酸的胍基等。但由于蛋白质载体参与反应的基团差不多相同，所以连接方法主要取决于半抗原活性基团种类。
1、含羧基的半抗原：主要有混合酸酐法、碳二亚胺法、N-羟基琥珀酰亚胺活性酯法（NHS）。该法的优点在于不含有间隔臂，可以排除“桥抗体“的产生。
2、含氨基的半抗原：有戊二醛法（含有戊二醛，容易产生“桥抗体“）、重氮法（不含间隔臂）。
3、含羟基的半抗原：主要有琥珀酸酐法、卤代羧酸法。
此外，还有含巯基、醛基或酮基、硝基的半抗原，其偶连方法这里不再赘述，大家可以参考洪孝庄的《蛋白质连接技术》。、
三、完全抗原合成的鉴定：
可以采用紫外分光光度法、红外光谱法和免疫实验的方法来进行鉴定偶连反应是否成功。
半抗原结合比的计算：即指半抗原与载体的连接比。一般认为，半抗原结合比过高或过低均影响抗体生成，以5-15为宜。但，有些研究者的实验结果表明，半抗原结合比的大小对诱导抗体产生无决定性的影响。可以通过反应原料中蛋白质与半抗原的摩尔比和溶液的PH来控制结合比。
半抗原结合比=（ε结合物-ε载体）/ε半抗原
（ε为某波长的摩尔吸光系数，取载体、半抗原和结合物均有较强吸收时的波长；ε载体、ε半抗原可预先用纯品检测得到）
以下整理了园子里一些小分子药物抗原设计与合成方法的帖子，大家可以参考：
【求助】关于莱克多巴胺的人工抗原合成。特急！(戊二醛法)
[交流]单抗讨论小组话题三：小分子抗原的单抗制备策略
（请教）人工抗原怎么制备
【讨论】为什么小分子一般连接BSA免疫偶不是连其他蛋白啊
【求助】l氯霉素半抗原的合成
【讨论】氯霉素人工抗原偶联率的计算
【求助】氯霉素人工抗原制备过程中的问题
Re:【求助】请教:戊二醛法合成完全抗原时遇到的问题(合成SMM)
Re:【交流】小分子药物的蛋白质连接技术(精华帖)
（请教）如何产生较高效价抗青霉素抗体
Re:【求助】重氮法制备人工抗原遇到的问题
希望得到前辈们的回答。非常感谢！
单克隆抗体是利用了瘤细胞的无限增殖，利用了淋巴细胞能产生单一抗体的特征。记忆细胞是不能产生抗体的，需要抗原刺激才能增殖、分化为浆细胞，浆细胞才能产生抗体。
向左转|向右转
①抗CD20单抗，利妥西单抗；
②抗表皮生长因子受体（EGFR)单抗，西妥昔单抗、帕尼单抗（Panitumab);
③抗Her-2单抗，曲妥珠单抗；
④抗VEGF单抗，贝伐珠单抗（Avastin)等。
1．材料
(1) 细胞：取对数生长期的细胞。
(2) 10％二甲基亚砜保护液（二甲基亚砜能损坏滤器，而又被高压所破坏，所以不能过滤或高压消毒。其本身就是毒品，无菌）：含10％二甲基亚砜、20％灭活胎牛血清，70％RPMI—1640液。
(3) 20％FCS—1640培养液：含青霉素100U/ml，链霉素100μg/ml。
(4) 灭菌的2ml安瓶等
2．操作方法
(1) 去掉细胞培养瓶中的旧的培养液，加入10％FCS—1640液，使细胞悬浮。
(3) 1 000r/min离心10min，去上清。细胞沉淀用10％二甲基亚砜保护液制成悬液，使成1.0×107细胞／ml。
(3) 取样，台盼兰染色，计数活细胞，应在95％以上。
(4) 用器将细胞分装安瓶，每瓶0.5ml～1.0ml，熔封安瓶。
(5) 放4℃ 2h。
(6) 放液氮罐气态部分（-70℃）15h。
(7) 转入液氮部分。
复苏
1．从液氮罐中取出安瓶立即放37℃水浴中速溶。
2．无菌操作打开安瓶，取出细胞悬液，转入组织培养瓶。
3．逐滴缓慢加入20％FCS－1640培养液3.5ml，这个过程延续3min。
4．5％CO2饱和湿度，37℃培养。
5．4h后弃去培养液上清，加入新鲜的20％FCS－1640培养液。
