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在應對復雜的生存環(huán)境過(guò)程中，人體免疫系統為抵抗各種外來(lái)物質(zhì)（抗原，例如病原體、細菌等）入侵，會(huì )產(chǎn)生多樣化的蛋白分子（抗體），特異性識別有選擇的消滅外來(lái)物質(zhì)。在B細胞介導的體液免疫應答中，抗體的產(chǎn)生通常由兩個(gè)步驟構成。首先，抗原入侵后被B細胞特異性識別。其次，B細胞會(huì )大量增殖分化，一部分分化成成熟的漿細胞，并大量分泌特異性抗體與抗原結合，消滅抗原；一部分分化為記憶B細胞，保留抗體的特異性信息用于下一次快速生產(chǎn)抗體。在這里，抗體基因需經(jīng)歷一系列的程序性DNA斷裂、重排和突變等過(guò)程，從而編碼抗原特異性的抗體分子?？贵w類(lèi)型轉換是抗體多樣化的重要一環(huán)。
抗體的結構及多樣化過(guò)程
典型的抗體分子由重鏈和輕鏈組成，形成的免疫球蛋白結構域又可以分為可變區和恒定區，分別負責抗原的結合和下游免疫反應的激活?？贵w多樣化是指在免疫系統中產(chǎn)生的抗體具有非常高的多樣性，可以針對一系列不同的生物體細胞和分子，包括病原體、致病菌、腫瘤細胞和激素等。
在B細胞發(fā)育早期階段，編碼可變區的V元件、J元件，以及重鏈可變區特有的D元件，可以通過(guò)核酸內切酶RAG起始的V(D)J重排進(jìn)行組合和連接從而形成可變區基因外顯子，所分泌的低親和力IgM抗體構成了初始的抗體庫。在外周淋巴組織結構生發(fā)中心中，B細胞特異性DNA去氨酶AID能夠起始可變區高頻突變和重鏈恒定區抗體類(lèi)型轉換，從而形成了表達高親和力不同抗體類(lèi)型的抗體庫。
抗體多樣化是通過(guò)基因重組、突變、修飾和重新組合等過(guò)程來(lái)實(shí)現的，使得抗體可以適應各種不同的生物體和分子，從而形成高度特異性和廣泛有效性的免疫響應?？贵w多樣性是維護免疫系統健康和抗病能力的核心基礎，也是研究和發(fā)展新型生物技術(shù)和生物藥物的基礎。
抗體類(lèi)型轉換的分子機制
抗體類(lèi)型轉換是指由免疫系統中的B淋巴細胞分泌的一類(lèi)抗體（IgM），在機體免疫應答過(guò)程中逐漸轉變?yōu)榱硪活?lèi)抗體（IgG、IgA或IgE）的過(guò)程?？贵w類(lèi)型轉換是抗體多樣化過(guò)程中的重要一步，其產(chǎn)生的不同類(lèi)型抗體能夠激活不同的下游免疫反應。
B細胞特異性DNA去氨酶AID起始了這一過(guò)程，產(chǎn)生的DNA斷裂則由細胞內DNA損傷修復系統進(jìn)一步連接完成整個(gè)過(guò)程。遺傳學(xué)證據清晰地表明，抗體類(lèi)型轉換由兩步組成：第一步，AID介導的雙鏈DNA斷裂的產(chǎn)生；第二步，雙鏈DNA斷裂激活DNA損傷應答機制將兩個(gè)雙鏈DNA斷裂連接起來(lái)。
1. AID靶向基因組DNA底物引起雙鏈DNA斷裂的機制
A：AID去氨基酶活性示意圖。AID作用于N4位點(diǎn)，能夠將單鏈DNA上的胞苷(C)殘基脫氨產(chǎn)生尿苷(U)；B、C、D：基因組轉錄過(guò)程中產(chǎn)生的轉錄泡、負超螺旋結構以及R-環(huán)可以提供單鏈DNA招募AID；深色線(xiàn)條和淺色線(xiàn)條分別代表DNA雙鏈的模板鏈和非模板鏈，紅線(xiàn)代表RNA轉錄產(chǎn)物。E：AID相互作用因子RPA復合物和RNA外切體復合物能夠為AID提供單鏈DNA底物。F：對向轉錄招募AID到非免疫球蛋白基因靶點(diǎn)：藍線(xiàn)代表轉錄, 紅線(xiàn)代表反轉錄。
2.雙鏈DNA損傷修復與S區斷裂末端連接
抗體類(lèi)型轉換中產(chǎn)生的S區的雙鏈DNA斷裂的修復，并不依賴(lài)于AID去氨酶活性。AID起始形成S區的雙鏈DNA斷裂可以激活細胞內通用的雙鏈DNA損傷應答系統，最終非同源DNA末端連接系統將兩個(gè)S區斷裂連接起來(lái)。
A: ATM依賴(lài)的雙鏈DNA損傷應答機制。MRN復合體可以識別DSB末端招募ATM并激活ATM激酶活性, 使多種下游蛋白包括H2AX、53BP1等發(fā)生磷酸化。磷酸化的H2AX即γ-H2AX可以進(jìn)一步招募其他雙鏈DNA損傷應答因子MDC1, RNF8能夠與磷酸化的MDC1相互作用, 并泛素化修飾組蛋白H1。RNF168可以識別組蛋白H1泛素化修飾, 并進(jìn)一步泛素化修飾組蛋白H2A。53BP1識別組蛋白H2A泛素化修飾而進(jìn)一步招募至DNA損傷位點(diǎn)。ATM磷酸化的53BP1能夠招募Rif1進(jìn)一步抑制由CtIP介導的雙鏈DNA末端的單鏈切除, 從而使DNA斷裂末端更容易被非同源DNA末端連接途徑修復并同時(shí)抑制同源重組的發(fā)生。B:在c-NHEJ過(guò)程中,Ku結合至DSB末端, DNA-PKcs被進(jìn)一步招募至DNA的DSB上,XRCC4/Lig4復合物最終連接兩個(gè)末端。A-EJ途徑中, PARP1可能參與了對DSB的識別, Mrel 1和CtIP可能介導末端連接, 最終由Lig1或Lig3進(jìn)行末端連接。
