第十五章　放射免疫顯像與放射免疫靶向治療

在分子核醫學與分子影像研究中，抗體研究一直占有重要地位，也是核醫學分子影像研究最早、最廣泛的領域。無論是放射免疫顯像、放射免疫治療，還是目前的腫瘤生物靶向治療藥物研究，大多都是建立在抗體研究的基礎上。本章重點介紹與分子影像相關的抗體的基本概念、研究進展及其放射免疫顯像與治療的應用。

第一節　抗體的基本概念及研究進展

抗體（antibody，Ab）指機體的免疫系統在抗原刺激下，由B淋巴細胞增殖分化成的漿細胞所產生的、可與相應抗原發生特異性結合的免疫球蛋白。主要分布在血清中，也分布于組織液及外分泌液中。在免疫血清的電泳分析中，大部分抗體活性存在于γ球蛋白區，故曾將此類蛋白質稱為丙種（γ）球蛋白?？贵w是機體免疫應答過程中產生的重要效應分子，且主要存在于體液中，故將抗體介導的免疫效應稱為體液免疫（humoral immunity）。

1964年，世界衛生組織舉行專門會議，將具有抗體活性或化學結構與抗體相關的球蛋白統稱為免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig），如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血癥、冷球蛋白血癥等患者血清中存在的異常免疫球蛋白以及正常人天然存在的免疫球蛋白亞單位等。因而免疫球蛋白反映的是結構化學概念，而抗體反映的是生物學功能概念。所有抗體都是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都是抗體。

免疫球蛋白可分為兩型：①分泌型（secreted Ig，SIg），主要存在于血液、組織液及外分泌液中，發揮各種免疫功能；②膜型（membrane Ig，mIg），即B細胞表面的抗原受體（BCR）。

從19世紀末至20世紀中葉，提出許多有關抗體生成的理論，其中澳大利亞科學家Burner于20世紀50年代末提出抗體生成的克隆選擇學說，認為體內存在隨機形成的多樣性免疫細胞克隆，每一克隆的細胞均表達同一特異性受體；抗原進入機體后，與相應抗原受體結合，即選擇表達特異性受體的免疫細胞與之反應，致該細胞發生克隆擴增，產生大量子代細胞，合成大量具有相同特異性的抗體。該學說被視為免疫學發展史上一個里程碑，不僅闡明了抗體產生機制，同時解釋了抗原識別、免疫記憶、自身耐受以及自身免疫應答等重要的免疫生物學現象。有關一個細胞克隆產生一種特異性抗體的預見，于1975年被單克隆抗體技術所證實。

20世紀70年代中期，日本科學家利根川進在基因水平探討了抗體多樣性形成的機制，分析并證實了Ig基因結構，并因此榮獲1987年諾貝爾生理學或醫學獎。

一、免疫球蛋白分子結構

（一）免疫球蛋白的基本結構

目前對免疫球蛋白分子結構已有較清楚認識，本節以IgG為代表進行闡述。免疫球蛋白分子的基本結構是由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈借助二硫鍵連接而成的Y字形四肽鏈結構。該基本結構又稱為免疫球蛋白的單體。

1.重鏈和輕鏈

免疫球蛋白重鏈（heavy chain，H）由450～550個氨基酸殘基組成，分子量為50～75kD。重鏈有5種，分為μ、δ、γ、α和ε鏈，因此可將免疫球蛋白分為5類（class）或5個同種型（isotype），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。每類免疫球蛋白根據其鉸鏈區氨基酸殘基組成和二硫鍵數目、位置的不同，又可分為不同亞類（subclass）。

免疫球蛋白輕鏈（light chain，L）約由210個氨基酸殘基組成，分子量為25kD。輕鏈有2種：κ鏈和λ鏈，據此可將免疫球蛋白分為κ和λ兩型（type）。根據λ鏈恒定區個別氨基酸殘基的差異，又可將λ分為四個亞型（subtype）。

2.可變區與恒定區

通過分析不同Ig重鏈和輕鏈氨基酸序列時發現，可變區位于多肽鏈氨基端（N端），占輕鏈約1/2或重鏈約1/4，此區域氨基酸排列順序隨抗體特異性不同而有所變化，稱為可變區（variable region，V區）。重鏈和輕鏈除V區以外的部分，其氨基酸數量、種類、排列順序及含糖量均較穩定，稱為恒定區（constant region，C），位于多肽鏈羧基端（C端），分別占輕鏈約1/2或重鏈約3/4。

在重鏈和輕鏈V區（分別稱為V_H和V_L），各有3個區域的氨基酸組成和排列順序高度可變，這些區域稱為高變區（hypervariable region，HVR）。高變區是Ig與抗原表位特異性結合的部位，它們與抗原表位在空間結構上互補，故又稱為互補決定區（complementarity determining region，CDR）。免疫球蛋白的獨特型決定基（idiotypic determinant）主要也在該區域（圖15-1）。因此，Ig高變區、Ig的抗原結合部位和Ig獨特型決定基這三個不同概念，實際上建立在同一結構基礎上，即Ig分子可變區球形頂端凹陷的立體結構，亦稱抗體的獨特型標志。

重鏈和輕鏈的C區分別稱為C_H和C_L，不同型Ig其C_L長度基本一致，但不同類Ig其C_H長度不一，可為C_H1～C_H3或C_H1～C_H4。同一種屬個體，針對不同抗原所產生的同一類別Ig，其C區氨基酸組成和排列順序較恒定，即免疫原性相同，但V區各異。

同一種屬中，同一類別Ig恒定區氨基酸僅有少數可被取代、增加或缺如；但對不同類別Ig，恒定區的氨基酸組成和排列順序差異很大。

3.結構域

Ig多肽鏈分子可折疊成由鏈內二硫鍵連接的若干球形結構域（domain），各由約110個氨基酸殘基組成，每一結構域均有其獨特功能。IgG、IgA、IgD重鏈有4個球形結構，分別為 V_H、C_H1、C_H2、C_H3；IgM 和 IgE 有 5個球形結構，即比IgG多一個C_H4。輕鏈則有V_L和C_L兩個球形結構。以IgG為例，各結構域的功能為：①V_H和V_L是結合抗原的部位；②C_H1為遺傳標志所在；③C_H2是補體結合位點，參與活化補體；④C_H3與細胞表面的Fc受體結合。

4.鉸鏈區

在C_H1和C_H2之間，即重鏈的鏈間二硫鍵連接處附近，有一個可轉動的鉸鏈區（hinge region），由2～5個鏈間二硫鍵、C_H1尾部和C_H2頭部的小段肽鏈構成。鉸鏈區含較多脯氨酸殘基，不易構成氫鍵，加之此區富含二硫鍵，阻礙螺旋結構形成，從而呈伸展狀態，保持相當柔曲性。鉸鏈區對蛋白酶敏感，易被水解。經蛋白酶處理的Ig，多在此區被切斷。

鉸鏈區功能：①當Ig與抗原結合時，該區可轉動，能改變兩個Y形臂之間的距離，以使Ig分子兩個可變區的抗原結合部位盡量與不同距離的2個抗原表位（epitope）配合，起彈性和調節作用；②有利于Ig分子變構，暴露Ig的補體結合位點。

（二）免疫球蛋白的立體結構

X射線衍射晶體分析顯示，各類Ig分子的折疊基本相似。Ig多肽鏈屬β-片層（β-sheet）結構，其走向與分子結構長軸平行。相鄰的β-片層為反向平行，形成兩個β-片層的平面，兩個β-片層中心的兩個半胱氨酸殘基由一個鏈內二硫鍵垂直連接，形成一“β桶狀（β-barrel）”結構，或稱β三明治（β-sandwich）結構；兩層平行的β-片層間集中排列著疏水氨基酸，極性氨基酸殘基在外側。這種特殊的空間結構稱為Ig折疊（fold）。目前已發現許多膜型和分泌型分子含這種獨特的β桶狀結構，此類分子稱為免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily，IgSF）。Ig的Fab段由C_H、C_L和V_H、V_L四個功能區組成，在C區和V區間具有較大伸縮性，稱為轉折區（switch region），以使C區和V區間可有一定扭轉。V_H和V_L的3條β-片層組成平面，構成與抗原結合的裂隙；C_H1和C_L、C_H2和C_H2、C_H3和C_H3之間是由4條β-片層組成的平面，從而使Ig具有穩定的空間構象。

（三）免疫球蛋白的其他成分和水解片段

1.Ig的其他成分

除輕鏈和重鏈組成的基本結構外，某些類別Ig還含J鏈和分泌片等輔助成分。

（1）連接鏈（joining chain，J鏈）：

由漿細胞合成，是一富含半胱氨酸的多肽鏈，其主要功能是以二硫鍵形式與Ig重鏈共價結合，將單體Ig分子連接為多聚體，并使之穩定。如IgM的5個單體由一條J鏈連接成為五聚體，2個單體IgA由J鏈連接成二聚體。IgG、IgD和IgE常為單體，無J鏈。

（2）分泌片（secretory piece，SP）：

是分泌型 IgA分子上的一個輔助成分，為一種含糖肽鏈，由黏膜上皮細胞合成和分泌，以非共價形式結合IgA二聚體，使其成為分泌型IgA（SIgA），輔助SIgA經由黏膜上皮細胞轉運，分泌至黏膜表面，發揮黏膜免疫效應。還具有保護SIgA鉸鏈區免受蛋白水解酶降解的作用。

2.Ig的水解片段

一定條件下，Ig分子肽鏈的某些部分易被蛋白酶水解為各種片段，可用于研究Ig的基本結構和功能特點。

（1）木瓜蛋白酶水解片段：

應用木瓜蛋白酶（papain）可將IgG重鏈于鏈間二硫鍵近N端處切斷，獲得2個相同的抗原結合片段（fragment antigen binding，Fab）和1個可結晶片段（fragment crystallizable，Fc）。每一Fab段含一條完整輕鏈和部分重鏈（Fd段），是具有抗體活性的部分。Fc片段由兩條重鏈C端的一半組成，包含C_H2、C_H3。Fc段不能與抗原結合，其具有各類Ig的抗原表位，也執行Ig的其他生物學活性。Ig所含的糖類亦位于Fc段。

