在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)這一蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域中，抗體作為關(guān)鍵的創(chuàng)新源泉，不僅深刻影響著我們的公共健康，也推動著產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量轉(zhuǎn)型。近年來，隨著技術(shù)的不斷進步，特別是在單克隆抗體（mAb）的研發(fā)與應(yīng)用上，我們見證了從基礎(chǔ)科學(xué)到臨床應(yīng)用的諸多飛躍。今天，讓我們一同深入探索診斷用單克隆抗體發(fā)展過程中的挑戰(zhàn)與突破，以期為未來的科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一些啟示。

一、中國IVD產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

體外診斷（IVD）作為生物制藥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在中國正經(jīng)歷著快速的發(fā)展。然而，在這一繁榮景象背后，IVD產(chǎn)業(yè)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)：

核心原材料依賴進口
中國IVD主要原材料行業(yè)高度依賴進口，特別是抗原和抗體等核心生物材料。外國制造商的壟斷地位導(dǎo)致成本居高不下，嚴(yán)重影響了中國企業(yè)的國際競爭力。

監(jiān)管政策與注冊壁壘
體外診斷試劑受到國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）的嚴(yán)格監(jiān)管。更換關(guān)鍵材料需要重新啟動臨床試驗或重新注冊，增加了企業(yè)的風(fēng)險和成本。

技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)升級
國內(nèi)IVD材料制造商規(guī)模較小，產(chǎn)品開發(fā)能力有限，難以跟上技術(shù)迭代的步伐。未來行業(yè)的發(fā)展需要更多的技術(shù)儲備和核心競爭力。

二、診斷抗體開發(fā)中的挑戰(zhàn)

診斷抗體開發(fā)中動物免疫階段的系統(tǒng)性問題
首先，在動物免疫階段，設(shè)計有效的免疫原是至關(guān)重要的。免疫原的穩(wěn)定性和免疫原性直接影響抗體的親和力和特異性。隨著臨床生物標(biāo)志物的增多，對免疫原的快速復(fù)制和高親和力的需求變得更加迫切。然而，許多新靶點難以復(fù)制，尤其是膜蛋白，這增加了抗體開發(fā)的難度。

診斷抗體開發(fā)中抗體篩選階段的系統(tǒng)性問題
在抗體篩選階段，從大量B細(xì)胞中識別能夠分泌有效抗體的B細(xì)胞是一個主要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)雜交瘤技術(shù)雖然成熟，但其周期長、篩選效率低，且存在細(xì)胞染色體和抗體產(chǎn)生能力穩(wěn)定性差的問題。噬菌體展示技術(shù)雖然提高了篩選效率，但仍需多輪篩選，且可能存在引物設(shè)計局限性。單B細(xì)胞高通量篩選技術(shù)雖然能夠快速識別有效細(xì)胞，但后續(xù)的重組表達(dá)和驗證工作量大、成本高。

診斷抗體開發(fā)中抗體表達(dá)復(fù)制階段的系統(tǒng)性問題
抗體的表達(dá)和復(fù)制階段同樣面臨挑戰(zhàn)。抗體分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)要求宿主細(xì)胞具有適當(dāng)?shù)姆g后修飾能力，以確?？贵w的生物活性和穩(wěn)定性。雖然哺乳動物細(xì)胞是表達(dá)人類抗體的理想選擇，但構(gòu)建穩(wěn)定的生產(chǎn)細(xì)胞系需要深入的細(xì)胞工程和高通量篩選技術(shù)。同時高產(chǎn)細(xì)胞系的建立是一個多因素綜合作用的結(jié)果，需要對細(xì)胞的代謝、生長和蛋白質(zhì)加工能力進行精細(xì)調(diào)控。此外，大多診斷原料企業(yè)主要專注于完整抗體基因序列的復(fù)制，而沒有深入考慮抗體結(jié)構(gòu)上的差異化及其對下游試劑的影響。

三、抗體開發(fā)的創(chuàng)新策略與未來展望

首先，借鑒RNA疫苗，通過利用病毒的遺傳密碼誘導(dǎo)人類細(xì)胞產(chǎn)生特定蛋白質(zhì)，可以獲得難獲取的免疫原，增強免疫原的原始構(gòu)象，理論上提高了免疫原的有效性。這種策略也可以顯著縮短獲取免疫原的開發(fā)周期，并減少相關(guān)費用。其次，在抗體序列發(fā)現(xiàn)方面，盡管單B細(xì)胞抗體技術(shù)加速了抗體開發(fā)，但是在下游的復(fù)制驗證過程中仍面臨重大挑戰(zhàn)。計算模擬技術(shù)在抗體設(shè)計中的應(yīng)用可以加速候選抗體的篩選和親和力預(yù)測。隨著將來對于新的開發(fā)方法，更簡化的開發(fā)流程的需求不斷增強，模塊化抗體定制已經(jīng)成了必然趨勢。未來新方法的出現(xiàn)毫無疑問將對抗體結(jié)構(gòu)的多樣性提出更多要求，這將為診斷性抗體和生物制藥的發(fā)展提供重大機遇。

蛋白質(zhì)測序技術(shù)的進步，尤其是基于質(zhì)譜的de novo蛋白質(zhì)測序，為理解生物活動的原理和促進早期疾病診斷提供了重要工具。未來，這一技術(shù)可以用于表征整個蛋白質(zhì)組的變異和修飾，通過理解個體間的差異，促進個性化診斷。設(shè)想從動物血清中直接測序多克隆抗體，將繞過單B細(xì)胞等篩選過程，縮短研發(fā)周期并減少成本。Rapid Novor（快序生物）憑借其深厚的技術(shù)積累，利用先進的蛋白質(zhì)質(zhì)譜測序技術(shù)，在2021年就已經(jīng)實現(xiàn)了多克隆抗體序列的直接測序，并應(yīng)用于山羊血清中多克隆抗體的測序。在將來隨著質(zhì)譜技術(shù)的持續(xù)改進和計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，相信這一技術(shù)將有廣泛應(yīng)用前景，進一步實現(xiàn)生物技術(shù)和信息技術(shù)在診斷抗體開發(fā)和應(yīng)用中的有機融合（圖1 A）。然而這種技術(shù)在減少開發(fā)周期和成本的同時，也一定程度影響了正向抗體開發(fā)的積極性。文中探討了該技術(shù)可能對市場發(fā)展帶來的影響（圖1B），提出合理地利用蛋白質(zhì)質(zhì)譜測序技術(shù)，并結(jié)合研究人員在前人工作的基礎(chǔ)上分析各種抗體信息，將計算抗體平臺與其他技術(shù)結(jié)合起來，是實現(xiàn)抗體性能可持續(xù)突破的關(guān)鍵，并將為診斷抗體行業(yè)的健康發(fā)展模式鋪平道路。

圖1. 蛋白質(zhì)測序技術(shù)在診斷抗體開發(fā)中的挑戰(zhàn)和機遇

四、結(jié)語

診斷用單克隆抗體的發(fā)展是一個充滿挑戰(zhàn)與機遇的過程。我們需要不斷突破技術(shù)瓶頸、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強國際合作與交流，以推動這一領(lǐng)域的持續(xù)進步和創(chuàng)新發(fā)展。相信在不久的將來，我們將迎來更多高性能、高特異性的診斷用單克隆抗體產(chǎn)品問世，為醫(yī)療健康事業(yè)貢獻更大的力量。


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參考文獻 
JingWang, Qitao Song, Tao Yang, et al. (2024). The challenges and breakthroughs in the development of diagnostic monoclonal antibodies. VIEW. DOI: 10.1002/VIW.20240017