6．继续培养，换液，以至形成单层。
随着基因技术的蓬勃发展，单克隆抗体以其高特异性、有效型和安全性正在成为国际药品市场上的一大类新型诊断和治疗药物，在肿瘤和其他治疗领域中成为了市场的新宠。由于抗体药物在市场上的卓越表现，在这些抗体药物专利过期后催生了一类生物药物-Biosimilar（也称为Biobetter或Follow-onBIOLOGics），此类药物是在原创生物药物产品的专利保护过期以后，生产的区别于原创生物产品的类似物。[1]这种原创生物产品的类似物称为生物仿制药，生物仿制药是一种与原研药具有相同的活性成分，在剂量、剂型、给药途径、安全性、有效性、质量、治疗作用以及适应症上没有显著差异的一种仿制品。
生物仿制药是生物制剂的仿制品，相比化学小分子的仿制药而言，生物仿制药的制造工艺难度更大，要求的生物技术也更多。从国内的注册申报的政策来看，即便是生物仿制药也需要经过三期200例临床试验，达到不低于原研药的药效时，才能批准上市，因此具有一定的仿制难度。同样，对于单克隆抗体的生物原研药厂家，通过注册申报政策和有效的专利布局，适当延长原研药品的专利保护期并不是一件困难的工作，具体应该如何进行呢，下面作者将进行逐一分析。
新药研发过程时间较长，根据美国食品药品监督管理局（FDA）统计，一种新药从研发到最后投入市场平均需要12年，其中实验室研究需要占用5年时间。[2]
通常单克隆抗体药物的研发单位都是在设计出人源化的单克隆抗体，并证明该人源化单克隆抗体具有预计的体内体外实验效果后，就将该人源化的单克隆抗体结构申请专利保护。为了使得抗体专利获得较大的保护范围，有经验的专利代理人在撰写的时候，首先是通过限定轻链CDR区的序列，再限定重链CDR区的序列，然后限定FC区的序列这样层层限定的得到一个合理的抗体的保护范围，这样不仅保护了自己的产品，只要与自己产品相同CDR区的抗体也落入了本发明的专利范围内。然而，当申请人碰到没有经验的专利代理人，这时专利申请的权利要求仅仅保护了自己产品中的抗体序列。尽管这样，只要本专利申请能够顺利得到授权，就达到了完全保护自己产品的目的。说到这里，可能与我们通常理解的专利不大一样了，一个没有排它性的专利能够保护自己吗？如果仿制药厂家在抗体的FC段稍作改动，专利不是就不侵权了吗？
虽然专利不侵权，但是如果有其他企业为了避免专利的侵权，稍微改动抗体的序列，根据《药品注册管理办法》（局令第17号）附件三：生物制品注册分类及临床申报资料要求，对于与已上市销售制品结构不完全相同且国内外均未上市销售的制品（包括氨基酸位点突变、缺失，因表达系统不同而产生、消除或者改变翻译后修饰，对产物进行化学修饰等），这类药物属于注册分类中的新药，需要按照新药进行临床试验，也就是临床Ⅰ期的20例、临床Ⅱ期的100例以及临床Ⅲ期的300例试验都要完成。此外，对于这类的生物制品也是依然要完成临床前的毒理实验、药理实验和药效学实验，这样算下来，临床前和临床阶段要做的试验数目一点也不比原研单位的实验数目少，因为临床Ⅲ期是以原研药作为对照，只有不差于原研的药效才可获批，所以面临的失败风险也很高，假设成功的话，需要的研发时间也要12年。
单克隆抗体结构的专利申请工作通常也是在临床前就已经申请了专利，距离真正的药品上市还有将近十年的时间，那么对于20年的专利保护期而言，药品上市后能够获得保护的时间只有10年甚至更短的时间了，接下来，对于新药研发单位而言，还能够申请哪些专利来有效地保护抗体新药呢？