（2）胃蛋白酶水解片段：

應用胃蛋白酶（pepsin）可將IgG重鏈于鏈間二硫鍵近C端切斷，獲得1個大片段 F（ab′）2 和若干小分子多肽碎片（pFc′），后者無生物活性。F（ab′）2由兩個Fab及鉸鏈區組成，可同時結合兩個抗原表位，故能形成凝集反應或沉淀反應。白喉或破傷風抗毒素經胃蛋白酶消化后精制提純的制劑可減少超敏反應發生，原因即在于去除了重鏈的Fc段。

二、抗體的異質性

抗體的異質性即Ig分子的不均一性，指抗體由多種多樣的Ig分子所組成?？贵w的異質性表現為：不同抗原表位刺激所產生的抗體分子，其結合抗原的特異性不同（即可變區有差異）；同一抗原表位刺激所產生的抗體分子，其結合抗原的特異性相同，但恒定區可不同（即重鏈類別和輕鏈型別有差異）。

（一）抗體可變區的異質性

自然界存在千變萬化的抗原分子及抗原表位。外源性抗原包括蛋白質、多糖、脂類等，均具有十分復雜的分子結構，可含多種不同抗原表位?？乖碳C體后，其所含的每一種表位均可選擇表達相應BCR的B細胞，使其增殖、分化并產生針對該表位的特異性抗體。因此，天然抗原免疫動物后，機體可產生針對該抗原不同表位的多種抗體，所謂抗血清即異質性抗體的總和。針對不同抗原表位的Ig，其結構差異主要取決于抗體HVR區的高度異質性，此即抗體的多樣性。

（二）抗體恒定區的異質性

Ig屬蛋白質大分子，對不同種系動物或同一種系不同個體也具有免疫原性。決定Ig抗原特異性的某些表位位于Ig恒定區，由此造成抗體恒定區的異質性。根據Ig恒定區免疫原性的不同，可將Ig分為不同類、亞類和不同型、亞型。

1.類（class）及亞類（subclass）

同一種屬所有個體內的Ig，根據其重鏈免疫原性不同，可分為μ、γ、α、δ和ε五類，所組成的Ig分別為IgM、IgG、IgA、IgD、IgE。不同類Ig免疫原性的差異是由重鏈恒定區氨基酸組成、排列順序不同所決定。同一類Ig，根據其重鏈恒定區氨基酸組成的較小差異，以及二硫鍵位置、數目不同，又可分為不同亞類。如人類IgG有IgG₁、IgG₂、IgG₃和IgG₄四個亞類；IgA 有 IgA₁、IgA₂；IgM 有 IgM₁、IgM₂兩個亞類；IgD和IgE尚未發現亞類。

2.型（type）及亞型（subtype）

同一種屬所有個體內，根據各類Ig輕鏈恒定區抗原特異性差異，可分為κ和λ兩型。同一天然Ig分子兩條輕鏈的型別相同。同一個體內可存在分別帶有κ或λ鏈的Ig分子，正常人血清中κ型和λ型Ig含量之比約為2∶1。根據恒定區個別氨基酸殘基的差異，λ鏈可分為 λ₁、λ₂、λ₃和 λ₄四個亞型，κ 鏈未發現亞型。

上述Ig類、亞類、型、亞型的免疫原性差異，均由Ig恒定區的抗原表位決定。同一種屬所有個體的Ig分子共有的抗原特異性標志，稱為同種型（isotype）。同一種屬不同個體間IgC區也具有不同抗原特異性標志，此為同種異型（allotype）。

（三）抗體的獨特型

1963年Oudin等用傷寒沙門菌免疫50只家兔，將其中一只家兔血清中分離的抗體（抗傷寒沙門菌）作為免疫原，免疫另一只正常家兔，并分離其血清而獲得抗抗體，即獨特型抗體。這種抗抗體只能與前述傷寒抗體起沉淀反應，不能與其余49只傷寒沙門菌免疫家兔的血清發生反應，也不能與其他抗原所免疫家兔的血清或正常家兔的血清發生反應。上述結果表明，這只家兔所產生的抗傷寒沙門菌抗體具有特殊的抗原決定簇，它既不同于其他個體（家兔）針對同一抗原（傷寒沙門菌）所產生抗體分子上具有的抗原決定簇，也不同于同一個體針對不同抗原所產生抗體分子上的抗原決定簇。Oudin將這種異于同種型和同種異型的抗原決定簇稱為獨特型（idiotype，Id），即每一B細胞克隆產生的Ig分子特有的抗原特異性標志。

決定Id的表位稱為獨特位（idiotope）?？贵w分子每一Fab段均含5～6個獨特位，均位于V區。本質上，獨特型的差異主要由V_L和V_H高變區氨基酸序列不同所致。這種氨基酸序列差異也是抗體特異性的分子基礎，不同特異性的抗體分子，其Id各異。獨特位不僅存在于抗體分子中，也存在于B細胞和T細胞的抗原受體（BCR、TCR）上。Id可刺激異種、同種異體以及自體產生相應抗體，即抗獨特型抗體（anti-idiotype antibody，AId）。

1.獨特型和抗獨特型抗體的類別

抗體可變區具有不同Id，可誘導產生不同AId。根據AId與Id血清學反應特點和Ab2的功能，可將AId分為若干類別。

（1）Ab2α：

可識別并結合抗體骨架區附近的獨特型，其與抗體結合不影響抗體與相應抗原結合，屬半抗原非抑制性Ab2。

（2）Ab2β：

可識別抗體上與抗原互補的表位，能完全抑制抗原與Id結合。其具有類似抗原的結構，可“模擬”抗原誘導機體產生針對原始抗原的特異性免疫應答，故被稱為外源性抗原在機體免疫系統中的“內影像”（internal image）。Ab2β的特點為：①能與不同種屬個體產生的相應抗體發生特異性反應；②能與類別不同、但具有相同特異性的抗體反應；③能與抗原競爭性結合抗體，兩者存在競爭性抑制作用；④能誘導不同種屬個體產生特異性免疫應答。

Ab2β的上述特性為受體蛋白純化及其功能研究、蛋白質結構分析以及疫苗研制等開辟了新途徑。

（3）Ab2γ：

能識別并結合抗體上與互補位相關及鄰近的獨特位，能抑制或部分抑制抗體與抗原結合，屬半抗原抑制性Ab2，是參與免疫調節的Ab2主要類型，此類Ab2可用于自身免疫病的免疫抑制治療。

（4）Ab2ε：

其可識別抗體骨架區附近的獨特位，也可識別抗原的表位，又稱雙特異性抗體，與自身免疫病發生相關。

2.獨特型及抗獨特型網絡

網絡學說（network theory）在肯定克隆選擇學說的基礎上，強調免疫系統中各細胞克隆不是處于獨立狀態，而是通過自我識別、相互刺激和相互制約構成一個動態平衡的網絡結構，而其物質基礎是獨特型和抗獨特型。獨特位具有自身免疫原性，體內存在能識別自身Id的淋巴細胞。機體接受外來抗原刺激時，能識別外來抗原的淋巴細胞克隆首先被激活，獨特位數量增多，隨后能識別某一個克隆獨特位的第二個克隆被激活。依此類推還可有第三個、第四個……克隆被激活。由此構成相互作用的網絡，通過這些克隆相互識別、相互刺激、相互制約、相互連鎖，形成一個閉合型、多層次的級聯網絡。體內Id-AId組成的獨特型網絡在免疫調節中起重要作用。

3.獨特型和抗獨特型網絡免疫調節

獨特型網絡的形成與抗體的雙重性質密切相關：抗體既能通過抗原結合位點與抗原結合，也能借助其獨特位刺激機體產生AId。機體接受抗原刺激后，針對該抗原的特異性淋巴細胞克隆增殖，產生大量抗體和表達特定獨特型的BCR的淋巴細胞克隆，兩者又可作為抗原，誘導AId（Ab2α和Ab2β）產生。作為負反饋因子，AId中的Ab2α可抑制抗體產生并調節抗原特異性淋巴細胞克隆的應答。

AId也能刺激免疫應答產生：Ab2β作為抗原內影像，可模擬抗原激活T、B細胞，使免疫系統持續處于“戒備”的致敏狀態，從而保證機體能對入侵的病原微生物迅速產生應答，并能增強、放大抗原的免疫效應。

三、免疫球蛋白的生物合成與表達

（一）Ig的生物合成與組裝

1.Ig的生物合成過程

Ig主要由脾、淋巴結和其他淋巴組織內的漿細胞所產生。漿細胞中控制Ig合成的基因通過轉錄和翻譯，在核糖體上形成多肽鏈。輕鏈和重鏈分別在小核糖體和大核糖體上合成，然后進行裝配。正常情況下，輕、重鏈合成處于平衡狀態，從而保證兩者按比例結合為完整Ig分子。惡性轉化的漿細胞其重、輕鏈合成可出現比例失衡，最常見為輕鏈合成過量，如漿細胞瘤患者尿中出現大量均一的同型輕鏈（本-周蛋白）。

2.Ig的組裝

Ig生物合成與組裝經歷4個階段：①Ig基因轉錄并經剪接加工而移至粗面內質網核糖體，重鏈和輕鏈分別在大、小兩種核糖體上合成；②粗面內質網是Ig裝配的主要場所，重鏈和輕鏈在其中進行Ig四肽鏈裝配；③裝配完成的Ig被轉運至滑面內質網，最終進入高爾基體，Ig經加工修飾并按順序依次結合糖基，形成完整Ig分子。糖基化的Ig分子更易從胞內釋出，并更易于與膜接觸；④完整的Ig分子由高爾基體向細胞膜轉運，可分泌至胞外成為游離抗體（即分泌型Ig），也可表達在胞膜表面成為B細胞抗原受體（即BCR）。

B細胞合成Ig存在兩類排斥現象：①早期成熟階段的B細胞僅表達Ig兩個等位基因中的一個，即等位基因排斥（allelic exclusion）；②每個B細胞合成兩型輕鏈（κ或λ鏈）中的一種，即輕鏈同種型排斥（light chain isotype exclusion）。

（二）免疫球蛋白的表達

1.處于不同分化階段B細胞的Ig表達

祖B（pro-B）細胞不產生Ig，前B（pre-B）細胞僅合成胞質內μ鏈，但不表達功能性膜型IgM，不具備識別抗原和產生特異性應答的能力。在非成熟B細胞階段，可合成κ及λ鏈，它們與μ鏈組裝成IgM，表達于細胞表面，并與Igα及Igβ形成復合物。在該階段，抗原刺激并不誘導細胞增殖及分化，相反可引起免疫失能或耐受，此種“負性選擇”對免疫系統區別“自己”與“非己”具有重要意義。