抗體多樣化機制的相關(guān)研究進(jìn)展
抗體產(chǎn)生和多樣化過(guò)程的缺陷在臨床上表現為各種免疫缺陷疾病，而抗體多樣化的失控則可能造成B細胞淋巴瘤的產(chǎn)生。
抗體多樣化中，抗體基因在基因組水平面臨DNA修飾和損傷的發(fā)生。這種DNA水平的損傷雖然受到精細地調控，但往往也造成了基因組的不穩定性導致癌癥的發(fā)生。生發(fā)中心B細胞來(lái)源的B細胞淋巴瘤中，AID起始的DNA損傷產(chǎn)生的染色體易位、基因突變等是癌變的主要機制之一。研究AID靶向機制和抗體多樣化中DNA損傷修復機制，可以為生發(fā)中心來(lái)源的B細胞淋巴瘤，如濾泡型淋巴瘤、彌漫大B細胞淋巴瘤等，以及CLL的治療和診斷提供新的思路和技術(shù)手段。
目前我們對抗體多樣化機制的認識仍存在大量的空白，致力于抗體類(lèi)型的研究從未停歇。通過(guò)基因工程對編碼抗體的基因按不同需要進(jìn)行加工改造和重新裝配，轉染適當的受體細胞從而表達抗體，這種通過(guò)基因工程重組表達抗體的技術(shù)，現已廣泛應用于抗體藥物研究。
重組抗體表達技術(shù)
重組抗體表達這項技術(shù)的研發(fā)也是基于抗體研究領(lǐng)域的科學(xué)家對于抗體多樣性研究和理解的基礎上，用于在外源性系統中表達人工合成的單克隆抗體。而普健生物也經(jīng)過(guò)多年的抗體表達實(shí)踐和對哺乳系統表達的優(yōu)化，研發(fā)出一項高效表達重組抗體的專(zhuān)有技術(shù)——哺乳表達系統高產(chǎn)量pATX系列載體及馴化293系列和CHO系列細胞，能實(shí)現全長(cháng)抗體以及多種形式的重組抗體片段的高效分泌表達；無(wú)需免疫和篩選，直接利用抗體基因序列即可實(shí)現重組抗體的高產(chǎn)和可重復生產(chǎn)。
表達優(yōu)勢
1. 抗體藥物研發(fā)專(zhuān)家和技術(shù)團隊，提供個(gè)性化抗體發(fā)現整體方案，重組抗體表達量高，采用高密度轉染，可實(shí)現瞬轉表達量幾百毫克每升，穩轉可優(yōu)化到克級。
2. 抗體表達經(jīng)驗豐富，已成功表達過(guò)多種形式的全長(cháng)抗體（Human IgG, mouse IgG, human Ig A, IgM, IgE, mouse IgM，rabbit IgG 等）和抗體片段（scFv，Fab，tandem-scfv，VHH，Fc融合蛋白，bi-specific antibody等）。
3. 一站式服務(wù)：擁有多種服務(wù)平臺，在實(shí)現重組抗體設計表達和純化的同時(shí)，進(jìn)行抗體質(zhì)控和活性驗證，并由經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家根據客戶(hù)需求進(jìn)行人源化設計驗證。
4. 自主知識產(chǎn)權的GS敲除系統細胞系，長(cháng)期穩定表達，抗體質(zhì)量更穩定。
5.周期短，可提供2~3周急速交付重組抗體表達服務(wù)。
重組抗體技術(shù)優(yōu)勢
重組抗體包括嵌合抗體、人源化抗體、小分子抗體、雙特異性抗體等。與傳統的單克隆抗體和多克隆抗體相比，重組抗體具有獨特的優(yōu)勢，現已被廣泛地應用在科學(xué)研究、免疫診斷及治療性抗體領(lǐng)域。在被廣泛應用的情況下，重組抗體表達技術(shù)水平也在日益提高，重組抗體除了以上優(yōu)勢之外還有以下一些優(yōu)點(diǎn)。
（1）重組抗體具有序列已知、抗體基因可以長(cháng)期保存、抗體性能穩定、實(shí)驗重復性好等優(yōu)點(diǎn)，而單克隆細胞株可能存在抗體染色體丟失、細胞復蘇后停止生長(cháng)或死亡等風(fēng)險。
（2）可以進(jìn)行基因工程改造：重組抗體可以進(jìn)行重組改造，包括抗體片段表達，同型置換，嵌合抗體，抗體人源化等。
（3）可以大量制備抗體：重組抗體可以快速實(shí)現抗體的大量制備，不需要使用動(dòng)物，克服使用動(dòng)物的倫理問(wèn)題。
