抗體作為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域最重要的工具之一，其可靠性與穩(wěn)定性對(duì)獲得可重復(fù)的研究結(jié)果至關(guān)重要。然而，幾十年以來，性能不佳的抗體時(shí)常使研究人員陷入研究結(jié)果不確定的困境。2024年11月4日，Diana Kwon在Nature期刊發(fā)表評(píng)論文章，探討了有關(guān)這一問題的現(xiàn)狀和科研界、產(chǎn)業(yè)界做出的改變舉措[1]。

      有問題的抗體阻礙科研進(jìn)程

文中作者列舉了幾個(gè)研究案例，說明了有問題的抗體對(duì)科研界的不良影響：

(1)      在一項(xiàng)神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)C9ORF72基因編碼蛋白的抗體性能測(cè)試中，商用的16種抗體中僅3種表現(xiàn)良好，而這些有問題的抗體已在論文中被大量使用或引用。

(2)      在一項(xiàng)評(píng)估靶向65種神經(jīng)科學(xué)相關(guān)蛋白的614種商業(yè)抗體的研究中，其中三分之二的抗體未能發(fā)揮預(yù)期的作用。

(3)      在一項(xiàng)關(guān)于瞬間受體電位離子通道A1（TRPA1）的抗體研究中，發(fā)現(xiàn)目前被引用次數(shù)最多的兩個(gè)抗體檢測(cè)不到人體樣本中的目的蛋白，而另一種會(huì)同時(shí)檢測(cè)到其他幾種蛋白。

改善抗體質(zhì)量的舉措

對(duì)抗體進(jìn)行檢測(cè)

隨著雜交瘤技術(shù)的推廣應(yīng)用，試劑公司具備了大規(guī)模生產(chǎn)抗體的能力。如今，全球市場(chǎng)上大約有770萬種研究用途的抗體產(chǎn)品，由近350家抗體供應(yīng)商銷售。然而許多市售抗體在特異性和選擇性方面存在的問題，促使研究人員呼吁成立獨(dú)立機(jī)構(gòu)以對(duì)它們的質(zhì)量和性能進(jìn)行評(píng)估，“通過公開科學(xué)性進(jìn)行抗體表征”（YCharOS）團(tuán)隊(duì)便是其中之一（圖1）。至今，他們已對(duì)與100多種人類蛋白質(zhì)結(jié)合的1000多種抗體進(jìn)行了測(cè)試，取得了一定成效。不過，鑒于市面上約有160萬種針對(duì)人類蛋白的商業(yè)化抗體（其中獨(dú)特的抗體約20萬種），該項(xiàng)目仍面臨漫長(zhǎng)而艱巨的道路。

圖1 YCharOS的抗體驗(yàn)證流程[2]

而考慮到抗體在不同使用環(huán)境下作用的差異，YCharOS項(xiàng)目雖然有效，但并不能解決全部問題。在另一項(xiàng)名為“人類生物分子圖譜計(jì)劃”（HuBMAP）的項(xiàng)目中，專門建立了“器官映射的抗體組合工作流程”（OMAPs）。OMAPs通過多重成像技術(shù)—一種能在單個(gè)樣本中對(duì)多種蛋白質(zhì)進(jìn)行成像的技術(shù)，分析抗體在多重復(fù)雜背景下的應(yīng)用情況，例如在不同人體組織以及成像方法中的應(yīng)用（圖2）。畢竟供應(yīng)商無法對(duì)所有的應(yīng)用場(chǎng)景逐一測(cè)試，而科研人員可以對(duì)不同場(chǎng)景下抗體的性能做更深入的測(cè)試評(píng)估。

圖2 OMAPs抗體驗(yàn)證流程[3]

建立數(shù)據(jù)庫(kù)，收集追蹤優(yōu)質(zhì)抗體的使用信息

盡管存在部分抗體試劑性能不佳的問題，市場(chǎng)上仍存在很多的優(yōu)質(zhì)抗體，只是往往它們并不易于被找到。造成這一現(xiàn)狀的一大原因是科研論文中關(guān)于所用抗體的信息描述并不明確。例如數(shù)據(jù)共享平臺(tái)SciCrunch團(tuán)隊(duì)在對(duì)Journal of Neuroscience期刊發(fā)表的論文進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，90%被引用的抗體都缺少產(chǎn)品目錄編號(hào)，這使得追溯這些抗體幾乎變得不可能。因此，他們?yōu)榭贵w和其他科研資源創(chuàng)建了一種獨(dú)一無二且持久有效的標(biāo)識(shí)符—研究資源識(shí)別碼（RRIDs），目前已有超過1000家期刊要求提供RRIDs，并且論文中對(duì)RRIDs的引用已接近100萬次。

然而，對(duì)于科研人員，僅追溯抗體信息還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他們還需要一種方法來選擇使用哪些抗體。在此背景下，CiteAb搜索引擎應(yīng)運(yùn)而生。它可以幫助研究人員查找被引用次數(shù)最多的抗體，至今其已涵蓋了700多萬種抗體，并納入了有關(guān)驗(yàn)證的內(nèi)容。此外，他們現(xiàn)已整合YCharOS的鑒定數(shù)據(jù)，這將有力推動(dòng)科研工作的高效開展。