另外，与化学药品制备方法不同的是，生物药品在制备中需要的原料是宿主细胞株，也要通过专利将宿主细胞株保护起来，而且作为与抗体结构同等重要的地位进行保护。这主要源于《药品注册管理办法》（局令第17号）附件三：生物制品注册分类及申报要求，对于与已上市销售制品制备方法不同的制品（例如不同的表达体系、宿主细胞等），即注册分类中的第10类生物制品在临床上按照新药进行临床试验，也就是说，临床Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期实验一个都不能少，临床前在药理毒理方面的试验能够比原研生物药少一点，其他的药学实验也是一样的。
在生物制品宿主细胞株的这类专利中，通常会涉及到生物抗体的表达方法，也是我们所说的药品制备方法。生物药品的制备方法通常在药品申报临床前形成。有时，由于药品进入临床，生物药品需要扩大生产，原有的制备方法有时需要重新调整，形成了新的制备方法。这时，对于专利申请来说，如果在临床前就将制备方法申请了专利，后续再申请改进工艺的专利申请时，往往会出现在先申请影响再后申请的专利创造性，导致扩大生产后的制备方法难以获得专利授权。
为了避免以上情况的发生，建议在先的制备方法通过公司机密的方式进行保护。等到在后的制备方法确定下来，将在先和在后的两种制备方法同时申请专利。由于在后制备方法的形成时间已经是药品的临床试验期了，所以通过制备方法专利还能够起到通过专利延长药品保护时间的目的。
原研生物制药单位在做这类专利申请的时候，建议把制备抗体专利申请安排在临床I期试验结束或者临床Ⅱ期试验中，大约在抗体结构专利申请之后的5-7年之间。为什么选择在这个时间点呢？根据药品研发经验，临床Ⅱ期和临床Ⅲ期通常的研发周期在五年左右，这时也正好是方法专利从提交到授权的周期。一方面刚好在临床Ⅲ期试验结束后，产品拿到新药证书，专利也正好获得授权；另一方面，如果在临床Ⅲ期实验结果非常好，原研单位对外公开产品信息的时候，重要的专利还在审查期间，那么该专利申请会面临很多的公众意见的情况，这些都会影响此类专利申请的授权。
在做生物药品宿主细胞株、制备方法这类专利申请的时候，还需要考虑未来药品的质量标准。原研单位也是以后该药品的质量标准制定者，仿制药厂家如果无法达到该标准，仿制药品也无法得到批准。因此，能够实现未来上市药品质量标准的制备方案都要在该专利中保护起来。举个例子，对于实现原研药品中“杂质含量控制在某一范围内”是该药品以后的行业标准，那么有将“该杂质含量控制在某个范围内”的药品制备方案都要在该专利申请的权利要求中保护起来。
即便有的企业为了绕开过以上药品宿主细胞株的专利，另辟其他制备方法的工艺路线，也相当于一个新药的研发周期。
此外，对于原研的生物制药单位而言，以上的宿主细胞株、制备方法专利申请在撰写时要结合向国家药监局正式申报材料中的记录来撰写，比如与申报材料相同的宿主细胞株、载体的构建方法、表达方式等都要通过该专利申请的权利要求保护起来。另外，宿主细胞株要记得去保藏。[3]
说完抗体结构专利和宿主细胞株专利申请，那么接下来说一下抗体制剂的专利了。生物药品与化学药品不同，可选择的制药辅料很少，尽管如此，有的生物药品为了克服粘度过大、稳定性差等缺陷，还是会在制药辅料上做一些研究，从而得到一个稳定性好，使用效率高的制剂。这时的制剂在申请专利时，因为有了以上这些与现有技术不同的地方，专利申请具有创造性，也能得到授权。建议这类制剂专利申请作为整个生物药品专利布局中的一部分进行申请。从产品的研发流程来看，制剂技术在临床前就已经完成了，但是为了通过制剂专利起到延长药品专利保护期的目的，建议制剂的相关专利申请在临床Ⅱ期结束或者临床Ⅲ前提交，尽量保证在产品获得新药证书前，得到专利授权。
