沈倍奋：中国工程院院士、免疫学家。现任中国人民解放军医学科学技术委员会常委，中国免疫学会常务理事，中国生物工程学会常务理事等职。多年来从事生物化学和免疫学方面的工作，在单克隆抗体的研制和应用上有很深的造诣。发表论文 600 余篇，主编专著 5 部，获国家发明专利 30 余项。获国家科技进步奖、国家自然科学奖、军队科技进步奖等 20 余项。2002 年获全军专业技术重大贡献奖，荣获中国“ 新世纪巾帼发明家” 称号；2004 年被授予总后勤部科学技术一代名师；2008 年获中国免疫学杰出学者奖。在“七五”、“八五”、“九五”期间担任国家863计划生物技术领域专家委员会委员，兼抗体工程专题负责人；在“十一五”期间作为国家“重大新药创制”科技重大专项总体专家组成员。
抗体药物由于靶向性强、特异性高和毒副作用低等特点，近年来已成为生物药行业中发展最快的分支。截至 2017 年 8 月，美国 FDA 累计批准了 69 个治疗性抗体药物，其中人单抗和人源化单抗已成主流，双特异性抗体开始崭露头角。
我国抗体药物的研究几乎与世界同步。但在抗体功能优化、新抗体研发，特别是抗体规模化生产方面与国外相比有一定差距，目前仍以仿制药为主，抗体药物如何创新是我们面临的巨大挑战。随着分子生物学、结构生物学、生物信息学等技术的发展，人们对抗体结构中各功能区的认识进一步加深，现在已经能够通过修改各功能区的序列、结构来赋予抗体新的特性和功能，这是抗体药物创新的基础。
最早用于人类疾病治疗的是动物来源的抗血清，异源蛋白进入人体引起严重副反应，随着基因工程技术的出现，人们将鼠抗体可变区基因片段连接到人抗体恒定区基因上获得人-鼠嵌合抗体，嵌合抗体在临床应用中已被证明是安全的，但不能完全消除人抗鼠（HAMA）反应。
借助结构生物学、生物信息学和计算机模建等技术，发展了多种抗体进一步人源化改造的方法。如：互补决定区（CDR）移植是将鼠抗体的CDR 移植到人抗体的相应部位，但简单的 CDR 移植往往会显著降低抗体的亲和力，甚至丧失与抗原结合的能力，在 CDR 移植的同时，要考虑移植一些支撑 CDR loop 构象的鼠 Ig 框架区氨基酸残基，可有效保持亲本鼠抗体的亲和力和特异性。
另一种常用的抗体人源化方法是表面重塑技术，即鼠抗体框架区表面氨基酸的“人源化”。由于该方法不影响Fv 的整体空间构象，所获得的抗体仍保留与抗原的结合能力。
框架改组（framework shuffling）是将鼠抗体的 6 个 CDR 以正确的读框融合到人 Ig 胚系框架中，构建成库，用相应抗原筛库。由于筛出的抗体框架来源于相匹配的 CDR 序列和结构，因此它保留了与抗原的最好结合，这种抗体接近于天然的全人抗体。如果抗原有晶体结构，则可以采用特异性决定基（specificity determiningresidues，SDR）移植的方法。
去免疫原性（de-immunization）是一项专门的平台技术，包括确定和去除鼠抗体上能被人T 细胞识别的表位，这样的治疗性抗体不再激活 T 细胞反应和 HAMA 反应。除了抗体人源化和去免疫原性外，第 3 种降低免疫原性的方法是引入 Treg 表位，刺激 Treg 细胞功能，诱导对异源蛋白的耐受。
人源抗体制备技术包括人-人杂交瘤技术、EB 病毒转化人B 淋巴细胞、抗体库技术和转基因鼠技术等，最常用的是抗体库技术和转基因鼠技术，已上市全人抗体中约70% 是通过转基因小鼠获得。但基于抗原-抗体相互作用复合物结构开展人源抗体的从头设计在我国已有成功的例子，由于该方法回避了杂交瘤技术、抗体人源化技术、抗体库技术等，是获得创新性抗体的有效途径之一。