B細胞一旦表達完整Ig并具有特異性識別能力后即遷出骨髓，進入血液及外周淋巴組織，此時共表達IgM及IgD，兩者具有共同的V區及抗原特異性，此階段細胞稱為初始B細胞，可對抗原產生應答。成熟B細胞接受抗原刺激即成為活化的B細胞，后者增殖分化，其分泌型Ig逐漸增多，而表達膜型Ig逐漸減少。

2.膜型Ig與分泌型Ig的轉變

Ig除以可溶性蛋白形式存在于體液中，還可以跨膜形式表達于B細胞表面，即膜表面Ig（mIg），這是B細胞最重要的表面標志。任一B細胞表達的mIg及合成、分泌的Ig具有相同特異性和類別，分子結構也基本相同，差別僅在于mIg C末端含跨膜區和胞內區，兩型Ig共用同一基因。

3.B細胞活化后Ig重鏈C區轉換

膜表面表達特異性BCR的初始B細胞與相應抗原作用，在其他輔助細胞及輔助因子參與下，可被激活并進一步成熟，增殖，分化為產生抗體的漿細胞或記憶細胞。在此抗體依賴性分化階段，可發生Ig重鏈C區基因重排與轉換。

Ig類別轉換（class switch）又稱同種型轉換（isotype switch），是指Ig可變區不變，即結合抗原的特異性相同，但其重鏈類型（恒定區）發生改變。即B細胞接受抗原刺激后首先合成IgM，在某些因素影響下可轉變為合成IgG、IgA或IgE?？贵w類別轉換主要由B細胞在分化過程中C_H基因節段發生重排所致。經重排后的基因產物其V區不變，僅重鏈C區轉換，因此，Ig的類別和亞類發生改變，而識別抗原的特異性不變?？贵w類別轉換無需明顯誘因即可自發產生。

類別轉換是Ig重鏈所特有。C_H基因含多個外顯子，編碼相應的結構區，外顯子間的間隔序列在RNA轉錄時通過剪拼機制而被刪除。重鏈C區基因轉換發生在C_H基因編碼序列5′端一段內部重復序列（internally repetitive DNA sequences）上，此序列稱為S序列或S區（switch region），分別命名為 Sμ、Sγ、Sα、Sε。重鏈 C 基因轉換乃通過S序列而進行，使得任一C區基因均可與VDJ單位連接。

DNA片段重排時，中間間隔的C區DNA被剪切，使新C區與原有V區基因（VH-DJH）結合，轉錄新的Ig重鏈。B細胞分化時，1個VDJH基因先與染色體上同一等位基因Cμ結合，開始表達Cμ/Cδ。隨后同一VDJH基因與不同C_H基因重排，表達不同類別C區。

有關Ig類別轉換的機制目前尚不完全清楚，可能存在DNA水平重組及RNA水平的類別轉換。

T細胞對B細胞Ig重鏈基因轉換有重要影響。Th細胞表面CD40L與B細胞表面CD40結合，可啟動和促進重鏈類別轉換。例如，人類T細胞CD40L基因突變時，重鏈類別轉換受阻，導致X連鎖高IgM綜合征，血清中IgM量高，缺乏IgG、IgA、IgE。T細胞分泌的多種細胞因子，亦可調節Ig類別轉換。例如，IL-4可促進IgM轉換為IgE；轉化生長因子-β（TGF-β）可促進IgG轉換為IgA。目前認為，某些細胞因子有類似轉換因子的作用，可選擇性誘導重鏈C基因活化，從而發生重組。IFN-γ則能抑制IL-4促進IgE轉換的作用，因為IFN-γ可使Th細胞CD40L和B細胞CD23（FcεRⅡ）表達降低。

另外，Ig表達存在等位基因排除現象（如前述）（表15-1）。

（三）免疫球蛋白的代謝

Ig代謝特征為：①IgG半壽期最長（23天），轉化率最低（4%～10%/12小時），但IgG₃半壽期僅天，IgA為5～6天，IgM為5～10天；②多數Ig均勻分布于血管內、外環境中，但IgM、IgD和含量較低的IgG₃主要分布于血管內；③IgA₁合成率［24mg/（kg·d）］與IgG₁［25mg/（kg·d）］相近，但血清IgA₁濃度僅為IgG₁的1/3，因為IgA1轉化率（24%/d）是IgG₁的3倍；④IgE轉化率最高（74%），半壽期最短（2～4天），合成率最低［2μg/（kg·d）］。

IgG分解代謝受循環IgG水平影響，其機制為：IgG高濃度時，吞飲泡內多數IgG分子由于不能與泡內相應受體結合而被降解，導致高分解代謝率。

B細胞接受抗原刺激發生增殖、分化的過程中，最初幾代僅合成IgM抗體。若有足夠抗原存在，細胞繼續增殖分化，最后幾代形成的漿細胞可合成IgG、IgA、IgD和IgE類抗體。但就單個漿細胞而言，僅能產生一種Ig，且僅能形成含一種類型重鏈和輕鏈的Ig。

四、免疫球蛋白的生物學功能與特性

（一）免疫球蛋白的主要生物學功能

1.Ig V區的功能

（1）特異性識別、結合抗原：

V區CDR在抗原特異性識別和結合中起決定性作用。由于Ig可為單體、二聚體和五聚體，故其結合抗原表位的數目不同。Ig結合抗原表位的個數稱為抗原結合價。Ig V區與抗原結合后，Fc段變構，從而發揮其他生物學活性，如調理作用、激活補體等。V區本身可中和毒素、阻斷病原體入侵。

（2）免疫調節：

位于可變區的獨特型可誘導自身產生抗獨特型抗體，兩者組成復雜的獨特型網絡調節（見前述），參與免疫調節。

（3）超抗體活性：

已發現，某些Ig除可與特異性抗原結合外，還具有化學酶解作用或催化作用、能與核苷酸結合、自身聚合作用、能與超抗原（SAg）結合的能力，這些抗體被統稱為超抗體（superantibody），其可在抗原結合部位以外的區域（多位于Ig V區骨架殘基處）與多種配體結合，從而發揮多種功能。超抗體活性可能參與自身免疫病和抗感染免疫，具有重要生物學意義。

2.免疫球蛋白C區的功能

（1）激活補體：

IgG_1～3和 IgM 與相應抗原結合后，構型改變而使其C_H2/C_H3功能區內的補體結合點暴露，從而激活補體經典途徑。IgG₁、IgG₃和IgM通過經典途徑激活補體的能力最強，IgG₂雖有激活作用，但作用較弱。IgG₄、IgA和IgE不能通過經典途徑激活補體，但其凝聚物可激活補體旁路途徑。

（2）與細胞表面Fc受體結合：

Ig Fc段可與多種細胞（如巨噬細胞、淋巴細胞、嗜堿性粒細胞、肥大細胞、中性粒細胞和血小板等）表面的Fc受體結合。Ig與Fc受體的結合部位因Ig類別而異：IgG的C_H3功能區與巨噬細胞Fc受體結合；IgE的C_H4區與嗜堿性粒細胞Fc受體結合。不同類別Ig可與不同細胞結合，產生不同效應。

1）IgE的Fc段：

可與肥大細胞和嗜堿性粒細胞表面IgE Fc受體（FcεR）高親和力結合。這種結合往往發生在IgE尚未與抗原分子結合前。已與細胞結合的IgE一旦與特異性抗原結合，即觸發這些細胞脫顆粒而導致Ⅰ型超敏反應，如哮喘等。

2）IgG的Fc段：

能與吞噬細胞、NK細胞、B細胞表面Fc受體結合，分別介導調理作用、抗體依賴性細胞介導的細胞毒性作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）、胞飲抗原等。

（3）通過胎盤：

IgG是唯一能從母體通過胎盤轉移到胎兒體內的Ig。正常胎兒僅合成微量IgG，其抗感染免疫主要依賴由母體轉移來的IgG。已證實，胎盤母體一側滋養層細胞能攝取各類血漿Ig，但其吞飲泡內僅含FcγR。與FcγR結合的IgG得以避免被酶分解，進而通過細胞外排作用，分泌至胎盤的胎兒一側，進入胎兒循環。

（二）各類免疫球蛋白的特性和作用

1.IgG

IgG是再次體液免疫應答產生的主要Ig，多為單體，少量IgG以多聚體形式存在。IgG主要由脾臟和淋巴結中漿細胞合成，體內含量高、分布廣，且較其他Ig更易透過毛細血管壁彌散至組織間隙，發揮重要的抗感染、中和毒素及調理作用。IgG分布于全身所有組織及體液（包括腦脊液），在血漿和組織液中約各占50%。IgG是唯一能通過胎盤的Ig，對新生兒抗感染起重要作用。

IgG的Fc段可與多種細胞表面FcγR結合，發揮調理作用及ADCC效應。某些亞類IgG的Fc段可固定于皮膚，引發Ⅰ型超敏反應，還能與葡萄球菌胞壁的A蛋白（staphlococcus protein A，SPA）結合。

多數抗菌性、抗病毒性抗體屬IgG類，某些自身抗體（如SLE患者的抗核抗體、抗甲狀腺球蛋白抗體）、引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反應的抗體、可促進腫瘤生長的封閉性抗體等均屬IgG。正常人血清中的IgG有4個亞類，其生物學特征不盡相同。

2.IgM

IgM是初次體液免疫應答早期階段產生的主要Ig。IgM不嗜細胞，但可結合補體。IgM主要產生于脾臟和淋巴結，主要分布于血液中，抗全身感染的作用較強。

IgM屬五聚體，是5類Ig中分子量最大者，又稱巨球蛋白。IgM可被二巰基乙醇分解而失去凝集活性，可借此與IgG或其他Ig相區別。理論上，IgM的抗原結合價為10價，但與大分子抗原結合時，由于受空間結構限制，實際僅為5價。IgM有較多結合價，屬高效能抗微生物抗體，其殺菌、溶菌、溶血、促吞噬以及凝集作用比IgG強。IgM可中和毒素和病毒，人體缺乏IgM可能發生致死性敗血癥。IgM在感染早期即已產生，檢測IgM水平可用于傳染病早期診斷。IgM是在個體發育過程中最早出現的抗體，胚胎晚期已能合成。新生兒臍帶血中若IgM水平升高，表示曾有宮內感染。IgM可激活補體經典途徑，亦為引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反應的抗體。Waldenstrom巨球蛋白血癥、SLE等患者血清中有較高濃度SIgM，類風濕因子、冷凝集素、天然血型抗體等均為IgM。

