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1895年，Charles Richet和JulesHericourt将狗的抗血清应用于进展期肿瘤患者，尽管产生了明显的抗异种蛋白的免疫反应，但仍有部分患者的病情得到了改善[1]。因为特异性及纯度较差，这样的抗血清并未治愈患者。治疗性抗体经过一个世纪的发展，具有更高特异性的单克隆抗体（以下简称单抗）成为研究的主流。迄今为止，已经有100多个治疗性单抗进行了临床研究，美国食品药品监督管理局已批准18个治疗性单抗上市。2005年，治疗性单抗带来150多亿美元的销售收入。据估计，到2008年单抗将占有生物产业市场份额的32%[2]。
抗原
选择合适的靶位是设计与开发肿瘤治疗性单抗取得成功的关键因素。理想的靶抗原应稳定、均一的表达于多种肿瘤细胞表面，可以被相应的抗体识别，而在正常组织不表达或低表达，很少或缺乏可溶形式的抗原（否则会导致抗体清除速度过快），该抗原在肿瘤的形成及发展过程中发挥功能。现在进行临床研究或已上市的治疗性单抗识别的许多肿瘤抗原不仅表达于肿瘤细胞，还表达于正常组织细胞，这些肿瘤相关抗原变化纷繁复杂，有些尚未了解其确切的功能（表1）[3]。
抗体
Milstein和Kohler首先利用杂交瘤技术制备出单克隆抗体[4]。早期的鼠源性抗体应用于人体后会产生强烈的人抗鼠抗体反应（HAMA），鼠源单抗与人补体系统C1q及Fc受体的亲和力较差，因而限制了鼠源抗体的临床应用。HAMA反应尽管存在抗独特型反应，但主要由鼠源抗体的Fc段诱导[5]。Neuberger等为解决这一问题做出杰出的工作，利用基因工程的方法构建了人鼠嵌合抗体[6]。嵌合抗体为鼠源抗体的可变区与人源抗体恒定区融合构成，完全保留了鼠源抗体的亲和力，同时去除了产生免疫原性的主要片段Fc，并增强了抗体Fc段的效应功能[7]（改善了单抗与人补体系统C1q及Fc受体的亲和力）。
嵌合抗体出现后不久，GregWinter等利用点突变技术将鼠源抗体中决定抗体特异性的高变区或互补决定簇区（CDR）移入人源抗体的框架区，构建成人源化抗体。
尽管嵌合抗体、人源化抗体减少了鼠源成分，有效的减轻了人抗鼠抗体反应，但这两类抗体在不同程度上仍保留有鼠源成分。
GregWinter制备人源化抗体不久后又致力于全人抗体的研究。利用人源抗体库[8]、转基因鼠[9-11]及利用抗体工程技术去除导致T细胞反应的肽段[12,13]等技术制备的全人抗体，100%为人源序列。利用噬菌体抗体库制备的全人抗体现已上市（anti TNF-■ mAb， Humira）。
嵌合抗体、人源化抗体及全人抗体较鼠源抗体降低了免疫原性，可以重复使用，改善了聚集细胞毒性细胞及补体的功能，并提高了在循环系统中的稳定性。这些方面的改善使单克隆抗体的疗效获得显著提高。
通过基因工程方法构建的小分子抗体片段可以穿透体积较大的无血管肿瘤组织，特别是实体瘤。单链抗体片段只含有一个重链可变区和一个轻链的可变区片段，通过短的连接肽共价连接。单链抗体可运载放射性同位素、药物或毒素至肿瘤局部，用于肿瘤的诊断和治疗。还可通过基因工程技术设计构建具有两个不同抗原结合臂的双特异性抗体，一个臂结合肿瘤细胞，另一个臂结合效应细胞。这些抗体的构建提高了抗体通过肿瘤血管、聚集宿主的效应细胞（T细胞，NK细胞及巨噬细胞等）等杀伤肿瘤细胞的功能。
裸抗体
裸抗体主要通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC效应）聚集和活化宿主的效应细胞、通过CDC效应、阻断受体-配体的相互作用以及诱导细胞凋亡等机制杀伤肿瘤细胞。
通过活化宿主的免疫系统杀伤肿瘤细胞
