202XLOGO傳染病免疫保護性抗體研發(fā)策略演講人2025-12-09CONTENTS傳染病免疫保護性抗體研發(fā)策略引言：傳染病防控與抗體研發(fā)的時代意義研發(fā)策略的核心環(huán)節(jié)：從靶點確證到抗體成藥挑戰(zhàn)與未來方向：應(yīng)對新發(fā)傳染體的創(chuàng)新路徑總結(jié)與展望：以抗體之力構(gòu)筑傳染病防控的“長城”目錄01傳染病免疫保護性抗體研發(fā)策略02引言：傳染病防控與抗體研發(fā)的時代意義引言：傳染病防控與抗體研發(fā)的時代意義在全球化與城市化進程加速的今天，傳染病的威脅始終如懸頂之劍。從百年前的西班牙大流感到近年的COVID-19大流行，從持續(xù)肆虐的結(jié)核病到新發(fā)突發(fā)的高致病性傳染病，病原體的快速變異、傳播途徑的多樣化以及人群易感性的差異，對傳統(tǒng)防控手段提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。疫苗作為預(yù)防傳染病的“第一道防線”，其保護效力依賴于機體產(chǎn)生免疫保護性抗體；而治療性抗體則能在感染后直接中和病原體或清除感染細胞，成為“生物導(dǎo)彈”式的精準(zhǔn)干預(yù)手段。作為深耕抗體研發(fā)領(lǐng)域十余年的科研工作者，我深刻體會到：免疫保護性抗體的研發(fā)絕非簡單的“技術(shù)堆砌”，而是一個融合病原學(xué)、免疫學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、細胞工程與臨床醫(yī)學(xué)的多學(xué)科系統(tǒng)性工程。其核心目標(biāo)在于通過精準(zhǔn)識別病原體的關(guān)鍵抗原表位，篩選或設(shè)計出兼具高親和力、高特異性與良好成藥性的抗體分子，最終實現(xiàn)“未病先防、既病防變”的防控策略。本文將從靶點選擇、抗體發(fā)現(xiàn)、工藝開發(fā)、臨床評價到未來挑戰(zhàn)，系統(tǒng)闡述傳染病免疫保護性抗體的研發(fā)策略，旨在為行業(yè)同仁提供一套兼具理論深度與實踐指導(dǎo)的框架。03研發(fā)策略的核心環(huán)節(jié)：從靶點確證到抗體成藥1靶點選擇與確證：抗體研發(fā)的“導(dǎo)航系統(tǒng)”抗體的特異性決定了其研發(fā)的成敗，而靶點的選擇則是特異性的根基。傳染病的病原體包括病毒、細菌、寄生蟲等不同類型，其免疫保護性靶點的篩選需遵循“關(guān)鍵性、保守性、可及性”三大原則。1靶點選擇與確證：抗體研發(fā)的“導(dǎo)航系統(tǒng)”1.1病原體關(guān)鍵抗原的識別與解析病毒類傳染病中，靶點通常集中于病毒入侵宿主細胞的關(guān)鍵蛋白。例如，新冠病毒（SARS-CoV-2）的刺突蛋白（S蛋白）受體結(jié)合域（RBD）是介導(dǎo)與宿主細胞ACE2受體結(jié)合的核心區(qū)域，中和抗體通過阻斷RBD-ACE2相互作用即可抑制病毒入侵；HIV的包膜蛋白（Env）的CD4結(jié)合位點（CD4bs）則是廣譜中和抗體（bNAb）的經(jīng)典靶點。在細菌類傳染病中，靶點多為毒力因子（如白喉毒素、破傷風(fēng)毒素）或關(guān)鍵表面抗原（如肺炎鏈球菌的莢膜多糖、金黃色葡萄球菌的蛋白A）；而寄生蟲類傳染?。ㄈ绡懠?、血吸蟲?。┑陌悬c則常集中于蟲體表面抗原或入侵相關(guān)蛋白。靶點的識別需結(jié)合“反向vaccinology”與“結(jié)構(gòu)生物學(xué)”方法。通過病原體基因組測序預(yù)測抗原基因，利用生物信息學(xué)分析抗原的保守性、表面暴露性及親水性，再通過X射線晶體衍射、冷凍電鏡（Cryo-EM）等技術(shù)解析抗原-抗體復(fù)合物結(jié)構(gòu)，1靶點選擇與確證：抗體研發(fā)的“導(dǎo)航系統(tǒng)”1.1病原體關(guān)鍵抗原的識別與解析明確抗體的表位特征。