抗体人源化的必要性

单克隆抗体作为重要的治疗性蛋白、或作为载体携带小分子药物、毒素蛋白、免疫调节剂及放射性核素在肿瘤的临床治疗中具有极大的应用潜力，但常用的鼠源性单克隆抗体在临床的应用中具有许多限制其疗效和使用的障碍，主要问题包括：

• 免疫原性：鼠源抗体作为外来物质，人体会产生强烈的免疫反应，即人抗鼠抗体（HAMA）反应，这会降低治疗效果并可能引起副作用。

• 效应功能不足：尽管鼠源抗体能够特异性地结合靶抗原，但它们通常不能有效激活人体的免疫效应系统，如抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）和补体依赖的细胞毒作用（CDC），这限制了它们在免疫治疗中的潜力。

传统人源化改造方法

CDR移植，即互补决定区（Complementarity-Determining Regions）移植，用于将非人源抗体（如鼠源抗体）的关键功能区域移植到人源抗体框架上，以减少免疫原性并保持其对特定抗原的结合能力。

首先确定鼠源抗体的CDR序列，这些序列是抗体与抗原结合的关键部分。选择与人源抗体框架区具有高同源性的区域作为移植的受体，以确保移植后的CDR能够在人源框架上正确折叠并保持功能。将鼠源抗体的CDR序列移植到人源抗体的框架区上，在移植过程中，可能需要对框架区进行一些优化和突变，以确保CDR的正确构象和维持抗体的亲和力。这可能包括对框架区的某些残基进行回复突变，即从人源框架变回原始鼠源抗体的相应残基。移植后的抗体需要经过测试，以确保其保持与原始抗体相当的亲和力和特异性。

图1. 人源化CDR移植示意图

案例分析

在与某国外药企客户的合作项目中，科迈生物针对客户提供的2条鼠源单抗Ab2和Ab3进行了AI人源化改造。基于每个母本抗体AI预测输出的结果，根据模型打分排序，挑选了10条人源化后的抗体进行重组表达，测定表达量和亲和力。所有抗体表达量与母本抗体相当或更高；在一个体系中，有3条抗体亲和力比母本抗体更高，其他抗体亲和力相差3倍内；其中有1条抗体比专利报道的人源化后的抗体亲和力更高；人源化程度达到90%~95%。

图2. 抗体人源化亲和力分析

图3. 抗体人源化表达量分析

图5. 抗体人源化程度分析

图6. 抗体人源化程度分析

图解：

ParentalAb、PatentHumanizedAb和HumanizationAb分别表示母本抗体、专利中人源化抗体和计算推荐的人源化抗体

亲和力图中，"5" 和 "10" 表示以母本抗体或专利人源化抗体的亲和力为基准，分别降低或提升 5 倍和 10 倍亲和力的范围。

亲和力图、表达量图、纯度图、人源化程度图中，粗箭头所指的方向分别表示亲和力高、表达量高、纯度高、人源化程度高的方向

结论：

• 对2条母本鼠源抗体，各设计10条人源化后的抗体，测定亲和力与表达量；

• 湿实验结果表明至少1条抗体，亲和力、表达量均优于专利中已报道的人源化抗体。

  
  

我们正在为多家国内外药企和研究机构提供AI抗体人源化服务，后续将陆续更新更多成功案例，敬请期待。

科迈生物AI抗体人源化流程和优势

科迈生物的抗体人源化平台目前已搭建完成并在多个案例上完成验证。其基本原理是：对母本抗体进行结构预测，提取其中CDR部分的序列和结构，并移植到一个数万库容量的人源化序列库中，利用内部AI模型预测每一条抗体的结构，并评估移植后的抗体结构稳定性、移植前后CDR区结构的差异等，挑选符合要求的抗体轻重链，聚类筛选后，组合形成几十条抗体，用于后续的重组表达湿实验验证。

图7. AI抗体人源化流程

与传统抗体人源化方法相比，科迈生物方法和流程的优势在于：

• 相比传统方法只局限在与母本抗体相似的框架区范围内，我们通过巨大的人源框架库，探索了更大的序列空间，更有可能找到传统方法无法触达的、但对于支持母本抗体的CDR也非常合适的框架区
• 在某些情况下，母本抗体框架区的等电点、风险位点不符合要求，成药性并非最优，科迈生物可以提供多样化框架区的候选抗体，为后续分子优化成药性提供了更多的选择和可能性
• AI模型预测的抗体结构可以很好地预测抗体CDR和框架区之间的相互作用，而这是抗体人源化后仍然维持亲和力的关键
• 算法设计成功率非常高，在不进行回复突变的情况下，通常只需要一轮表达10~20条抗体就能获得亲和力、表达量与母本抗体相当的抗体，相比于传统的人源化方法，大大降低了时间和实验验证的成本。由于无需进行回复突变，在节省时间的同时，人源化程度可以更高
• 计算流程已在科迈生物的智能体AI抗体设计平台 www.clickmab.com 正式上线，无需学习，零门槛上手，方便易用

使用Click.mAb. AI智能体平台，轻松进行单抗人源化

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• 劲爆促销价：AI人源化生成的抗体，888元/次
• 每个项目可交付20~100条人源化后的抗体序列
• 仅需4小时即可拿到人源化序列结果，高效便捷
• AI人源化后的抗体，亲和力、表达量、纯度与母本抗体相当或者更优
• 人源化程度高（>90%），框架区多样，兼具高成药性和低免疫原性

  
  

• 经过人源化流程共获取到的人源化抗体序列及数目；
• 人源化后germline类型；
• 人源化后VH/VL序列与germline序列一致性；
• CDRH1/2/3序列；
• 重轻链人源化前后序列比对；
• 以及人源化抗体的风险位点等。

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参考文献

1. Lazar GA, Desjarlais JR, Jacinto J, et al. A molecular immunology approach to antibody humanization and functional optimization. Mol Immunol. 2007 Mar;44(8):1986-98.

2. Ahmadzadeh V, Farajnia S, Feizi MA, et al. Antibody humanization methods for development of therapeutic applications. Monoclon Antib Immunodiagn Immunother. 2014 Apr;33(2):67-73.

3. https://www.drugtargetreview.com/article/4540/developing-antibody-therapeutics/

4. https://radiologykey.com/radioimmunotherapy-rit/