3.IgA

（1）血清型IgA：

主要由腸系膜淋巴組織的漿細胞產生，多為單體，具有抗菌、抗毒、抗病毒作用。血清IgA具多種抗體活性，如同種血凝素、抗胰島素、抗白喉毒素、抗脊髓灰質炎病毒抗體等。有人認為IgA與組織抗原具有特殊親和力，可消除循環中的此類抗原，防止后者所致的炎癥或自身免疫應答。體內IgA缺乏，可伴有抗甲狀腺球蛋白、腎上腺組織、DNA等自身抗體水平升高。

（2）分泌型 IgA（secretory IgA，SIgA）：

由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等處黏膜固有層中漿細胞所產生，其在漿細胞內已由J鏈連接成雙聚體，通過黏膜或漿膜上皮細胞向外分泌時，與上皮細胞所產生分泌片連接成完整的SIgA，釋放到分泌液中，與上皮細胞緊密黏合，分布于黏膜或漿膜表面。

SIgA參與機體局部免疫，在呼吸道、消化道黏膜防御機制中發揮重要作用。幼兒易患呼吸道或消化道感染或老年性支氣管炎均可能與SIgA合成降低有關。外分泌液中SIgA含量多，且不易被一般蛋白酶破壞，故成為機體抗感染、抗過敏的重要免疫“屏障”。

IgA具有如下免疫學效應：

1）阻抑黏附：

SIgA可阻止病原微生物黏附于黏膜上皮細胞，其機制是：①使病原微生物發生凝集，因喪失活動能力而不能黏附于黏膜上皮細胞；②與微生物結合，阻斷微生物表面的特異結合點，使之喪失黏附能力；③與病原微生物結合，可刺激呼吸道、消化道等黏膜中的杯狀細胞分泌大量黏液，“沖洗”黏膜上皮，妨礙微生物黏附。

2）溶解細菌：

兩類IgA均無直接殺菌作用，但可與溶菌酶、補體共同介導細菌溶解。

3）介導ADCC效應：

小腸淋巴細胞表達IgA的FcR，可通過IgA所介導ADCC效應損傷上皮細胞。

4）中和病毒：

存在于呼吸道、消化道黏膜部位的特異性SIgA，其無需補體參與即能中和局部病毒。另外，SIgA覆蓋于病毒表面，使其不能吸附于易感細胞上。

5）中和毒素：

抗霍亂弧菌和大腸埃希菌腸毒素的SIgA能中和相應腸毒素的毒性作用。

6）免疫排除作用：

對由食物或空氣進入體內的某些抗原物質具有封閉作用，使這些抗原游離于分泌物，易被排除，或使抗原物質限制于黏膜表面，不致進入機體，從而避免超敏反應發生。

4.IgD

迄今對IgD功能知之不多，其生物學特征是：不穩定，易被胰酶水解；不能激活補體經典途徑，但凝聚的IgD Fc碎片在高濃度時能激活補體旁路途徑。

血清IgD功能尚不清楚。有報道IgD可能與某些超敏反應有關，如抗青霉素和牛奶過敏性抗體以及SLE、類風濕性關節炎、甲狀腺炎等自身免疫病中的自身抗體，有屬IgD者。IgD是B細胞的重要表面標志：幼稚B細胞分化過程中，表面先出現mIgM，后出現mIgD；B細胞若僅表達mIgM，接受抗原刺激后易致耐受性，若同時表達mIgM與mIgD，則受抗原刺激后可被激活。

5.IgE

IgE又稱反應素或親細胞抗體。正常人血清中含量極微，且含量較穩定，一般借助放免分析法才能測出。超敏反應性疾病患者血清IgE水平波動很大。在鼻液、支氣管分泌液、乳汁及尿液中可檢出IgE，其水平與血清IgE相似。某些寄生蟲病、某些真菌和金黃色葡萄球菌感染后，可誘導IgE大量產生。某些肝病和骨髓瘤時，IgE含量也異常升高。IgE由呼吸道和消化道黏膜固有層中漿細胞產生，分布于這些部位的黏膜組織、外分泌液和血流內。

IgE為單體，其重鏈含4個功能區。IgE耐熱性差，56℃ 4小時即失去結合能力。IgE易與皮膚組織、肥大細胞、血液中的嗜堿性粒細胞和血管內皮細胞結合。FcεR還可表達于B細胞和部分T細胞、巨噬細胞表面，這在調節IgE抗體產生和防御感染中可能起重要作用。肥大細胞和嗜堿性粒細胞表面的FcεR為FcεRⅠ，在B細胞和T細胞表面者為FcεRⅡ。

IgE是引發Ⅰ型超敏反應的主要抗體。人免疫球蛋白的主要理化性質和生物學功能見表15-2。

五、免疫球蛋白基因超家族

（一）免疫球蛋白超家族的組成

自從Ig的分子結構及基因特征被闡明后，陸續發現許多與Ig結構相似、遺傳基因同源的蛋白分子，它們主要以膜蛋白形式存在于細胞表面，有識別及傳遞信號的功能，遂將此類蛋白統稱為免疫球蛋白超家族（Ig superfamily，IgSF），將其編碼基因稱為免疫球蛋白基因超家族。IgSF成員種類繁多，分布廣泛，主要IgSF成員見表15-3。

多數IgSF主要分布于各類血細胞表面。此外，各種上皮細胞、血管內皮細胞、神經細胞及神經髓鞘表面，亦各表達其特有的IgSF。某些IgSF成員的功能單位為單一肽鏈，有的由同源或異源肽鏈構成二聚體或多聚體，有的還以不同方式連接一至數條附屬肽鏈，組成復合體，共同完成接受刺激、傳遞信息、激活細胞的功能。

（二）免疫球蛋白超家族分子的結構特點

典型的IgSF膜蛋白由三部分組成：①胞外區，有識別功能，可選擇性接受微環境的刺激信號；②跨膜區，由疏水性氨基酸組成，將IgSF分子錨著于胞膜脂質雙層中；③胞內區，其肽段主要傳遞胞外區輸入細胞內的信號，引起細胞內代謝改變，發揮細胞各自的功能。IgSF中不同成員的胞外區長短不一，可含一個或數個Ig樣結構域。每個V區或C區外形相似，均由90～110個氨基酸殘基組成，其肽鏈經數次β折疊形成兩個片層的立體結構，并由鏈內半胱氨酸形成雙硫鍵，連接兩個片層，以穩定球形立體結構，此與Igλ型輕鏈結構極相似。

與典型Ig比較，某些IgSF成員的功能區已發生變異，表現為：丟失某段氨基酸序列，失去雙硫鍵的連接，失去形成環形結構的能力。IgSF成員的跨膜區及胞內區變化很大：某些成員跨膜區完善，能將IgSF成員錨著在胞膜上；某些能以鹽橋形式與附屬蛋白穩定連接，形成功能完整的復合體型膜蛋白結構；某些IgSF成員僅與胞膜呈松散聯絡，并易從膜上脫落，以可溶性狀態游離于體液中；某些成員無胞內區，或胞內區肽鏈很短，僅含3個氨基酸；某些成員的胞內區肽鏈很長，達700余氨基酸殘基，結構復雜，或具有酶活性。

（三）免疫球蛋白超家族的生物學功能

IgSF成員種類繁多，功能各異，其主要參與細胞間相互識別和相互作用：①識別并提呈抗原，引發特異性免疫應答；②接受細胞因子刺激，調節免疫細胞分化、增殖、合成與分泌；③與其他細胞膜表面分子結合，介導細胞間相互黏附，參與免疫細胞激活、分化與選擇、移行、歸巢與定居；④參與免疫球蛋白轉運與分泌。

IgSF基因缺陷與突變可導致免疫功能紊亂，引發免疫相關性疾病。

六、人工制備抗體

抗體在疾病診斷、治療和防治中發揮重要作用，人工制備抗體是大量獲得抗體的重要途徑。

（一）多克隆抗體

早期人工制備抗體的方法主要是以相應抗原免疫動物，獲得抗血清。由于天然抗原具高度異質性，常含多種不同的抗原表位，同時抗血清也未經免疫純化，故傳統上通過該方法獲得的免疫動物血清或抗血清是多種抗體的混合物，稱為多克隆抗體（polyclonal antibody），由多株B細胞及其子代在多種抗原表位刺激下所產生。此外，多克隆抗體還可來源于恢復期患者血清或免疫接種人群。

多克隆抗體是機體發揮特異性體液免疫效應的關鍵分子，具有中和抗原、免疫調理和介導ADCC、CDC等重要作用。多克隆抗體來源廣泛，經多年實踐，用于制備抗血清的動物由早期的小鼠、大鼠、兔、羊等小動物發展到馬等大動物，制備容易；但表位特異性不高，易發生交叉反應，也不易大規模制備。

（二）單克隆抗體

1975年，Kohler和Milstein建立了體外細胞融合技術，其原理是：將可產生特異性抗體但短壽的漿細胞（免疫小鼠脾細胞）與不能產生特異性抗體但長壽的惡性漿細胞瘤細胞在體外融合，由此形成的雜交瘤細胞（hybridoma）既保存了惡性漿細胞瘤細胞無限繁殖、大量擴增的特點，又繼承了免疫B細胞可合成和分泌特異性抗體的能力；同時由于每個雜交瘤細胞由一個B細胞融合而成，而每個B細胞克隆僅識別一種抗原表位，故經篩選和克隆化的雜交瘤細胞僅能合成及分泌一種同源抗體。這種高度均一、單一表位特異性的抗體被稱為單克隆抗體（monoclonal antibody，mAb）。

單克隆抗體結構和組成高度均一，抗原特異性及同種型一致，效價高，少或無血清反應，易于體外大量制備和純化，被廣泛應用于疾病的防治和診斷、腫瘤體內定位、靶向藥物的制備、防止移植物的排斥反應、新型疫苗的研制等。如：用于檢測各種抗原和活性物質，包括腫瘤抗原、細胞表面抗原及受體、激素、神經遞質以及細胞因子等；mAb與抗癌藥物、毒素或放射性物質偶聯，用于腫瘤的體內顯像、定位診斷和治療等。

鼠源性mAb對人是異種抗原，在人體內反復應用可能誘導人體產生人抗鼠抗體（human antimurine antibody，HAMA）并引發超敏反應，嚴重限制了其在人體內的應用。

