引言
單株抗體（mAbs）和雙特異性抗體（bsAbs）已成為治療多種疾病的重要策略。然而，傳統的抗體純化方法，例如蛋白A層析，往往需要酸性沖脫條件，可能導致蛋白質聚集和去醯胺化。為了克服這些問題，科學家們正積極探索更溫和、更精確的純化技術。近期，一項發表在《Scientific Reports》上的研究，以及另一篇發表在《Protein Science》上的研究，分別展示了在抗體純化領域的兩項創新進展：
光控親和層析技術和Fc工程改造技術，為抗體藥物的開發和生產帶來了新的希望。
光控親和層析：利用光敏蛋白G實現溫和純化
傳統蛋白A層析的挑戰
蛋白A層析是抗體純化中最常用的方法之一，但其酸性沖脫條件可能對某些抗體造成損害。此外，蛋白A並非對所有抗體亞型都具有良好的親和力，限制了其應用範圍。
光控親和層析的原理
光控親和層析（Excitography）是一種新興的純化技術，它利用光敏分子作為親和配體，通過光照控制配體的結合和解離，從而實現抗體的溫和純化。這項技術的核心是設計一種能夠與抗體特異性結合，並且其結合能力可以通過光照來調控的分子。
Fc特異性單價蛋白G的設計
《Scientific Reports》的研究團隊設計了一種Fc特異性單價蛋白G（Azo-ProtGN478R）。傳統的蛋白G具有兩個抗體結合位點，可能導致抗體分子間的交聯和聚集。為了避免這種情況，研究人員對蛋白G進行了工程改造，使其僅具有一個抗體結合位點，即單價結合。此外，他們還將一個光敏的偶氮苯標籤（Azo-tag）連接到蛋白G上，使得蛋白G的結合能力可以通過紫外光照射來控制。
Azo-ProtGN478R的優勢
單價結合：
避免了抗體分子間的交聯和聚集，提高了純化效率和抗體品質。
Fc特異性：
僅與抗體的Fc段結合，不影響抗體的抗原結合能力。
光控釋放：
通過紫外光照射，可以溫和地釋放結合的抗體，避免了酸性沖脫條件對抗體的損害。
實驗結果
研究人員將Azo-ProtGN478R添加到含有抗體的細胞培養基中，然後將混合物加載到一個α-環糊精（α-CD）親和層析柱上。在黑暗條件下，Azo-tag與層析柱上的α-CD結合，從而將抗體捕獲在柱上。通過紫外光照射，Azo-tag發生異構化，與α-CD的結合能力降低，抗體被溫和地釋放出來。實驗結果表明，這種方法可以有效地從細胞培養基中純化出多種具有醫學價值的抗體，例如trastuzumab、bevacizumab和rituximab。
數據佐證
- 表面電漿共振（SPR）測量顯示，Azo-ProtGN478R與IgG1 Fc片段的解離常數（KD）約為680 nM，與野生型Azo-ProtG的親和力相似，表明N478R突變不影響其與Fc片段的結合。
- 使用Azo-ProtGN478R進行光控親和層析，可以從含有10%胎牛血清（FBS）的DMEM細胞培養基中定量分離出抗體，且純度高，無明顯雜質。
- α-CD親和層析柱的實際結合能力≥3 mg mAb/ml床體積。
Fc工程改造：H435F突變實現局部治療抗體的高效純化與快速清除
局部治療抗體的需求
傳統的抗體療法通常需要高劑量的全身給藥，可能導致不良反應和藥物在病灶部位的濃度不足。為了提高治療效果和降低副作用，科學家們正在開發用於局部治療的抗體。這類抗體需要能夠快速從體內清除，以減少全身暴露。
FcRn與抗體半衰期
新生兒Fc受體（FcRn）在抗體的半衰期中起著關鍵作用。FcRn能夠結合IgG的Fc段，保護抗體免受細胞內降解，並將其重新釋放到血液循環中。通過阻斷FcRn與抗體的結合，可以加速抗體的清除。
H435F突變的發現
《Protein Science》的研究團隊發現，在IgG的Fc段引入H435F（組氨酸435被苯丙氨酸取代）突變，可以消除抗體與FcRn的結合，同時保持與蛋白A的親和力。
H435F突變的優勢
消除FcRn結合：
加速抗體從體內清除，降低全身暴露。
保持蛋白A親和力：
允許使用蛋白A層析進行大規模抗體純化。
適用於局部治療：
快速清除特性使其更適合局部給藥，減少全身副作用。
實驗結果
- H435F突變顯著加速了人FcRn轉基因小鼠體內抗體的清除，縮短了血清半衰期。
- H435F突變不影響蛋白A層析的產量，表明該突變體仍能通過蛋白A進行高效純化。
結論與研判
光控親和層析技術和Fc工程改造技術分別代表了抗體純化和抗體工程領域的兩項重要進展。Azo-ProtGN478R的開發為抗體純化提供了一種溫和、高效的新選擇，尤其適用於對酸敏感的抗體。H435F突變的發現則為局部治療抗體的開發開闢了新的途徑，通過加速抗體清除，降低全身副作用，提高治療效果。
這兩項技術的結合，有望進一步推動抗體藥物的發展。例如，可以將H435F突變引入到通過光控親和層析純化的抗體中，從而開發出既具有高效純化特性，又適合局部治療的抗體藥物。
儘管這些技術目前仍處於實驗室研究階段，但它們在抗體藥物開發和生產方面具有巨大的潛力。隨著技術的進一步完善和應用，相信未來會有更多基於這些技術的創新抗體藥物問世，為人類健康帶來福祉。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: October 31, 2025