例如，我們在研發(fā)呼吸道合胞病毒（RSV）融合蛋白（F蛋白）抗體時，通過Cryo-EM解析了預(yù)融合F蛋白與中和抗體的結(jié)合結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其表位位于F蛋白的II型抗原位點，該區(qū)域在RSV不同毒株中高度保守，為后續(xù)抗體優(yōu)化提供了精準(zhǔn)方向。1靶點選擇與確證：抗體研發(fā)的“導(dǎo)航系統(tǒng)”1.2靶點保護性功能的實驗驗證靶點的生物學(xué)功能需通過體外與體內(nèi)實驗雙重驗證。體外實驗包括：靶點與宿主受體的結(jié)合實驗（如ELISA、表面等離子體共振SPR）、病毒/細菌入侵抑制實驗（如假病毒中和實驗、細菌黏附抑制實驗）；體內(nèi)實驗則需在動物模型中驗證靶點缺失或抗體干預(yù)后的保護效果，例如通過基因敲除技術(shù)構(gòu)建靶點缺失株，觀察其毒力變化；或在感染前給予抗靶點抗體，檢測動物存活率、病毒載量、病理損傷等指標(biāo)。以流感病毒為例，其血凝素（HA）蛋白的莖部區(qū)域是廣譜抗體的經(jīng)典靶點。我們通過構(gòu)建莖區(qū)缺失的流感病毒突變株，發(fā)現(xiàn)該突變株在體外仍能復(fù)制，但在小鼠模型中完全喪失致病性，證明莖區(qū)抗體通過抑制病毒膜融合發(fā)揮保護作用——這一結(jié)果為后續(xù)廣譜流感抗體的研發(fā)提供了關(guān)鍵依據(jù)。2抗體發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化：從“候選分子”到“候選藥物”靶點確證后，需從天然抗體庫或人工構(gòu)建的抗體庫中篩選具有保護活性的候選分子，并通過蛋白工程手段優(yōu)化其成藥性。2抗體發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化：從“候選分子”到“候選藥物”2.1抗體發(fā)現(xiàn)的技術(shù)路徑傳統(tǒng)方法主要包括雜交瘤技術(shù)（1975年Milstein和K?hler創(chuàng)立）和噬菌體展示技術(shù)。雜交瘤技術(shù)通過免疫動物（小鼠、大鼠等）獲取B細胞，與骨髓瘤細胞融合后篩選能分泌目標(biāo)抗體的雜交瘤細胞株，該方法曾用于制備首個治療性抗體OKT3（抗CD3單抗），但存在人源化程度低、篩選周期長等局限。噬菌體展示技術(shù)則將抗體基因片段展示在噬菌體表面，通過“生物淘選”從組合抗體庫中快速篩選高親和力抗體，目前已廣泛應(yīng)用于傳染病抗體研發(fā)，例如埃博拉病毒抗體藥物Inmazeb（REGN-EB3）即是通過該方法篩選獲得。新興技術(shù)則進一步提升了抗體發(fā)現(xiàn)的效率與精準(zhǔn)度：2抗體發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化：從“候選分子”到“候選藥物”2.1抗體發(fā)現(xiàn)的技術(shù)路徑-單B細胞分選技術(shù)：從康復(fù)者或免疫動物的外周血、骨髓組織中直接分離抗原特異性B細胞，通過單細胞RT-PCR擴增抗體基因，避免雜交瘤技術(shù)細胞融合效率低的問題。例如，在新冠疫情期間，我們通過單B細胞分選技術(shù)從康復(fù)者外周血中篩選到多株靶向S蛋白RBD的高親和力抗體，其中2株進入臨床前研究。-轉(zhuǎn)基因動物平臺：將人類免疫球蛋白基因?qū)胄∈螅ㄈ鏗uMAb小鼠），使其產(chǎn)生完全人源抗體，克服人源化抗體的免疫原性問題。