近年來，由于人骨髓瘤細胞系的成功建立，人-人雜交瘤技術獲得重大突破。人骨髓瘤細胞與人B細胞融合后形成的人-人雜交瘤細胞能穩定高產地分泌全人源性抗體（human antibody），使得人源性抗體的大規模制備、免疫組學和抗體組學的研究成為可能，并在疾病的治療中發揮巨大作用。

（三）基因工程抗體

隨DNA重組技術發展，基因工程抗體成為關注的熱點。基因工程抗體（genetic engineering antibody）又稱重組抗體，其原理為：借助DNA重組和蛋白質工程技術，按人們意愿在基因水平上對Ig分子進行切割、拼接或修飾，重新組裝成新型抗體分子?；蚬こ炭贵w保留了天然抗體的特異性和主要生物學活性，但去除或減少了無關結構，并賦予抗體分子以新的生物學活性，故比天然抗體具有更廣泛應用前景。迄今已成功構建多種基因工程抗體。

1.改造鼠源性抗體

（1）人 -鼠嵌合抗體（chimeric Ab）：

抗體分子的抗原結合特異性由V區決定，而作為異源蛋白誘發人抗小鼠抗體反應的主要是抗體C區。將小鼠mAb C區用人源抗體C區代替重組而成的人-鼠嵌合抗體，既保留了鼠源mAb的特異性、親和力，又能顯著減少其對人體的免疫原性，同時還可對抗體進行不同亞類轉換，從而產生特異性相同、但可介導不同效應的抗體分子。例如，將細胞毒性較弱的IgG_2b轉換成細胞毒性較強的IgG₁和IgG₃，從而增強抗體免疫治療的效應。

（2）人源化抗體（humanized Ab）：

抗體V區的CDR是抗體識別和結合抗原的區域，直接決定抗體的特異性。為進一步減少嵌合抗體的鼠源性成分，減弱人抗鼠抗體產生，可改造嵌合抗體中的鼠源性V區結構。CDR移植技術用鼠源性mAb V區中CDR序列取代人源抗體相應CDR序列，重組獲得既具有鼠源性mAb抗原結合特異性，同時減少其異源性CDR移植抗體（CDR-grafted Ab），即人源化抗體。

人源化抗體分子中異源性蛋白質的含量較低，且在將鼠源性CDR或抗原結合位點移植至人FR的過程中丟失了某些Id結構，后者可能即是誘導HAMA產生的抗原表位，故人源化抗體的免疫原性比嵌合抗體顯著減弱，但同時其抗原親和力也減弱。

（3）小分子抗體（minimolecular Ab）：

指由 Fab和Fv組成的抗體片段，優點為：僅含V區結構，免疫原性較弱；分子量小，易通過血管壁，可有效克服腫瘤灶組織對抗體的生理阻抗；無Fc段，不與非靶細胞的FcR結合，易滲透至病灶局部，用于體內腫瘤定位成像時，本底低、圖像清晰，并有利于作為導向藥物的載體。局限性為：與靶細胞表面抗原的結合力較弱，半壽期短，易從血液中被清除，從而影響到達腫瘤局部的抗體濃度。小分子抗體包括如下幾類：

1）Fab片段：

Fab片段由重鏈V_H加C_H1及完整的輕鏈構成，大小為完整抗體的1/3。Fab穿透實體瘤的能力很強，且在體內有較高的靶/非靶比。

2）F_V片段：

由V_H和V_L組成，是抗體的抗原結合部位，分子量僅為完整分子的1/6。其分子小，免疫原性弱，對實體瘤的穿透力強，可作為載體與藥物、放射性核素、毒素等結合，用于腫瘤的診斷和治療；用于細胞內免疫，可看作是基因治療的一種方案。

3）單鏈抗體（single chain Fv，ScFv）：

由 1 條單一肽鏈按V_H-Linker-V_L或V_L-Linker-V_H的順序所組成，大小僅為完整抗體分子的1/6，是抗體與抗原結合的最小單位。其制備流程較簡單，易進行分子改造，ScFv基因片段還可與某些酶基因或毒素蛋白基因重組，用于產生酶聯抗體或重組免疫毒素。

4）雙特異性抗體（bispecific Ab，BsAb）：

天然抗體為對稱結構，含兩個抗原結合位點，但僅針對同一種特異性抗原。雙特異性抗體是含有兩種特異性抗原結合位點的人工抗體，由兩種不同特異性抗體的V區配對構成。BsAb能在靶細胞和功能分子（細胞）之間架起橋梁，激發具有導向性的免疫反應，是當前抗體研究的熱點。除基因工程抗體制備法外，還可用化學偶聯法、雜交—雜交瘤法制備。

5）雙價小分子抗體（diabody）：

將 ScFv 中兩個V區之間的接頭（linker）縮短，使兩分子間V_H和V_L配對形成雙價小分子抗體，diabody有兩個抗原結合位點，結合性能優于單價分子。如將兩種不同特異性抗體V區基因交叉配對，則可得到雙特異性diabody。

6）最小識別單位（minimal recognition units，MRU）：

為單個CDR構成的小分子抗體，分子量約為完整抗體的1%，也具有與抗原結合的能力，但親和力極低，實際應用受限。

7）微抗體（minibody）：

在ScFv的一端加1個雙聚化結構，可構建不同類型的雙價或雙特異性小分子抗體。

8）多價抗體：

指通過寡聚化結構域介導形成的具有多個抗原結合位點的抗體。如通過修飾的亮氨酸拉鏈（leucine zipper）結構使兩個ScFv分子形成二聚體，該抗體具有較高的親和力和穩定性；利用鏈親和素構建的多價抗體，親和力增高，在體外檢測中有良好應用前景，但由于具有較強的外源性，此類多價抗體在體內應用較局限；利用人p53四聚化功能域將ScFv自動裝配成的四價抗體，抗原結合力明顯高；利用子宮球蛋白構建的四價抗體，具有較高的穩定性和溶解度等。

2.重鏈抗體（heavy chain antibody，hcAb）

是從駱駝科動物和鯊魚的血清中分離出的一種抗體。hcAb只包含一個重鏈可變區（variable domain of heavy chain of hcAb，VHH）和兩個常規的C_H2與C_H3區。單獨克隆并表達出來的VHH區仍具有很好的結構穩定性與抗原結合活性，是目前己知的可結合抗原的最小單位，體積約為傳統抗體的1/10，所以VHH也被稱為納米抗體（nanobody）或單域抗體（single domain antibody，sdAb）。納米抗體特點為：可溶性高，吸收好，表達容易；內部含有多個二硫鍵，故穩定性好，可常溫放置；與人類重鏈基因有80%～90%同源性，故人源化簡單。目前已經有兩種納米抗體類藥物處于二期臨床。納米抗體的出現為基因工程抗體分子的構建提供了一個新方法。

3.噬菌體抗體（phage antibody）

是將克隆的人抗體V區基因與一種絲狀噬菌體DNA上的基因Ⅲ或基因Ⅷ精確連接，轉染細菌后在其膜表面表達Fab段（或單鏈抗體）-噬菌體外殼蛋白（基因Ⅲ或Ⅷ產物）的融合蛋白。

在該技術中，噬菌體相當于一個人B細胞克隆，將B細胞全套（repertoire）可變區基因克隆出來與噬菌體DNA相連，導入細菌體內使之表達，可制備人全套抗體，稱為噬菌體抗體庫。通過用不同抗原進行篩選，可獲得攜帶特異抗體基因的克隆，從而大量制備相應的特異性抗體。

此外，抗體庫技術還有助于在基因水平研究免疫應答過程及自身免疫病的機制。

4.胞內抗體（intrabody）

指借助基因工程手段，獲得僅在細胞內表達并僅作用于胞內靶分子的抗體或其片段，多為ScFv。其原理為：通過在其N端連接定位信號肽，引導ScFv進入特定細胞部位；通過在C端連接滯留信號肽，使ScFv滯留在該細胞內部位。

胞內抗體可特異性作用于胞內靶分子，從而發揮特定的生物學效應。例如：在胞內表達針對HIVgp120的胞內抗體，使gp120滯留于胞內，前體蛋白被水解，阻止其向細胞表面轉移，從而減弱gp120介導的細胞感染效應。

5.產生嵌合抗體的小鼠和產生人抗體的小鼠

通過轉基因、基因缺失及雜交和選擇等一系列過程，獲得雙轉染基因（人H、κ鏈基因）的純合小鼠。其脾、淋巴結、骨髓中的B細胞可表達人Ig。

轉基因小鼠的Ig基因被人Ig基因所取代，其產生的抗體屬人源，在人體內應用不激發免疫應答。建立轉基因小鼠的前提是人的Ig基因片段在小鼠體內進行重排和表達，在抗原刺激后這些片段可被選擇、表達并活化B細胞而分泌人抗體。

轉基因小鼠的不足之處在于轉移的基因片段較小。為此，已研制成功異種小鼠（XenoMouse）模型，其原理為：利用YAC將小鼠的IgH和Igκ位點用人的相應部分代替，產生基因工程化小鼠；該小鼠自身的Ig位點被失活，而轉入的人Ig基因攜帶大多數人的可變區位點，故可經歷從IgM到IgH的類別轉換；同時，把數量眾多的人V區位點轉至YAC，可促進大量B細胞群成熟，產生廣泛而多樣的初次免疫位點。XenoMouse免疫系統可將人抗原識別為異源性，引發對人抗原較強的體液免疫應答，所產生抗體的親和力高并可重復使用。

6.基因工程抗體衍生技術

（1）抗體的抗原化技術：

天然抗原結構復雜且純化困難，而人工制備的肽段存在免疫原性弱、結合力弱和結構穩定性差等諸多缺陷，從而限制對抗原的研究和應用。借助構建人源化抗體的技術，以抗體V區作為分子載體而表達多肽或外源性抗原表位，即為抗原化抗體（antigenized antibody，AgAb）。

AgAb制備原理為：將編碼抗原表位的核苷酸片段插入重鏈CDR3序列中進行表達，產生具有天然抗原表位構象和免疫原性的新型抗體。AgAb的優點為：①能在IgV區的三維折疊結構內表達寡肽，使肽獲得與相應天然蛋白相似的穩定構象，從而增強其誘導機體對天然蛋白抗原產生應答的能力；②使免疫應答局限于抗原或受體所選定的部位，此種聚焦效應可排除對抗原功能無關部分的不良應答，并可防止產生針對相鄰區域的抗體，從而避免后者對空間構象的阻礙。

