科普 | 浅谈抗体生产技术演变(二)：“素食抗体”可以存在吗？

如上文所述，抗体的重组生产，将选定抗体的基因序列克隆到一个表达载体内，随后引入表达宿主，进行不涉及动物的抗体生产，那么重组抗体就是100%无动物生产吗？实则非也，严格意义上来说，无动物生产得到的“素食抗体”要求其原始抗体序列来源、抗体验证筛选和最终生产过程是在完全不使用动物或动物衍生材料的情况下实现的。动物及动物衍生材料的使用在重组抗体的生产过程中有时不容易被发现。动物衍生材料通常指来自于小鼠、大鼠、仓鼠、家兔、马、山羊、绵羊和豚鼠，以及猴子、鸡、狗、羊驼和鲨鱼等动物来源的细胞，组织及血液等，业界一般不将诸如人源供体血液衍生的抗体DNA或HEK293人源细胞系等材料视为动物衍生产品。

首先，抗体的基因序列的获得，有可能会选择来自于先前动物免疫得到的各种已知单克隆抗体的抗体序列，也可以选择已有的抗体可变区基因库，基因库来源可以从人类供体血液等生物来源获得或通过AI计算设计得到，基因库理论上提供了一种不涉及动物的抗体基因获取途径。然而实际上即使由人工智能（AI）设计的全新生成的抗体序列，也依赖于自然界抗体库的结构指导，因为AI设计需要有无数动物衍生免疫球蛋白的序列和结构数据进行训练。而已有基因库并不总是能保证产品不涉及动物来源，因为它们可能本身来源于转基因动物，或动物免疫。

其次，抗体的验证与筛选过程中，传统的杂交瘤筛选中必然涉及到动物及动物衍生材料使用。因此，要做到无动物生产，则必须使用不依靠杂交瘤的抗体筛选方法，即噬菌体展示技术（Phage display），其原理是通过基因工程技术将外源蛋白或多肽的基因序列插入到噬菌体，进行多轮筛选，最终在体外获得具有高特异性和高亲和力的重组抗体。噬菌体展示技术在生物医药研发，特别是一些治疗性单抗的研发中得到广泛的应用，受限于技术门槛与平台搭建成本问题，目前在科研抗体生产领域还未得到大量应用。

图 1：噬菌体展示技术流程，1）病毒外壳蛋白与要进行进化的基因（通常是抗体片段）的融合蛋白在噬菌体中表达。2）噬菌体库在固定的目标上进行洗涤。3）剩余的高亲和力结合物用于感染细菌。4）编码高亲和力结合物的基因被分离出来。5）这些基因可能引入随机突变，并用于进行另一轮的进化。选择和扩增步骤可以在更严格的条件下多次执行，以分离出更高亲和力的结合物。

最后，经常被忽视事实是，商业抗体作为一款售卖的产品，即使得到了无动物生产的初始克隆，为了大规模供应科研人员，最终依然需要使用动物材料来生产足够数量的这些抗体。相反，如今任何重组的动物来源或非动物来源的抗体也可以最终通过无动物的方式生产。下图展示了几条完全由绿色箭头组成的路径，所以“素食”抗体确实可以存在。

图 2：多克隆抗体、单克隆抗体、重组抗体的生产技术路线图，可以看到只有重组抗体生产过程才可能做到完全的无动物生产。

读到这里你可能会好奇，重组抗体有如此多的好处为何没有被更频繁地使用呢，大部分的科研抗体依然是多克隆或是传统单克隆抗体呢？实际上，尽管它们在研究试剂中所占比例不到5%，但目前用于人类治疗的所有单克隆抗体产品都是重组的。对于这种明显更优越技术接受度戏剧性差异的解释是复杂的。大部分科研学者对重组抗体缺乏了解且有一些科学误解，包括由于早期重组抗体技术不成熟成见，造成这种情况的原因之一。然而，最重要的因素是相关产品数量有限和通常更高的价格。即使是来自杂交瘤的单克隆抗体，它们已经出现了将近半个世纪，并且具有更好的属性，也由于同样的原因，也未能取代多克隆抗体作为研究试剂，因为它们的价格大约是多克隆抗体的若干倍。

目前，重组抗体的成本至少与杂交瘤生成单克隆相同甚至更高。因此，如果抗体生产业界更广泛地采用重组生产技术进行抗体，一旦行程了规模化，也应该能显著降低后续价格。值得注意的是，目前诸如abcam等国际品牌与部分国产品牌已经开始朝着抗体重组化生产方向转型，且与动物来源的抗体相比，他们重组抗体的目录价格并没有更高。

目前诸如像abcam这样的科研抗体行业推动者，开展的基于已有的大量单克隆抗体产品，通过测序杂交瘤，生成已有单克隆抗体的重组版本，这样的抗体尽管不能成为素食抗体，但重组生产后它们的后续生产将不需要新的动物，减少已有抗体生产的大量动物使用，且可确保有价值的单克隆抗体的长期生存，并用重组格式的优势升级它们，未来也可追求实现完全的素食生产，这样的技术路线无疑是目前最务实也是最合理的思路。

目前来看，不管是从技术还是从成本及客户接受度来看大规模的”素食抗体”生产还为时尚早，且如果强硬使用法律限制动物用于生产抗体将大大妨碍研究和药物开发。相反，政策制定者应该鼓励更广泛地使用无动物方法来生成抗体，让更多研究人员认识到这些重组生产抗体的内在优势。而作为研究人员，购买成分明确的重组抗体不仅对动物有益，也对我们实验结果的质量和可重复性有益。

参考引文：

1. Dübel, S. (2024). Can antibodies be “vegan”? A guide through the maze of today’s antibody generation methods. mAbs, 16(1). A. & Plückthun, A. Reproducibility: Standardize antibodies used in research. Nature 518, 27-29 (2015)

2. Smith, G. P., & Petrenko, V. A. (1997). Phage Display. Chemical reviews, 97(2), 391–410.

3. Donini, M., & Marusic, C. (2019). Current state-of-the-art in plant-based antibody production systems. Biotechnology letters, 41(3), 335–346. A. et al. When monoclonal antibodies are not monospecific: Hybridomas frequently express additional functional variable regions. mAbs 10, 539-546 (2018)

4. 重组抗体的可重复性：白皮书, Abcam,