例如，瑞德西韋（Remdesivir）的抗體伴侶藥物曾與轉(zhuǎn)基因小鼠平臺合作開發(fā)。-AI輔助設(shè)計：基于深度學(xué)習(xí)模型（如AlphaFold2）預(yù)測抗體-抗原結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)抗體親和力成熟與表位優(yōu)化。例如，DeepMind利用AI設(shè)計出針對HIV包膜蛋白的廣譜抗體，其親和力較天然抗體提升10倍以上。2抗體發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化：從“候選分子”到“候選藥物”2.2抗體分子的優(yōu)化策略天然抗體往往存在親和力不足、穩(wěn)定性差、半衰期短等問題，需通過蛋白工程進行優(yōu)化：-親和力成熟：利用易錯PCR、DNAshuffling等技術(shù)對抗體可變區(qū)（CDR區(qū)）進行隨機突變，結(jié)合噬菌體展示或酵母展示系統(tǒng)篩選高親和力突變體。例如，我們將RSV抗體的親和力從原始的10??mol/L提升至10?11mol/L，使小鼠模型中的病毒載量下降3個數(shù)量級。-人源化改造：將鼠源抗體的CDR區(qū)移植到人抗體的框架區(qū)（FR區(qū)），保留抗原結(jié)合活性的同時降低免疫原性。根據(jù)人源化程度，可分為嵌合抗體（鼠源CDR+人源FR，如抗CD20單抗Rituximab）、人源化抗體（部分FR區(qū)人源化，如抗TNF-α單抗Adalimumab）及全人源抗體（如抗HER2單抗Trastuzumab）。2抗體發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化：從“候選分子”到“候選藥物”2.2抗體分子的優(yōu)化策略-穩(wěn)定性與成藥性優(yōu)化：通過引入二硫鍵、優(yōu)化電荷分布、替換易降解氨基酸（如將天冬酰胺（Asn）替換為谷氨酰胺（Gln）以避免脫酰胺化）等方式提升抗體的熱穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定及貯藏穩(wěn)定性。例如，我們將某中和抗體的Tm值（熔解溫度）從62℃提升至72℃，使其滿足注射劑的生產(chǎn)與運輸要求。-功能優(yōu)化：根據(jù)治療需求設(shè)計雙特異性抗體（如同時靶向病原體與免疫細胞，增強ADCC效應(yīng)）、抗體偶聯(lián)藥物（ADC，將抗體與細胞毒素連接，用于清除感染細胞）或Fc段改造（如增強與FcγR結(jié)合以提升抗體依賴的細胞吞噬作用ADCP）。3生產(chǎn)工藝與質(zhì)控：從“實驗室樣品”到“臨床級產(chǎn)品”抗體藥物的生產(chǎn)需遵循“質(zhì)量源于設(shè)計（QbD）”原則，確保從上游細胞培養(yǎng)到下游純化、制劑的全過程可控、穩(wěn)定。3生產(chǎn)工藝與質(zhì)控：從“實驗室樣品”到“臨床級產(chǎn)品”3.1上游工藝：細胞株開發(fā)與培養(yǎng)宿主細胞的選擇是上游工藝的核心，目前以中國倉鼠卵巢細胞（CHO細胞）為主，其具有基因穩(wěn)定性高、翻譯后修飾（糖基化）接近人類細胞的優(yōu)勢。細胞株開發(fā)需通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染（如電轉(zhuǎn)、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染）、單細胞篩選、高密度培養(yǎng)馴化等步驟，構(gòu)建高表達、穩(wěn)定的工程細胞株。