制剂专利申请撰写时的要求类似于宿主细胞株专利申请，需要考虑未来药品的质量标准。首先向国家药监局提交正式申报材料中的抗体制剂的技术方案必须包括在该制剂的权利要求中。此外，为了扩大保护范围，申请人还可以写一些自己没有用到的，但是能够达到同样质量标准制剂的技术方案写入专利申请的权利要求中。比如说：为了实现与原研药品生物利用度的相同标准，需要的其他技术方案也要进行专利保护。可以用一篇专利申请保护，也可以用多个外围专利申请把这些技术方案保护进去。
仿制药企业为了规避专利，必然要在制剂上进行绕道，绕道形成的新制剂在《药品注册管理办法》中的分类分到了13类，按照《药品注册管理办法》，注册分类13的制品也是需进行Ⅲ期临床试验，临床试验例数不少于200例。
对于抗体的原研单位而言，因为自己的产品是第一个进入市场的，所以，相关的行业标准也都是自己制定的。如果抗体制剂的专利保护方案能够和自己制定的行业标准捆绑在一起，那么对于仿制药企业而言，冲破原研药企在整个制剂专利布局上的技术壁垒，再经过200例临床试验，需要达到不差于原研药品的临床效果难度非常大。因此，作为整个单克隆抗体药物专利布局最后的一个制剂专利，又一次地将药品的专利保护时间得以延长。
总结
单克隆抗体药物由于制备生产难度大，在《药品注册管理办法》中对于仿制药和新药在临床和临床试验前进行了严格的规定，因此，对于原研单克隆抗体制药企业，做好在抗体结构、宿主细胞株、抗体制剂三个方面的专利布局，就能够将自己的药品得到有效地专利保护，并通过专利将自己产品的专利保护期有效延长。（作者：托娅）
注释：
[1]《单克隆抗体药物与研发趋势》GE单克隆抗体手册。
[2]王友同，吴梧桐，吴文俊我国生物制药产业的过去、现在和将来药物生物技术2010,17（1）：1-14
[3]《用于专利程序的微生物保藏办法公告》中国专利局公告（第8号）
转自中国知识产权网，http://www.cnipr.com/yysw/zscqzlygl/201611/t20161125_199955.htm（原文责任编辑：ShanYuqiu）
基本原理:抗体分了的特异性识别、抗原结合由轻链和重链可变区决定的，而异源蛋白产生的人抗鼠抗体反应的主要是抗体恒定区。将小鼠单抗恒定区用人源化恒定区代替而拼接成嵌合抗体，使其重链和轻链的可变区来白小鼠，恒定区来自人源性。简言之嵌合抗体既具有抗原结合特异性，又大大地降低了鼠单抗的异源性。嵌合抗体是基因工程抗体最早研究出来的一种抗体，在肿瘤治疗和诊断方法已被广泛的应用。虽然嵌合抗体在一定程度上减弱了人抗鼠抗体反应，但仍存在一少部分鼠源成分。这直接导致抗体被迅速清除，从而降低治疗效果。 1.改形抗体
1986年，Jones等人成功构建了第一个改形抗体，又称CDR移植抗体和人源化抗体，指将鼠单抗可变区中互补决定区(CDR)序列取代人源抗体相应CDR序列，重组构成既具有鼠源性单抗特异性，又保持人抗体亲和力的CDR移植抗体。迄今为止，已有100多种鼠单抗通过CDR移植得到了人源化。基本原理:抗体重链和轻链的可变区主要由CDR和骨架区(FR)组成。其中可变区的6个CDR是负责识别和结合抗原的区域，它们直接与抗原接触，决定了抗体的特异性。骨架区是可变区以外的其它部分，主要起着支持CDR的作用，而且它们的氨基酸组成和排列相对不易改变，因此，可以将鼠单抗的CDR移植到人单抗的骨架区，就有可能使人单抗获得鼠单抗一样的抗原特异性，并可以最大限度地降低鼠单抗的异源性，这样就得到了改形抗体。与嵌合抗体相比，改形抗体进一步减少了抗体中鼠源部分的比例，降低了人抗鼠抗体，但仍有抗体可能导致抗独特型抗体的产生且存在一些局限性，例如构建方法相对复杂，操作起来费时费力;抗体的晶体结构以及电脑模拟抗体的微细结构上都有很大的问题;降低免疫原性和保持抗原结合活性方面还有很多问题。理所当然，寻找既能实现人源化又可以保持高的免疫学活性的简单易行方法势在必行。