抗体的Fc段对于免疫系统的活化十分重要。补体与结合在靶细胞表面抗体的Fc段结合后可介导CDC效应，使靶细胞溶解并吸引效应细胞至肿瘤局部。结合于靶细胞表面IgG的Fc段结合效应细胞表面的Fc受体，可介导ADCC效应，导致靶细胞的溶解或吞噬。Trastuzumab、rituximab及alemtuzumab均可通过这些机制杀伤靶细胞。
抑制增殖信号的传导
识别生长因子或相应受体的单克隆抗体可以阻断内源性配体与受体结合，抑制受体蛋白酪氨酸激酶的磷酸化，从而抑制下游的信号转导。通过该机制发挥作用的单克隆抗体包括：Trastuzumab，靶抗原为HER-2；Bevacizumab，靶抗原为VEGFR，阻断了受体的血管生成信号。
修饰的抗体
部分抗体自身并不能杀伤肿瘤细胞，但可以运载放射性同位素、毒素、药物、酶等至肿瘤局部。将细胞毒性物质特异靶向于肿瘤细胞，使肿瘤局部达到高浓度，减轻全身应用带来的副作用及由此导致的剂量限制。放射性同位素修饰的单抗可将同位素运至肿瘤局部。常选择可以发射高能■射线的同位素如90钇和131碘等用于治疗。放射性同位素修饰单抗的毒性取决于局部抗体的药物代谢动力学及同位素的保留。正常组织，特别是骨髓，也会因高能射线而受到影响。已上市的此类单抗有90钇-Ibritumomab tiuexetan（90钇标记的抗CD20单抗），131碘Tositumomab（131碘标记的抗CD20单抗）。植物及细菌生物毒素（如蓖麻毒素、白喉毒素、假单孢杆菌毒素）可直接偶连于单克隆抗体。一旦抗体与靶细胞结合，会内化进入细胞，偶连的毒素在很低浓度下就可以阻断细胞蛋白的合成。但这些毒素通常也会诱发人体强烈的免疫反应，因此限制了毒素的重复应用[14]。药物如doxorubicin（阿霉素）和calicheamicin也可用于单抗修饰，通过类似的机制杀伤肿瘤细胞。单克隆抗体与化疗及放疗有协同作用。多种单抗联合应用，或与其他生物制剂也可能产生协同作用而改善临床的疗效。
单抗在肿瘤治疗中的应用
下面以临床应用已经获得确切疗效的血液系统肿瘤治疗性单抗利妥昔单抗（rituximab）和实体瘤治疗性单抗trastuzumab等为例，说明单抗在肿瘤治疗中的应用情况。
利妥昔单抗（rituximab）
Rituximab是美国FDA于1997年11月份批准的首个抗肿瘤单抗，用于复发性、难治性的低分化B细胞淋巴瘤。鼠源抗CD20单克隆抗体为CD20阳性的人B淋巴细胞免疫小鼠后筛选获得。Rituximab为利用基因工程技术将鼠源CD20抗体的可变区与人IgG1恒定区连接构成。淋巴瘤患者免疫功能低下，而且rituximab可以清除正常的B细胞，因而HAMA反应轻微。Rituximab通过CDC及ADCC效应杀伤肿瘤细胞，还可以直接诱导肿瘤细胞产生caspase非依赖性凋亡[15]，这些机制在体内发挥协同效应。Rituximab诱导细胞凋亡的机制还未完全阐明，但可能与淋巴瘤细胞原凋亡分子Bax的表达上调及抗凋亡分子Bcl-xl的下调有关[16,17]。Rituximab选择IgG1恒定区取决于抗体的效应和杀伤机制。人类4种IgG亚型结合补体C1q并介导CDC的能力不同，IgG1=IgG3＞IgG2，IgG4不能活化补体，因此选用IgG1或IgG3恒定区可以产生最佳的CDC效应。IgG1与IgG3与不同的FcRn结合，导致IgG1在体内具有更长的半衰期，因此rituximab选用IgG1恒定区。
Rituximab靶抗原CD20为33～37 kDa的跨膜蛋白，表达于所有成熟B细胞，但不表达于前B细胞及终末分化的B细胞。CD20的生物功能尚不完全清楚。但CD20的结构及表位分析提示其为钙离子通道，参与B细胞的活化，调节B细胞的生长[18]。