通過表達外源性蛋白肽（如NP、RGD等）和自身蛋白分子（如CD4），AgAb可在免疫應答的不同階段發揮作用，故在疾病的免疫防治上具有廣闊應用前景。作為一種理想的疫苗，AgAb可誘導構象依賴性抗體以攻擊病原體、中和毒素，或阻斷異常的免疫應答。

（2）抗體融合蛋白和免疫毒素：

將編碼抗原結合部位的基因片段（如Fab或Fv段）與毒素或酶的基因融合，可將特定的生物活性物質導向特定組織部位。

1）重組抗體融合蛋白：

基因工程抗體分子不僅局限于改造抗原結合位點，且可改造抗體C區?？贵w融合蛋白主要有Fc融合蛋白（Fc fusion protein）和抗原結合融合蛋白（antigen binding fusion protein）兩類。

2）重組免疫毒素（immunotoxin）：

借助 DNA重組技術連接編碼抗體和毒素的基因，可構建重組免疫毒素，其組合類型包括ScFv/毒素、ScFv/細胞因子或細胞因子/毒素等。其優點為：導向性能高；體內穩定性較好；易穿透腫瘤；體內使用安全。

（3）催化抗體（catalytic antibody）或抗體酶（abzyme）：

其原理為：以酶促反應過渡態中間體的結構類似物為抗原，通過免疫應答而獲得的抗體具有催化活性?？贵w酶的本質是免疫球蛋白，其可變區具有酶的屬性，故也稱為催化抗體。催化抗體可被視為一種模擬酶，與天然酶相比，它更能按照人們意愿和目的發揮對底物的催化功能，甚至能“創造”出生物體內天然不存在的催化功能。

催化抗體的特點在于將酶的催化特性與抗體本身特性有機結合，優點為：可特異性、立體選擇性、高親和性地與底物可逆性結合，加速催化特定反應；具有酶所難以比擬的高度多樣性；可操作性強。催化抗體的出現，為開發新型生物催化劑提供了新的可能，臨床上可用于某些代謝性疾?。ㄈ缒蛩岚Y等）的替代療法、腫瘤的前體藥物治療等。

第二節　放射免疫顯像與放射免疫靶向治療

1953年，Pressman用¹³¹I標記抗鼠骨肉瘤抗體，并證明了放射性標記抗體在骨肉瘤組織內的濃聚，這一開創性工作啟動了放射免疫顯像（radioimmunoimaging，RII）和放射免疫治療（radio-immunotherapy，RIT）的研究。直到20世紀70年代中期，Kohler和Milstein建立了單克隆抗體（monoclonalantibody，McAb）制備技術，才使這一領域的研究取得巨大的進展，Kohler和Milstein因此獲得1984年的諾貝爾獎。盡管如此，直到最近數年，放射免疫顯像與治療才逐漸走向臨床。但是，隨著分子顯像不斷發展，特別是¹⁸F- FDG PET顯像的出現，使RII的研究與應用發展減慢，而RIT的研究與臨床應用卻取得了較大進展。迄今為止，放射性免疫顯像與治療研究主要集中在腫瘤的診斷和治療領域。因此，本章節中主要介紹放射免疫顯像與治療在腫瘤中的應用。

一、放射免疫顯像與治療的原理

RII與RIT是用放射性核素標記腫瘤相關抗原的特異性抗體，通過靜脈或其他途徑注入體內，這種攜帶放射性核素的特異性抗體與腫瘤細胞表面相關抗原進行特異性結合，使腫瘤內濃聚大量放射性核素，通過體外顯像可對腫瘤病灶進行定位和定性診斷，通過放射性核素衰變過程中發射射線的輻照作用破壞或干擾腫瘤細胞的結構或功能，起到抑制、殺傷或殺死腫瘤細胞的作用。

RII與RIT主要的不同之處在于使用的放射性核素類型不同，RII使用的放射性核素通常是短半衰期、發射γ光子或正電子的放射性核素，對患者的輻射劑量很小，而RIT使用的放射性核素是能釋放α、β粒子的放射性核素，通常半衰期較長，能量較高，注射劑量也較RII高，輻射劑量也較大。目前使用的有些核素既發射γ射線可用于顯像，同時也發射β射線可用于治療，用于診療一體化，如¹⁷⁷Lu、¹³¹I等。

二、放射免疫顯像與治療的主要技術及進展

RII及RIT的基礎是標記抗體能選擇性地濃聚于腫瘤部位，腫瘤部位濃聚標記抗體的高低取決于很多因素，其中主要的有：①腫瘤抗原的特異性程度；②相應抗體的特性，即抗體與腫瘤抗原結合的特異性和親和力以及抗體在體內的分布、非特異性結合、代謝等；③標記同位素的性質和標記技術，要求標記方法簡單，標記率高，標記物穩定，對患者的毒副作用低；④顯像設備的靈敏性和清晰程度。在這些因素中，抗體的特性是決定放射免疫顯像與治療的關鍵。

（一）單克隆抗體問世及研究進展

抗體是機體對進入體內的外來免疫原性物質反應產生的免疫球蛋白。所有的抗體都是由兩條重鏈（heavy chain）和兩條輕鏈（light chain）組成。重鏈之間，重鏈與輕鏈之間由二硫鍵相連，形成Y字形結構?？贵w與抗原產生結合反應的部位稱為互補決定區（complementary determinant region，CDR）。早期使用的抗體為多克隆抗體，是用具有免疫原性的抗原免疫動物獲得，特異性和親和力都較差。1975年Kǒhler和Milstein首次成功地應用淋巴細胞雜交瘤技術，將綿羊紅細胞預先免疫的小鼠脾細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合，產生一雜交體，經過篩選、反復單個細胞培養等步驟，獲得可在體外長期繁殖的雜交瘤細胞。又因經多次篩選和克隆化，獲得分泌針對單一抗原決定簇抗體的單克隆細胞系，所以也稱“單克隆抗體技術”。一個雜交瘤細胞產生一個克隆，由其產生的抗體為McAb。

McAb具有以下優點：是同一類或亞類免疫球蛋白（Ig），化學組成均一；只針對一種抗原決定簇，特異性強；與抗原親和性強；無批間差異和可大批量生產等。

McAb技術的問世是免疫學的重大突破，被譽為免疫學中的一場革命，它與DNA分子重組技術并列為近代生物學發展的兩項重要成就，Kǒhler和Milstein也因此榮獲1984年諾貝爾醫學獎。McAb技術在醫學生物學領域產生了重大影響，它廣泛地應用于醫學生物學各個領域。歷經三十多年發展，這一技術日趨完善。雖然McAb應用于RII和RIT還存在一些有待解決的問題，但近年來RII和RIT的研究取得了一些進展，展示了無限生機。

（二）McAb在臨床應用中存在的主要問題

RII及RIT的研究已經有數十年的歷史，特別是自McAb問世以后，RII和RIT的研究曾經一度成為研究的熱點。30多年來，人們研制出許多種McAb，相應地進行了很多RII和RIT臨床應用嘗試，并取得了一些進展，但迄今為止，RII及RIT尚未在臨床成為常規的診斷與治療手段，原因在于RII及RIT在臨床應用中遇到了一些問題。

1.人抗鼠抗體的產生及解決辦法

最初使用的McAb均為鼠源性McAb，其對人體是一種異種蛋白，使用過程中可能產生人抗鼠抗體（human antimouse antibody，HAMA）反應，特別是當反復注射時更是如此。注射一次McAb，HAMA反應的發生率為30%，注射二次為50%，注射三次為70%。HAMA的產生不僅對患者造成不良影響，可能引發Ⅲ型變態反應，對第二次給藥造成困難，而且還影響靶組織對McAb的攝取量和McAb在體內的分布與代謝，影響顯像及治療效果。

為了降低McAb的免疫原性，減少HAMA反應的發生，已進行了大量的研究工作，取得了一些進展，單克隆抗體也經歷鼠源性、人源化性、全人源性的發展歷程。

減少HAMA產生的方法：

（1）減小抗體分子：

適合的抗體應當具備盡可能小的免疫原性以滿足重復給藥，同時還要有優良的抗原-抗體結合能力，血管穿透能力，以及易于從正常組織中清除的特性來滿足特異性腫瘤靶向的要求。最初的抗體為完整的IgG，分子量較大，穿透性差，組織中清除緩慢，顯像圖像靶/非靶比值較低，治療副作用大。隨著分子生物學技術的不斷進展，使開發小分子抗體如抗體片段或亞片段成為可能。與完整的IgG抗體相比，二價F（ab′）₂抗體片段和單價 Fab′抗體片段盡管在腫瘤內的殘留時間也出現了降低，但它們仍然表現出了良好的腫瘤穿透能力，并在動物和臨床研究中均取得了良好的治療效果。

更小分子量的單鏈抗體片段類抗體，如分子量50 000左右的雙功能抗體（diabodies），分子量55 000左右的（ScFv′）2抗體，及多種微抗體（miniantibodies）或者小免疫球蛋白（small immunoproteins）構建后能同時與2個抗原分子結合，并能很快從體內清除。但不幸的是隨著抗體分子的變小，其在腫瘤內的滯留時間也縮短。

盡管抗體片段和亞片段展示出了更高的腫瘤/非腫瘤攝取比，但由于與完整抗體相比，抗體片段和亞片段與腫瘤結合能力降低，在一個相當長的時期內，抗體片段沒有受到重視。但最近的很多研究表明，這一觀點受到了挑戰。數年前發表的動物模型上的RIT研究已經揭示出F（ab′）₂抗體藥物比完整IgG抗體更有優勢。這優勢可能來源于抗體片段，尤其是Fab′的初始吸收劑量效率更高。事實上，在1983年即有研究提到，在利用¹³¹I標記的Fab′進行惡性黑色素瘤臨床RIT試驗時，Fab′片段比二價偶聯抗體在治療中更具優勢，可惜的是，該小組沒有進行進一步的后續臨床研究。

（2）人 -鼠嵌合型抗體（chimeric antibody）：

嵌合抗體是通過基因重組技術用人McAb的恒定區基因替換鼠McAb的恒定區基因，從而編碼產生的McAb，也就是將鼠源性單抗在保留其抗原結合活性的基礎上，盡可能去除鼠源化部分或代之以人源化片段，減少了鼠源性抗體的免疫原性，從而盡可能減少單抗的異源性，同時保留了親本抗體特異性結合抗原的能力。1984年出現了嵌合重組抗體技術，1994年美國批準第一個嵌合抗體藥物上市，至今嵌合抗體藥物總數已有多個，包括 Abciximab、Basiliximab、Pdtmximab、Cetuximab等。但嵌合抗體仍保留了30%的鼠源性，可誘發人抗鼠反應。