通过各种技术获得的抗体，往往需要进一步提高亲和力、优化效应功能，才能更好地满足临床应用的需求。
治疗性抗体的作用机制有多种，主要可归为 2 个基本类型：一类是依赖于它们的抗原结合功能，例如：抗体与抗原结合后阻断或中和靶分子的生物学活性；利用抗体的靶向性，将细胞毒性物质导向到靶部位；抗体与细胞膜抗原结合后诱发信号转导的改变，引起细胞凋亡等。
另一类机制除与抗原结合能力有关外，还与抗体的Fc 结构有关，如激发抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC）和补体依赖的细胞毒作用（CDC）效应等。因此，通过定点突变或糖基化改变，改造抗体与 FcγR 或补体的结合能力，可以提高抗体治疗效果，或避免抗体 Fc 引起的副作用。
利用抗体靶向性，目前主要关注的是：ADC 药物、双特异性抗体、嵌合抗原受体T 细胞免疫疗法（chimericantigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T）等。
近年来 ADC 药物的发展主要依赖于以下研究领域的进展：
①靶抗原及其特异性抗体的临床有效性及安全性得到验证，如靶向Her2 抗原的Herceptin 等；
②高效的细胞毒性药物，如：美登素（maytansinoid，DM）、单甲基奥利他汀E（auristatin，MMAE）等；
③新的连接臂和交联方法的发展，连接臂是决定 ADC 药物活性的主要因素之一，它们应该在血液循环中相对稳定，到达靶细胞时通过内化进入细胞内，在溶酶体的低pH 条件下或蛋白酶作用下释放小分子药物。交联方法也从利用赖氨酸的随机连接向利用半胱氨酸的定点交联发展。新型 ADC 药物 Adcetris 和 Kadcyla 分别于 2011 年和 2013 年被美国 FDA 批准上市。由于 ADC 药物拓宽了药物的治疗窗，因此备受关注，成为当前抗体药物发展的热点。
双特异性抗体（bispecific antibody，BsAb）是指含有 2 种特异性抗原结合位点的人工抗体，其可以同时结合 2 个不同的抗原或同一抗原上 2 个不同的表位。
当前主要在研的双特异性抗体从作用机制上可分为双重信号阻断型和抗CD3+T 细胞介导的双特异性抗体，如：IL-17A×IL-23、IL-1α×IL-1β、CD19×CD3 等；从结构上可分为由单链抗体或Fab 区组成的小型抗体和全抗体，此外，还有一些制备双特异性抗体的新技术，如：CrossMAb 技术，它能使双特异性抗体的IgG 有正确的轻链，还可以产生各种双特异性抗体的形式。
CAR-T 是将能识别某种肿瘤抗原的抗体的抗原结合部与 CD3-ζ 链或 FcεRIγ 的胞内部分构建为一个嵌合蛋白，通过基因转导的方法转染患者的T 细胞，使其表达嵌合抗原受体。近年来在急性白血病以及非霍奇金淋巴瘤等血液肿瘤的治疗上取得显著疗效，被认为是最有前景的肿瘤治疗方式之一。CARs 自从出现以来，它的结构经过了多次改进，为了进一步提高 CAR-T 的临床有效性和安全性，一系列新的设计理念被提出并尝试。
随着抗体的基因工程改造技术日益成熟，如何通过抗体的工程化，设计更有针对性、更能解决临床问题的新型抗体，是抗体药物发展的方向。
药靶选择在新药研发中起关键作用。因此，抗体作为靶向药物而言，靶抗原的选择十分重要。目前有几种策略来筛选靶抗原。一种是选择已经过验证的靶分子（validated target），这些靶分子与疾病的关系已经过实验研究或临床证实，特别是临床验证过的靶分子，例如：CD20、TNF-α、Her2 和EGFR 等。
