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催化抗體是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統[1],源於日月鳥獸之形,作為中華文明之標誌[2],連接中華民族的歷史、現在和未來,方正之間充滿美感。

名詞解釋

催化抗體(催化抗體)一般指抗體酶

抗體酶,又稱催化抗體,是一類具有催化能力的免疫球蛋白,即通過一系列化學與生物技術方法製備出的具有催化活性的抗體,它既具有相應的免疫活性,又能像酶那樣催化某種化學反應。

1984年列那(Lerner)進一步推測:以過渡態類似物作為半抗原,則其誘發出的抗體即與該類似物有着互補的構象,這種抗體與底物結合後,即可誘導底物進入過渡態構象,從而引起催化作用。根據這個猜想列那和蘇爾滋(P.C.Schultz)分別領導各自的研究小組獨立地證明了:針對羧酸酯水解的過渡態類似物產生的抗體,能催化相應的羧酸酯和碳酸酯的水解反應。1986年美國Science雜誌同時發表了他們的發現,並將這類具催化能力的免疫球蛋白稱為抗體酶或催化抗體。

特點

抗體酶具有典型的酶反應特性;與配體(底物)結合的專一性,包括立體專一性,抗體酶催化反應的專一性可以達到甚至超過天然酶的專一性;具有高效催化性,一般抗體酶催化反應速度比非催化反應快104~108倍,有的反應速度已接近於天然酶促反應速度;抗體酶還具有與天然酶相近的米氏方程動力學及pH依賴性等。

將抗體轉變為酶主要通過誘導法、引入法、拷貝法三種途徑。誘導法是利用反應過渡態類似物為半抗原製作單克隆抗體,篩選出具高催化活性的單抗即抗體酶;引入法則藉助基因工程和蛋白質工程將催化基因引入到特異抗體的抗原結合位點上,使其獲得催化功能,拷貝法主要根據抗體生成過程中抗原-抗體互補性來設計的。博萊克(Pollack)等以硝基苯酚磷酸膽鹼酯作為半抗原誘導產生單抗,經篩選找到加快水解反應1.2萬倍的抗體酶。

主要功能

抗體酶可催化多種化學反應,包括酯水解、酰胺水解、酰基轉移、光誘導反應、氧化還原分應、金屬螯合反應等。其中有的反應過去根本不存在一種生物催化劑能催化它們進行,甚至可以使熱力學上無法進行的反應得以進行。

抗體酶的研究,為人們提供了一條合理途徑去設計適合於市場需要的蛋白質,即人為地設計製作酶。它是酶工程的一個全新領域。利用動物免疫系統產生抗體的高度專一性,可以得到一系列高度專一性的抗體酶,使抗體酶不斷豐富。隨之出現大量針對性強、藥效高的藥物。立本專一性抗體酶的研究,使生產高純度立體專一性的藥物成為現實。以某個生化反應的過渡態類似物來誘導免疫反應,產生特定抗體酶,以治療某種酶先天性缺陷的遺傳病。抗體酶可有選擇地使病毒外殼蛋白的肽鍵裂解,從而防止病毒與靶細胞結合。抗體酶的固定化已獲得成功,將大大地推進工業化進程。

製備方法

1、雜交瘤技術

經體內免疫後再進行細胞融合是製備抗體酶的一種傳統方法。雜交瘤技術的基本原理是用不能在培養液中生長的但能產生抗體的脾臟細胞,與能在培養液中生長的骨髓瘤細胞進行融合,融合得到的雜交細胞既能產生抗體又能在體外培養,通過選擇培養,以獲取能產生單克隆抗體的雜交瘤細胞。再把這些細胞單克隆化,即繁殖成母體的同一細胞或形成菌落。這些菌落能夠產生單一均勻的抗體,可用於進行單克隆抗體的擴大生產。對這些菌落用酶聯免疫吸附法等方法加以篩選。該製備方法的關鍵是要有合適而穩定的過渡態模擬物作半抗原,以產生與過渡態高度親和的抗體酶。由於大多數反應過渡態類似物的分子量較低,即所謂的半抗原,他們本身免疫原性很弱,必須與某種載體偶聯才能表現免疫原性。本方法所得到的抗體酶的催化能力的高低,在很大程度上取決於化學模型物的設計,現在應用的設計策略包括:誘導和轉化設計,反應免疫,「潛過渡態」半抗原設計等等。

2、抗體結合部位修飾法

將催化基團或輔助因子引入到抗體的抗原結合部位,一般可採用兩種方法:即選擇性化學修飾法和基因工程定點突變法。抗體酶和酶一樣也可以用化學修飾的方法加以改造。對抗體酶進行結構修飾的關鍵,是找到一種吻合的方法在抗體結合位置或附近引入酶的催化基團或輔助基團,如果引入的催化基團與底物結合部位取向正確空間排布恰到好處,就能產生高活力的抗體酶。為提高抗體酶的催化能力,可採用鄰近效應,靜電催化,應變,功能團催化等方法,在抗體結合位點引入催化基團。基因工程定點突變法是利用位點專一性突變引起抗體結合部位氨基酸的改變,能在抗體結合部位換上有催化作用的氨基酸,進而改變抗體酶的催化效率。目前,定點突變的方法己成為提高抗體酶活性的一種常規方法。

3、克隆免疫反應因子的基因

通過PCR技術克隆出全套免疫球蛋白的可變區基因,建立單獨產生重鏈和輕鏈的噬菌體文庫,然後再通過每個載體中存在的非對稱限制位點使它們隨機地將基因的輕重鏈結合,這些含有上百萬個高水平表達的輕鏈和重鏈片段的文庫在大腸桿菌中表達和組裝,就可大量製造Fab片斷了。這樣的文庫在保留親本單克隆的識別和親和特性的基礎上利用了免疫因子的多樣性,通過這種方法我們可從上百萬種可能性中選擇抗體酶。

參考文獻