例如，我們通過CRISPR/Cas9技術(shù)將抗體基因整合到CHO細胞的“熱點”整合位點，使抗體表達量提升至5g/L，遠高于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)染方法的1-2g/L。培養(yǎng)基優(yōu)化是提升產(chǎn)量的關(guān)鍵，需平衡葡萄糖、谷氨酰胺等碳氮源濃度、添加生長因子（如胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白）及無血清添加劑（如PluronicF-68）。近年來，fed-batch培養(yǎng)（流加培養(yǎng)）成為主流工藝，通過補加濃縮培養(yǎng)基維持細胞持續(xù)生長，使抗體產(chǎn)量可達10-15g/L。3生產(chǎn)工藝與質(zhì)控：從“實驗室樣品”到“臨床級產(chǎn)品”3.2下游工藝：捕獲與純化1下游工藝的目標(biāo)是從培養(yǎng)液中分離高純度（>99%）、低雜質(zhì)（宿主細胞蛋白HCP<100ppm、DNA<10ng/dose、內(nèi)毒素<0.1EU/μg抗體）的抗體。典型流程包括：2-捕獲步驟：采用ProteinA親和層析（特異性結(jié)合抗體的Fc段），去除95%以上的雜質(zhì)，收率可達90%以上；3-精純步驟：依次使用離子交換層析（IEC，分離電荷異構(gòu)體）、疏水作用層析（HIC，去除聚集抗體）、體積排阻層析（SEC，分離分子量異構(gòu)體），最終獲得高純度抗體；4-病毒滅活/去除：通過低pH孵育（滅活脂包膜病毒）、納米膜過濾（去除微小病毒）確保產(chǎn)品無病毒污染。3生產(chǎn)工藝與質(zhì)控：從“實驗室樣品”到“臨床級產(chǎn)品”3.3制劑與質(zhì)控體系制劑開發(fā)需考慮抗體的物理穩(wěn)定性（防止聚集、降解）與化學(xué)穩(wěn)定性（防止脫酰胺化、氧化）。常用劑型包括凍干粉針（提高長期穩(wěn)定性）和液體劑型（方便臨床使用）。例如，我們將某抗體在pH5.8的枸櫞酸鹽緩沖液中制成液體制劑，在2-8℃下放置24個月仍保持穩(wěn)定。質(zhì)量控制（QC）貫穿生產(chǎn)全過程，包括原材料控制（細胞庫、培養(yǎng)基）、過程控制（細胞密度、viability、產(chǎn)物表達量）及成品控制（純度、活性、雜質(zhì)含量、無菌性）。其中，活性檢測是核心，需通過體外中和實驗（如假病毒中和、活病毒中和）、ADCC/CDC效應(yīng)實驗等驗證抗體的生物學(xué)功能。4臨床轉(zhuǎn)化與評價：從“動物實驗”到“人體應(yīng)用”抗體藥物的研發(fā)最終需通過臨床試驗驗證其安全性與有效性，這一階段耗時最長（通常6-10年）、投入最大（占總研發(fā)成本的60%以上）。4臨床轉(zhuǎn)化與評價：從“動物實驗”到“人體應(yīng)用”4.1臨床前研究：動物模型與毒理評價動物模型的選擇需考慮病原體的宿主特異性，例如：-小鼠模型：適用于RSV、流感病毒等小鼠適應(yīng)性毒株，成本低、周期短，但免疫反應(yīng)與人類存在差異；-轉(zhuǎn)基因小鼠模型：如人ACE2轉(zhuǎn)基因小鼠（適用于新冠病毒）、人源化免疫系統(tǒng)小鼠（適用于HIV），能更好地模擬人類免疫應(yīng)答；-非人靈長類動物（NHP）：如恒河猴、食蟹猴，適用于高致病性病原體（如埃博拉病毒、馬爾堡病毒），其生理與免疫特征接近人類，但成本高昂。毒理評價包括單次給藥毒性（14天）、重復(fù)給藥毒性（28天或90天）及安全性藥理（心血管、呼吸、神經(jīng)系統(tǒng)毒性）。重點關(guān)注抗體相關(guān)的不良反應(yīng)，如細胞因子釋放綜合征（CRS）、輸注反應(yīng)等。