Rituximab治疗非霍奇金淋巴瘤疗效明显，但适用范围依然有限，放射性同位素标记的CD20抗体可以显著增加杀伤肿瘤细胞的效应。CD20靶向的放射性治疗可以杀伤分裂及非分裂的CD20阳性的肿瘤细胞。现已有两种不同的CD20放射性靶向治疗的单抗上市，90Y-ibritumomabtuxetan及131I-tositumomab。131I-tositumomab是鼠源抗CD20单抗B1偶连131I获得，131I价廉，易获取，半衰期较长（8.1天），发射0.69 MeV的■射线及■射线，可用于影像诊断及治疗。美国FDA于2003年6月批准131I-tositumomab用于化疗后复发rituximab难治性滤泡状非何杰金氏淋巴瘤。90Y-ibritumomab tuxetan是放射性同位素与小鼠抗CD20单抗（ibritumomab或2B8）的结合物。FDA于2002年快速批准该药物以满足临床治疗复发性、难治性低分化滤泡淋巴瘤或转化的B细胞性非霍奇金淋巴瘤，为FDA批准的首个用于肿瘤的放射性靶向单抗。90钇发射的高能■射线（2.2 MeV），半衰期只有2.7天。靶向放射性单抗可以在数个细胞直径范围内发挥杀伤效应，因此可以清除抗体结合靶细胞附近的CD20阴性的肿瘤细胞。
曲妥珠单抗（trastuzumab）
Trastuzumab为靶向结合HER2的人IgG1类单抗，HER2为酪氨酸激酶受体，在约20%～25%的进展期乳腺癌患者过表达。HER2分子具有以下的特点，因此成为乳腺癌治疗的靶分子：①HER2的表达水平与乳腺癌的发病机理及预后相关；②肿瘤的HER2表达水平及基因拷贝数远高于正常组织，有效的减轻了HER2靶向治疗药物的毒性；③HER2表达阳性的肿瘤细胞比例很高，而且在肿瘤细胞表面高表达，因此在患者体内可以靶向大多数的肿瘤细胞；④HER2在原发肿瘤及转移灶均有表达，因此HER2靶向治疗对原发及转移病灶均有效。
Trastuzumab为鼠源抗HER2单抗4D5的CDR区移植入人IgG1的框架区构成的人源化单抗，是美国FDA批准的第一个用于实体瘤的单抗，该抗体靶向结合HER2蛋白的细胞外区。
Trastuzumab通过以下机制诱导HER2高表达肿瘤消退：
①抑制受体信号传导。HER2可以活化多种信号传导通路，包括PI3K、MAPK等。Trastuzumab减少了这些信号通路的传导，将细胞阻滞于调定点，诱导细胞凋亡。受体信号传导的降低是由于trastuzumab介导的HER2受体内化及降解[19，20]。
②通过调节p27kipl阻滞细胞于G1调定点。Trastuzumab处理的细胞被阻滞于G1调定点，细胞增殖减少。细胞阻滞于G1调定点与细胞周期依赖的激酶抑制蛋白p27kipl相关。
③诱导细胞凋亡。体内研究表明trastuzumab可以诱导乳腺癌细胞凋亡，凋亡的发生与Ki67的表达无关[21]。
④抑制血管形成。高表达HER2的肿瘤细胞新生血管及VEGF的表达显著增加[22,23]。体内研究结果显示trastuzumab处理后，乳腺癌肿瘤体积减小，微血管密度降低；体外研究表明trastuzumab处理后，内皮细胞的迁移能力下降[24,25]。
⑤免疫效应机制。体外研究表明trastuzumab可以通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用杀伤多种乳腺癌细胞系[26-28]。进展期转移性乳腺癌患者免疫功能受到抑制，并不适合进行这一方面功能的研究。