靶向这些抗原研发抗体成功率高，比较容易得到有临床应用前景的候选抗体；但抗原往往含有多个抗原表位，针对这些抗原新表位研发的抗体，它们的亲和力、效应功能或作用机制与上市抗体不同，是一种新结构的抗体。
另外有些靶分子已在体内外模型等实验研究上证明对疾病发生发展具有重要作用，但尚未经过临床验证。由于种属差异等因素，针对这些靶分子研发的抗体，有一定成功率，但也存在进入临床后药效不明确、发生不可预知毒副作用等风险。
第 2 种策略是通过功能研究确定靶分子（functionally validatedtarget），例如：利用对肿瘤细胞的特定生物学效应（如抑制增殖、诱导凋亡等）筛选抗体，再用蛋白质组学等技术确证相应的靶分子，这种反向药理学方法可以发现全新的靶抗原，但这些新的靶分子需要广泛和深入的临床前及临床验证，存在较大的风险。
第 3 种策略是选择通过基础研究发现的新靶分子，由于疾病的发病机制往往比较复杂，基于疾病模型的基础研究往往只关注局限的因素，因此针对该类靶分子研发抗体药物的风险较大。
近年来抗体的治疗领域已从传统的肿瘤、自身免疫性疾病逐步扩展到抗感染、代谢性疾病、神经系统疾病、生物安全等新领域，由此出现了很多新靶标和新的适应证。
抗体作为药物的特点之一是治疗剂量大，一般是其他生物药的 10 ~ 100 倍。因此，规模化生产是一种挑战，在一段时间里曾成为制约抗体药物发展的瓶颈；但近 10 年来，由于多学科（包括生命科学、化学、物理学、工程科学等）的结合和新技术（如生物信息技术、蛋白组学技术和代谢组学技术等）的应用，克服了表达技术的瓶颈和细胞培养过程优化的关键技术，使抗体大规模制备技术日趋成熟，越来越多的治疗性抗体被批准进入市场。
由于抗体中下游的研发技术涉及制药公司的机密，很少有相关资料发表。从大的方面看，以下几方面值得关注：
①通过了解各种因素对细胞行为的影响，优化培养基、培养条件，提高抗体的产量和质量。目前典型的流加培养工艺生产周期是7~14 d，抗体产量达1~5 g/L，有时延长培养时间抗体产量可达10~13 g/L，所用生物反应器的体积是5000~25000 L。
②改造细胞系，主要集中在降低细胞凋亡、改善细胞活性，提高生长密度和产物表达量等方面。
③抗体药物的质量控制，通过适当的、先进的生化、生物物理学和生物学分析技术对单抗药物进行全面的分析和表征，实现实时过程分析和控制，以保证抗体药物的质量。
④培养技术的改进，目前常用的交替式切向流（alternating tangential flow，ATF） 培养技术， 是一种用于哺乳动物细胞灌流培养的工艺，它利用中空纤维滤器达到有效的细胞分离。该系统从研发到中试、到大规模生产都采用相同的工作原理，可以与传统的不锈钢反应器或一次性反应器连接，工艺可线性放大，操作简便，由于低剪切力，对细胞无损伤，培养CHO等悬浮细胞的密度可达每毫升1.5×107 个，蛋白产量可超过10 g/L，且品质均一，这种新工艺使抗体生产的成本降低。
未来基因工程抗体的发展方向将主要集中在通过合理改造抗体序列结构来提高基因工程抗体的药学特性，例如增加抗体药物的稳定性和均一性；通过双特异、多特异抗体以及抗体偶联物技术，赋予基因工程抗体药物新的药效功能；通过 Fc 片段改造和糖基化改造，调节原有的效应功能和生物分布特性；通过创造新形式的抗体样分子骨架来发展具有更适宜的生物分布与代谢特性、抗原结合特性、药动学特性的新的“抗体”药物。
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