采用多種方法對(duì)抗體進(jìn)行評(píng)估

目前研究人員通過多種方法對(duì)他們使用的抗體進(jìn)行測(cè)試（圖3）。免疫組織化學(xué)方法可以對(duì)表達(dá)目標(biāo)蛋白質(zhì)的細(xì)胞樣本進(jìn)行染色；蛋白質(zhì)免疫印跡法能夠揭示抗體是否會(huì)與具有預(yù)期分子量的特定蛋白質(zhì)相結(jié)合；通過免疫沉淀法將蛋白質(zhì)從混合物中分離出來，然后利用質(zhì)譜分析可以確定其信息。使用敲除目的蛋白基因的細(xì)胞，是測(cè)試抗體性能的關(guān)鍵方法，但該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，根據(jù)CiteAb平臺(tái)收錄的數(shù)據(jù)，目前經(jīng)敲除驗(yàn)證的抗體還不到5%。因此對(duì)抗體進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、深入的評(píng)估還有很長(zhǎng)的路要走。

圖3 常用的抗體驗(yàn)證技術(shù)[1]

利益相關(guān)方參與其中

“只選優(yōu)質(zhì)抗體”（OGA）社群，是一個(gè)旨在將研究人員、抗體生產(chǎn)商、資助機(jī)構(gòu)以及出版商等利益相關(guān)方匯聚到一起，以解決抗體性能不佳的問題的團(tuán)隊(duì)。他們正在積極攜手世界各地的合作伙伴，共同推進(jìn)對(duì)科研抗體的驗(yàn)證工作。

抗體供應(yīng)商-生產(chǎn)重組抗體

除了科研人員以外，抗體供應(yīng)商也在積極采取措施來提高抗體質(zhì)量和性能。一方面有越來越多供應(yīng)商開始自行開展敲除驗(yàn)證，一些供應(yīng)商也在轉(zhuǎn)變部分產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。在2015年Nature雜志上發(fā)表了一篇評(píng)論文章，呼吁從使用雜交瘤生產(chǎn)的抗體和動(dòng)物生產(chǎn)的多抗，轉(zhuǎn)向使用由基因工程改造的細(xì)胞制備的重組抗體[4]。重組抗體具有的可無限量生產(chǎn)、批次間穩(wěn)定等特征將大幅改善抗體試劑的現(xiàn)狀。目前一些供應(yīng)商正在向生產(chǎn)重組抗體的方向轉(zhuǎn)變，例如Abcam已提供3.2萬多種重組抗體。根據(jù)CiteAb的數(shù)據(jù)顯示，在過去十年里，科學(xué)家使用抗體的行為發(fā)生了巨大變化。例如，在2023年使用抗體的論文中，約有20%使用了重組抗體。

科研界、產(chǎn)業(yè)界目前為提高抗體可靠性所做的努力是朝著正確方向邁出的一步，而該目標(biāo)絕非一蹴而就，未來還需要各界的緊密配合，持續(xù)推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)注點(diǎn)

1.      抗體試劑的可靠性是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的重要基石，其現(xiàn)狀的改善需要科研界、產(chǎn)業(yè)界的共同努力。

2.      重組抗體是獲得質(zhì)量可控抗體的有效方法，獲得準(zhǔn)確可靠的序列是重組抗體生產(chǎn)的重要前提。

3.      Rapid Novor（快序生物）的REmAb蛋白從頭測(cè)序技術(shù)，可以直接測(cè)到抗體蛋白的全長(zhǎng)100%精準(zhǔn)氨基酸序列，用于重組抗體生產(chǎn)。

4.      Rapid Novor（快序生物）的REpAb是全球唯一對(duì)血清多抗直接測(cè)序，獲得輕重鏈正確配對(duì)，經(jīng)親和力驗(yàn)證的抗體序列的技術(shù)。通過該技術(shù)，可以將性能優(yōu)異的多抗，轉(zhuǎn)變成重組單抗或重組多抗，實(shí)現(xiàn)可控生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Kwon D. The antibodies don't work! The race to rid labs of molecules that ruin experiments. Nature. 2024 Nov;635(8037):26-28. doi: 10.1038/d41586-024-03590-0.

[2] Monteiro FL, Voskuil JLA, Williams C. YCharOS protocol for antibody validation. Nat Protoc. 2024 Dec 17. doi: 10.1038/s41596-024-01108-6.

[3] Quardokus EM, et al. Organ Mapping Antibody Panels: a community resource for standardized multiplexed tissue imaging. Nat Methods. 2023 Aug;20(8):1174-1178. doi: 10.1038/s41592-023-01846-7.

[4] Bradbury A, Plückthun A. Reproducibility: Standardize antibodies used in research. Nature. 2015 Feb 5;518(7537):27-9. doi: 10.1038/518027a.