（3）人源化抗體（humannized antibody）：

又叫CDR移植抗體（human reshaped antibody，or humanized antibody）?？贵w可變區的CDR是抗體識別和結合抗原的區域，直接決定抗體的特異性。將鼠源單抗的CDR移植至人源抗體可變區，替代人源抗體CDR，使人源抗體獲得鼠源單抗的抗原結合特異性，同時減少其異源性。此抗體可明顯降低由鼠源單克隆抗體所致的HAMA反應，但由于其仍殘存少量異源基因，仍可引起免疫排斥反應。這種抗體結合抗原的能力明顯下降，仍然在改進。

人源化抗體較嵌合抗體有所改進，人源化單克隆抗體與鼠單克隆抗體相比，具有以下優點：特異性較強；人類組織相容性抗原（MHC）的單克隆抗體可以對人類MHC的結構和功能進行分析；應用于人體時，不易發生過敏反應及免疫復合性疾病；在人體內維持的時間較長，鼠源性單克隆抗體在人體內半衰期為1～2天，人鼠嵌合抗體的半衰期為4～15天，人源化抗體的半衰期為3～24天；可制備用于人的抗獨特型抗體。1997年美國批準第一個人源化抗體藥物上市，如今總數已達10余種。

（4）全人源化單克隆抗體：

直接使用人源性McAb，是解決HAMA反應的根本辦法。完全人源化抗體是轉基因技術的產物，是先滅活小鼠內源免疫球蛋白基因，再將人免疫球蛋白基因嵌于其基因組后產生的。事實上，即使是全人源化的抗體仍然可能引起T細胞免疫或抗獨特性免疫。研究者已經創建了一系列的方法來制備此抗體：

1）噬菌體抗體庫技術：

噬菌體抗體庫技術是迄今發展最成熟、應用最廣泛的抗體庫技術。它以改構的噬菌體為載體，把待選基因片段定向插入噬菌體外殼蛋白質基因區，使外源多肽或蛋白質表達并展示于噬菌體表面，進而通過親和富集法表達有特異肽或蛋白質的噬菌體。通過這種方式，形成一個具有上億個體外方式制得的不同抗體的基因數據庫，使從真實的抗原中迅速分離高度相似的同族抗體成為可能。得到的抗體可用于制備完全人源化抗體。但該技術也存在一定的缺陷，如從非免疫抗體庫獲得的抗體親和力不高；在篩選過程中會出現高親和力低拷貝的特異性噬菌體抗體的丟失；免疫抗體庫的庫容量不足，難以涵蓋一些動物抗體的多樣性等。

2）核糖體展示技術：

核糖體展示技術是一種完全在體外合成并篩選蛋白質的技術。該技術利用聚合酶鏈反應擴增含目的基因的cDNA文庫，同時引入啟動子、核糖體結合位點及莖環結構，在轉錄/翻譯偶聯系統作用下，形成“蛋白質-核糖體-mRNA”三元復合物，構成核糖體展示的抗體庫，再用相應的抗原對翻譯混合物進行篩選并從中分離mRNA，通過反轉錄-聚合酶鏈反應富集目的基因，并將目的基因導入表達載體，從而獲得庫容量大、特異性強、親和力高的人源基因工程抗體庫。

3）基因工程小鼠制備全人抗體：

制備全人抗體的基因工程小鼠包括人外周血淋巴細胞-嚴重聯合免疫缺陷小鼠（hu-PBL-SCID小鼠）、基因小鼠和轉染色體小鼠制備人抗體技術。hu-PBL-SCID小鼠是將已產生一定免疫反應的供者或癌癥患者的外周血淋巴細胞移植于嚴重聯合免疫缺陷小鼠，經抗原免疫后可獲得人源抗體。轉基因小鼠制備的基本原理是將改建后的目的基因（或基因組片段）導入小鼠的受精卵（或著床前胚胎細胞），然后將此受精卵（或著床前胚胎細胞）再植入受體動物的輸卵管（或子宮）中，使其發育成攜帶有外源基因的轉基因小鼠，將編碼人抗體的基因序列轉化鼠細胞形成轉基因鼠，在抗原的刺激下，該轉基因鼠可分泌合成人抗體。由轉基因小鼠產生的McAb經歷了正常裝配和成熟的過程，產生的抗體具有較高的親和力。轉染色體小鼠是通過微細胞介導法（MMCT方法）將人14號染色體上產生IgH的胚系片段和2號染色體上5～50Mb的κ輕鏈片段轉染到ES細胞，獲得小鼠經人血清白蛋白免疫之后，可產生抗人血清白蛋白的人Ig，再次免疫后產生IgM。

2.靶/非靶（T/NT）的放射性比值低是影響放射免疫顯像與治療的根本原因

（1）T/NT比值低的原因及其對顯像的影響：

在放射免疫顯像與放射免疫治療中，抗體的一個重要功能在于將放射性核素靶向運輸到腫瘤部位。因此抗體的特異性決定了放射性標記抗體的靶向性。與抗體相連的放射性核素的特性決定了放射性標記抗體的用途，即如果行放射性核素顯像，則選擇適合顯像的放射性核素，如果需要治療，則選擇產生β、α粒子的放射性核素。放射性核素的一個主要問題在于只要其在體內存在，就會對人體產生一定程度的輻射損傷。因此，不管是放射免疫顯像還是治療，都希望放射性核素能盡快到達靶組織并從非靶組織快速清除，以保證較高的靶/非靶比值（T/NT）。

最初使用的放射性核素標記的IgG及早期的放射性核素標記的單克隆抗體在血液中清除慢，到達腫瘤組織的時間長，因而T/NT比值較低，放射性核素對正常組織特別是骨髓等重要組織的損傷較大。雖然隨著單克隆抗體研究的進展，特別是小分子抗體及其片段的出現，放射性標記單克隆抗體的T/NT比值有所提高，但不幸的是小分子抗體及其片段在體內清除快，很難在靶組織中達到需要的劑量，無法獲得較好的顯像與治療效果。T/NT比值低，也使得體積較小及位于某些特殊臟器的腫瘤顯像受到限制。對于體積較大的腫瘤，受很多因素影響，標記抗體很難快速進入腫瘤內部，一般注射后要經過2～3天，腫瘤內部抗體的量才能達到最大。同時，只有很小一部分標記抗體能被腫瘤攝取，這就造成實體腫瘤放射免疫治療效果不理想。此外，標記抗體在腫瘤內定位和從正常組織臟器（本底）清除相對緩慢，不利于^99mTc等短半衰期核素的應用。

（2）如何解決T/NT比值低的問題：

要達到最佳T/NT比值，只有增加腫瘤攝取減少非腫瘤組織攝取，加快血液清除。研究者們企圖通過縮小抗體體積，加快血液清除來得到最佳T/NT比值。但是抗體體積縮小后，雖然血液及正常組織清除加快，腫瘤組織中滯留時間也縮短，使得治療效果下降。預定位技術的出現，使這一問題得到一定改善。

1）預定位技術：

首先將載有特異性標識物的抗體（第一交聯物）注入體內，待其與腫瘤細胞表面相關抗原結合達到飽和（通常2～4天），血液循環中未結合抗體被吞噬或代謝，正常組織本底降低后，再注射放射性核素標記的小分子化合物（第二交聯物），通過不同的機制使已定位的抗體與標記小分子化合物結合，達到腫瘤顯像、治療和降低本底的目的。因此預定位技術的引入為迅速降低本底，獲得T/NT高比值提供了新的希望，預定位技術還有另外一個作用：改善放射性金屬在顯像及治療中的作用，也使短半衰期核素的應用變為現實。

2）預定位系統

第一交聯物：指預定位中抗體與特異性標識物的交聯物。目前已使用的有4類：①生物素（biotin，Bt）標記的或生物素化抗體；②鏈霉親和素（streptavidin，SA）標記的或鏈霉親和素化抗體；③單抗-寡核苷酸交聯物；④雙功能或雙特異性抗體。上述4類標識物與單抗交聯的部位均在Fc部分，且均可被相應的第二交聯物識別。

交聯后抗體的免疫原性是否會改變要根據交聯物的情況而定。單抗易于生物素化，每個抗體分子上結合2～3個生物素分子不會影響抗體的免疫活性及藥代動力學特征。而單抗與鏈霉親和素交聯后因分子量增加了40%，具有較緩慢的藥代動力學特征。鏈霉親和素由4個亞基組成，只需其中一個亞基就可將其連接至單抗上，由于內源性生物素或血漿中其他能與鏈霉親和素結合的物質含量低。人體內僅含0.5～1.0nmol/L，因此，單抗鏈霉親和素化后基本保持其免疫活性。將寡核苷酸連接至單抗上，每抗體分子上結合3～5個寡核苷酸仍可充分保留其特異性，但由于存在空間位阻效應或電荷干擾作用，單抗的免疫活性平均降低50%。雙功能抗體具有針對腫瘤相關抗原和放射性效應化合物的雙重特異性。但是由于雙功能抗體與腫瘤抗原的結合呈單價態以及與母本鏈的不匹配關系，其與腫瘤結合的親和力通常較低。

第二交聯物：指選擇性識別第一交聯物上特異性標識物的放射性化合物。它應具備免疫原性低，藥代動力學分布廣，與預定位到腫瘤上的抗體結合達到最高濃度時能迅速從正常組織和血液中清除。第二交聯物以針對生物素化或親和素化單抗上的放射性標記的親和素、鏈霉親和素或生物素分子最常用。

常用的預定位系統：雖然有多種預定位系統，但目前常用的預定位系統為親和素/鏈霉親和素-生物素系統。

生物素又稱維生素H，由含有一個咪唑酮環基的“頭”部和脂肪鏈“尾”部組成。頭部與親和素結合，尾部的羧基端是抗體標記的唯一結構。該羧基要進行化學修飾后才能標記抗體。生物素分子與抗體的共價結合不影響后者抗原結合能力。親和素（avidin，AV）為寡聚蛋白體，是一種堿性糖蛋白。它由4個相同的亞基組成，經二硫鍵互相連接，各有一個生物素結合位點，故1mol親和素可結合4mol生物素。