⑥抑制HER2细胞外区的脱落。HER2高表达的细胞通过缓慢的蛋白酶解作用，全长的HER2受体酶切产生110 kDa的细胞外区，在HER2阳性细胞的培养上清中可以检测到HER2细胞外区的存在[29-31]。截短的95 kDa N末端膜相关片段激酶活性提高[32]。进展期乳腺癌患者血清HER2细胞外区水平升高与预后不良、高转移率、激素及化疗抵抗相关[33-35]。体外研究证实trastuzumab可以阻断HER2细胞外区的酶解及脱落[36]。
⑦抑制DNA修复。体外研究显示可与许多化疗药物产生协同效应[37,38]。Trastuzumab或联合化疗药物促进DNA损伤，并抑制DNA的修复，最终导致细胞凋亡。
吉妥单抗（gemtuzumab ozogamicin）
吉妥单抗是偶联化疗药物靶向结合CD33的人源化单抗。80%的急性髓性白血病患者的髓系未成熟细胞表达CD33，在成熟的造血祖细胞表面也表达，但正常的干细胞不表达[39]。吉妥单抗是由calicheamicin通过连接片段与抗CD33单抗偶联构成。该药物与CD33结合后被细胞迅速内化，在溶酶体的酸性pH条件下释放出活性药物[40]。Calicheamicin是一种可以裂解双链DNA的有效的抗癌抗生素。
阿仑单抗（alemtuzumab）
Alemtuzumab是清除淋巴细胞的人源化单克隆抗体，用于治疗慢性淋巴细胞性白血病。Alemtuzumab靶向结合CD52，后者为高表达于正常的T、B淋巴细胞以及恶性淋巴细胞表面的糖蛋白，但在造血干细胞表面不表达。美国FDA于2001年批准alemtuzumab用于烷化剂及氟达拉宾治疗失败的慢性B细胞性淋巴细胞性白血病患者。
西妥昔单抗（cetuximab）
EGFR（也称为ERBB1或HER1）是分子量为170 kD的跨膜蛋白，其胞内部分为酪氨酸激酶域。许多上皮来源的肿瘤高表达EGFR，这些肿瘤包括来自于头颈部、乳腺、结肠、肺、肾、前列腺、脑、膀胱和胰腺等[41]。EGFR的高表达与不良的预后相关，但同时也提供了通过阻断这一通路而改善疗效的策略。Cetuximab是嵌合的IgG1单抗，可与内源性的配体竞争结合EGFR的胞外区。抗原抗体结合后的复合物内化，而并不活化内在的酪氨酸激酶活性，同时下调了细胞表面的受体。因此，这一信号转导通路被阻断，从而抑制肿瘤的生长并导致肿瘤细胞凋亡。还有一些其他的机制包括：抑制血管生成因子的产生，介导ADCC效应以及与放疗及化疗的协同作用[42]。
贝伐单抗（bevacizumab）
VEGF通过表达于血管内皮细胞表面的两种受体——VEGFR1及VEGFR2发挥作用。缺氧、原癌基因及细胞因子会上调VEGFR的表达，该受体的表达与不良预后相关[43]。Bevacizumab是人源化单克隆抗体，该抗体靶向结合VEGF，阻断VEGF与VEGFR1及VEGFR2的结合，从而阻断了血管生成的信号。
依决洛单抗（edrecolomab）
Edrecolomab是鼠源性的IgG2a单克隆抗体，靶向结合表达于上皮细胞表面的细胞粘附分子糖蛋白17-1A，该粘附分子表达于上皮组织及数种肿瘤组织，包括：结肠、直肠、乳腺、肺（非小细胞）及前列腺等来源的肿瘤。Edrecolomab通过CDC及ADCC效应导致靶细胞死亡。
小结
近十年来数十种肿瘤治疗性单抗进行了临床前、临床研究，单克隆抗体治疗恶性肿瘤也取得了一定的成果，但是还需要进行大量的临床研究以探索利用这些抗体以及与其他治疗方法相结合以获取更好疗效的最佳治疗方案。单克隆抗体在非霍奇金淋巴瘤、乳腺癌以及结直肠癌的治疗中已经发挥了重要的作用。有关抗体应用的争论焦点主要是费用问题：如何更好的应用单抗以及如何负担应用单抗的昂贵费用，需要药品生产企业、卫生保健机构以及政府共同解决。■
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