2.表面氨基酸残基人源化一一镶面抗体
1991年由Padlan提出的与CDR移植完全不同的降低鼠源抗体免疫原性的方法。[9]其理论依据是分析了大量鼠单抗可变区和人单抗可变区氨基酸残基的表面暴露情况，结果发现这些暴露的氨基酸残基位置和数量都非常保守，不因为种属和型别而改变。研究表面，这些暴露的氨基酸残基是鼠源可变区免疫原性的主要来源。将鼠单抗可变区表面暴露的骨架区氨基酸残基中与人可变区相应的氨基酸残基改为人源的，就可以使可变区表面人源化，消除了异源性而不影响可变区的整体空问构象。
3.表位印记选择
表位印记选择指的是一种与高效筛选噬菌体抗体库技术相结合的人源化抗体的方法，可以通过数论筛选就能得到完全人源的抗体。基本原理:鼠单抗的一个重链或者轻链可变区基因与人源抗体的重链或者轻链的可变区基因文库配对，得到杂合的人鼠抗体库。借助噬菌体抗体库的高效筛选方法，能迅速得到所需抗体，比CDR移植简单且能得到真正的人抗体。缺点:筛选工作量特别大。 小分子抗体顾名思义是分子量较小的抗体片段，它的抗体分子的抗原结合部位仅仅局限于重链和轻链的可变区。虽然分子很小但它既保持了亲本单抗的亲和力具有亲本单抗一样的特异性。种类主要包括:抗原结合片(Fab)抗体、Fv抗体、单链抗体、单域抗体、最小，而且识别单位。
1.Fab抗体
Fab抗体为仅含Fab分子，Fab段由完整的轻链(恒定区CL和可变区VLCL)和重链Fd段(第一恒定区CH1和可变区VH)通过一个二硫键连接形成异二聚体，整个分了大小约占总抗体的三分之一，仅含有一个抗原结合位点。将完整轻链和重链Fd的编码基因进行连接，可在大肠杆菌中表达，形成完整的二硫键和立体折叠，可以保存Fab断的功能。常被用于实验室的研究工具。
2.Fv抗体
Fv抗体仅由轻链和重链的可变区组成通过非共价键连接，是抗体分了保留完整抗原结合部位的最小功能片段。该片段由于是通过非共价键连接的，所以稳定性不好，十分容易解离。采用适当的方法来解决Fv片段稳定性问题。
3.单链抗体
单链抗体的问世解决了Fv抗体的稳定性问题。它由适当的寡核普酸序列将轻链和重链可变区连接而成，形成单一链的分子，故称为单链抗体。就是单一肤链的结构大大增加了Fv片段的稳定性。相对完全抗体而言，单链抗体在临床上作为治疗剂有好多优越性。但它也有亲和力下降等缺点。
4.单域抗体
单域抗体仅含重链可变区，结构比Fv的亚单位还小，它是一个具有抗原结合活性的分子。同完整抗体相比，单域抗体仍然具有与抗体结合的同等能力及稳定性。
5.最小识别单位
比单域抗体还小的最小识别单位仅含可变区中单一CDR结构，分了量十分小仅占完全抗体的1%左右，亲和力也相当低，所以被命名为最小识别单位。虽然最小识别单位分了量小、亲和力低，但是它具有与抗原结合的能力。 目前，单克隆抗体技术在食品生产加工以及科学研究中得到广泛的应用，食品基质中的细胞、大分子聚介物的小分子半抗原物质均能通过单克隆技术研究或检出。 如，用单克隆抗体技术快速检测食品中的农兽药。单克隆抗体在乳品工业中主要用于牛奶成分分析，尤其对非正常风味牛奶的微生物与酶的鉴定;牛奶中的病原微生物和毒素的检测;加工工艺对牛奶蛋白结构的影响以及牛奶中掺物的识别。向左转|向右转
体组织标本抗选种兔抗鼠抗类抗抗体
二抗针抗源抗兔抗二抗要选鼠抗兔或者羊抗兔类抗兔抗体（注意句抗兔抗基础抗鼠抗二抗要选抗鼠抗体）