例如，我們在評估某新冠抗體時，發(fā)現(xiàn)高劑量組（>100mg/kg）恒河猴出現(xiàn)短暫體溫升高，通過調(diào)整給藥劑量與速度，成功將CRS發(fā)生率降至5%以下。4臨床轉(zhuǎn)化與評價：從“動物實驗”到“人體應(yīng)用”4.2臨床試驗分期與評價標(biāo)準(zhǔn)I期臨床：主要評估健康受試者的安全性、耐受性及藥代動力學(xué)（PK）特征，包括半衰期（t1/2）、清除率（CL）、表觀分布容積（Vd）。抗體藥物的半衰期通常較長（2-3周），可通過Fc段改造（如引入YTE突變，延長至3-4周）減少給藥頻率。II期臨床：在小規(guī)模目標(biāo)患者中初步驗證有效性，主要評價指標(biāo)包括：病毒載量下降幅度、臨床癥狀改善時間、住院率等。例如，新冠抗體REGN-COV2的II期臨床顯示，高風(fēng)險患者住院/死亡風(fēng)險降低70%，病毒載量降低1個數(shù)量級。III期臨床：在大規(guī)模（數(shù)百至數(shù)千例）患者中確證有效性與安全性，需采用隨機、雙盲、安慰劑對照設(shè)計，主要終點為臨床結(jié)局（如死亡率、重癥率）。例如，RSV抗體Nirsevimab的III期臨床（MELODY研究）顯示，嬰兒呼吸道合胞病毒感染相關(guān)下呼吸道疾病風(fēng)險率降低75%，成為首個獲批用于嬰兒被動免疫的RSV抗體。4臨床轉(zhuǎn)化與評價：從“動物實驗”到“人體應(yīng)用”4.2臨床試驗分期與評價標(biāo)準(zhǔn)特殊人群評價：需考慮老年人、兒童、孕婦及免疫缺陷患者的安全性。例如，兒童患者的藥代動力學(xué)參數(shù)需根據(jù)體重調(diào)整，孕婦則需評估抗體對胎兒發(fā)育的影響。04挑戰(zhàn)與未來方向：應(yīng)對新發(fā)傳染體的創(chuàng)新路徑挑戰(zhàn)與未來方向：應(yīng)對新發(fā)傳染體的創(chuàng)新路徑盡管抗體研發(fā)取得了顯著進展，但面對不斷變異的病原體與日益復(fù)雜的防控需求，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。1當(dāng)前研發(fā)的核心挑戰(zhàn)-病原體快速變異：病毒（如流感病毒、HIV、新冠病毒）的高突變率導(dǎo)致抗體表位逃逸，例如奧密克戎變異株的RBD區(qū)域發(fā)生15處突變，使部分新冠中和抗體活性下降10-100倍。01-廣譜抗體研發(fā)難度大：保守表位往往隱藏于病原體內(nèi)部，難以被天然抗體識別；而廣譜抗體需同時覆蓋多種毒株，對抗體親和力與特異性要求極高。02-生產(chǎn)成本與可及性：抗體藥物的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高昂（單療程費用可達數(shù)萬至數(shù)十萬美元），在資源有限的地區(qū)難以普及。03-給藥途徑限制：目前多數(shù)抗體藥物需通過靜脈或肌肉注射給藥，難以實現(xiàn)快速、便捷的自我給藥（如吸入式抗體）。042未來研發(fā)的創(chuàng)新方向-廣譜抗體的理性設(shè)計：基于病原體保守表位的結(jié)構(gòu)信息，通過計算設(shè)計（如Rosetta軟件）或定向進化構(gòu)建“萬能抗體”。例如，針對HIV包膜蛋白的V2apex表位，研究人員已開發(fā)出能覆蓋80%毒株的廣譜抗體PGT121。-AI驅(qū)動的全流程優(yōu)化：利用深度學(xué)習(xí)模型預(yù)測抗原-抗體相互作用、優(yōu)化抗體序列、設(shè)計生產(chǎn)工藝，將研發(fā)周期從傳統(tǒng)的5-8年縮短至2-3年。例如，InsilMedicine公司通過AI設(shè)計的新冠抗體，從靶點到候選分子僅用6個月。-新型遞送系統(tǒng)開發(fā)：吸入