親和素與生物素（avidin-biotin）的親和力強，其結合常數Ka值高達10¹⁵mol/L，是迄今發現的最為牢固的非共價鍵結合。兩者結合迅速，而且一旦結合，在各種pH值、有機溶劑或其他變性劑中均很穩定。鏈霉親和素具有與親和素相同的生物素結合活性，只是理化特性有所不同。

親和素-生物素系統的核素標記大多是¹³¹I、¹²⁵I、¹¹¹In和^99mTc。標記方法有直接法和間接法（即通過共價連接一螯合劑然后再與合適的核素結合法）。

生物素與核素標記的位點在羧基端。間接法中最常用的螯合劑是EDTA、DTPA及其衍生物。Bt或AV經放射性核素標記后仍保持其分子結構的完整性，結合活性保存率為90%～100%。雖然不同螯合劑、不同核素其生物學行為有所差別，但這些核素標記化合物注射后全身清除迅速，非常適合用作預定位系統的第二交聯物。而AV的血液清除快、臟器滯留量低，可能較Bt更適合用作放射性核素的效應化合物。

3）預定位方法：

根據與抗體交聯的特異性標識物、放射性核素標記的對象及注射次數的不同預定位技術可分為兩步法和三步法。

兩步法原理：常見的是生物素化抗體——放射性標記物SA（方法A）或鏈霉親和素化抗體—放射性標記Bt（方法B）的兩步預定位法。原理是先注射生物素化抗體，部分生物素化抗體與腫瘤細胞表面抗原結合，部分游離于血液中，3～4天后多余的生物素化抗體被肝腎清除，再注射放射性標記的鏈霉親和素，在腫瘤部位形成“抗體-生物素鏈霉素-核素復合物”。游離在血液中的“鏈霉親和素-核素”因分子小而快速清除，使正常組織（如骨髓）受到的輻射減少。方法B的原理類似A。藥代動力學研究表明將放射性標記物轉運至瘤內的最大摩爾濃度兩種方法是相近的，但方法B縮短了達到峰值所需的時間。比較方法A和單抗直接標記法發現，不論是腫瘤原發灶或轉移灶的定位，還是T/NT比值或每克百分注射量（%ID/g），兩步法均優于單抗直接標記法。

雙特異性抗體-放射性標記雙價半抗原的兩步法能增加T/NT比值，提高陽性探測的敏感性。而使用單抗-DNA免疫偶合物和放射性標記互補寡核苷酸的兩步法，雖然抗體免疫活性有所下降，但該法非特異性結合低，非常適用于腫瘤RTT，其臨床應用仍有待進一步研究。

三步法原理：三步法與兩步法的差別在于注射放射性標記物之前注入一種“追捕物”（chaser）來清除循環中腫瘤未結合的單抗，稱之為追擊（chase）。三步法中尤以生物素化抗體-冷AV-標記Bt的三步預定位的研究較為深入廣泛。第一步靜脈注射生物素化抗體，1～5天后相繼注射AV和SA（第二步），注射AV旨在與循環中腫瘤未結合的生物素化抗體形成復合物而被清除掉，注射過量SA旨在靶向腫瘤結合的生物素化抗體，使腫瘤SA化，第三步再注射放射性標記Bt，其與SA結合而靶向腫瘤。由于一個單抗分子可能結合多個Bt分子，AV與Bt或其衍生物的反應就是一個放大級，AV可結合4個Bt衍生物，又可進一步產生放大效應，因此三步法結合過程具有信號放大作用，同時AV的追擊和放射性標記物的體內快速清除過程進一步降低了本底放射性水平，從而減輕對腎臟、肝臟和骨髓的照射劑量，也使短半衰期放射性核素如^99mTc的應用成為可能。

三步法的缺點是在特定時間內需多次注射，并引入毫克級的蛋白質可造成對異物的免疫應答，尤其是AV的高免疫原性尚需進一步解決。成功的三步預定位法取決于精確的給藥時機、給藥劑量設計和生物素化單抗與AV的摩爾比例。而后者對獲得良好的循環中腫瘤未結合單抗的清除及腫瘤親和素化的優化至關重要。因此三步法的應用增加了RII和RIT的復雜性。

三、RII與RIT的應用進展

迄今為止，美國FDA批準用于臨床顯像用的單克隆抗體有5個，其中4個用于腫瘤顯像。而FDA批準用于臨床治療的單克隆抗體卻有數十個，尚有數百個正在研究中。

（一）放射免疫顯像：從免疫SPECT到免疫PET

自放射免疫顯像出現以來，主要采用一些適合平面或SPECT顯像的放射性核素標記抗體進行顯像，如常用的放射性核素 ¹³¹I、¹²³I、¹¹¹In、^99mTc。但是由于標記抗體自身存在的一些問題及SPECT顯像分辨率低、敏感性差、不能定量等原因，免疫SPECT顯像的應用受到限制。隨著SPECT/CT及PET/CT的臨床應用，放射免疫顯像取得一些新進展，特別是免疫PET/CT的出現，使放射免疫顯像有了新的轉機。

1.免疫PET的定義及優勢

免疫正電子發射型斷層顯像（immuno-positron emission tomography，PET）簡稱免疫PET，其采用發射正電子的放射性核素標記單抗，通過靜脈注射到人體后，用PET進行顯像（表15-4）。它將PET的高敏感性、高分辨率的特性與單抗的高特異性有機地結合起來，提高了腫瘤的診斷效率。同時PET與CT同機融合，使腫瘤的定位更加準確。PET與SPECT比較還有一個突出的優勢：PET能定量分析，在腫瘤患者的個性化治療中，免疫PET能判斷單抗對腫瘤的靶向作用并對其進行量化分析。因此，免疫PET或PET/CT可作為單抗治療患者時的決策依據。可通過免疫PET或PET/CT選擇出能從昂貴的單抗治療中獲得最大益處的患者。此外，免疫PET或PET/CT還可用于篩選新的、有潛力的單抗或單抗偶聯物。

2.用于免疫PET的正電子核素及抗體

適合于免疫PET的正電子核素必須滿足下列條件：正電子核素應具有合適的核衰變特征，易于生產且價格便宜，與單抗標記的方法應有效、穩定且標記后抗體與抗原的體內結合力必須充分保持，所使用的正電子核素的物理半衰期與單抗或單抗片段的生物半衰期以及為獲得最佳T/NT比值所需的時間相一致。一般單抗或其片段達到最佳T/NT所需時間分別為2～4天和2～6小時。基于上述考慮，目前正在研究的適合于免疫PET的正電子核素包括：⁶⁸Ga（鎵 -68）、¹⁸F（氟 -18）、⁶⁴Cu（銅 -64）、⁸⁶Y（釔 -86）、⁷⁶Br（溴 -76）、⁸⁹Zr（鋯 -89）和¹²⁴I（碘-124）。⁶⁸Ga和¹⁸F等非常短半衰期正電子核素只能與單抗片段聯合應用或應用于預定位；⁸⁹Zr和¹²⁴I半衰期長，可以在較晚的時間內進行顯像，尤其適合與完整單抗聯合應用。¹²⁴I可通過直接標記法與單抗偶聯，而其余正電子核素則需借助間接標記法，例如雙功能螯合劑或其他輔助基團與單抗相連接。

選擇正電子核素應考慮的另一個重要因素是與腫瘤細胞上靶抗原結合后單抗是否存在內化，⁷⁶Br和¹²⁴I標記單抗因內化作用而發生降解，可導致靶細胞上的放射性核素迅速被清除，從而降低PET顯像腫瘤對比度，無法真實反映單抗分布情況。與此相反，⁶⁸Ga、⁶⁴Cu、⁸⁶Y和⁸⁹Zr標記單抗被靶細胞內化處理后，會沉積于細胞內溶酶體中。因此，在選擇正電子核素用于免疫PET時應充分考慮核素殘留現象，例如在應用曲妥珠單抗、西妥昔單抗和貝伐珠單抗進行免疫PET時最好使用有這種殘留作用的正電子核素。

免疫PET可用于篩查適宜于RIT治療的患者。為此，用于免疫PET和RIT的放射免疫結合物應具有相似的生物學分布，選擇化學性質具有可比性的放射性核素。例如，RIT最常用β發射體是 ⁶⁷Cu（T_1/2為 62 小時）、¹⁷⁷Lu（T_1/2為 161 小時）、⁹⁰Y（T_1/2為 64小時）和 ¹³¹I（T_1/2為 192小時），那么配對的PET/RIT放射性核素分別有⁶⁴Cu/⁶⁷Cu、¹²⁴I/¹³¹I、⁸⁶Y/⁹⁰Y、⁸⁹Zr/^I77Lu、⁸⁹Zr/⁹⁰Y。目前 ¹⁸F、⁶⁸Ga、⁶⁴Cu、⁹⁰Y和¹²⁴I在國外已有商品供應且價格合理，很快⁸⁹Zr也將在市場上有售，為免疫PET常規臨床應用開辟了途徑。

3.免疫PET的應用現狀

目前，有5個^99mTc或者¹¹¹In標記的mAbs被美國FDA批準用于臨床SPECT顯像。其中，放射性標記的靶向腫瘤相關抗原的糖蛋白72（TAG-72）、前列腺特異性膜抗原（PSMA）、癌胚抗原（CEA）以及上皮細胞附著分子已經被FDA批準用于腫瘤顯像。這些顯像劑主要用于懷疑復發或者轉移的腫瘤患者的分期。但是，其總體的臨床價值還受到限制。迄今為止，免疫PET的研究多數僅在動物模型中進行，但臨床應用評價的報道也日漸增多。

（1）腫瘤診斷：

免疫PET對腫瘤的探測較免疫SPECT更靈敏，最常用的正電子核素是¹⁸F，其半衰期110分鐘，比較適合PET顯像。但¹⁸F免疫PET僅限于單抗片段。短半衰期核素⁶⁸Ga也被用于標記單抗片段行PET顯像。⁶⁸Ga的優點是可方便地從⁶⁸Ge發生器中淋洗而獲得，已用于預定位以及標記小的單抗片段。近年來⁶⁸Ga-PSMA對前列腺癌的顯像得到了很好應用，尤其對前列腺癌轉移灶的探測其敏感性和特異性明顯優于常規的¹⁸F-FDG顯像，即使血清PSA低于2ng/ml的患者仍然有較高的陽性率。但是對于PSMA陰性表達的前列腺癌患者，⁶⁸Ga-PSMA顯像可呈陰性，而¹⁸F-FDG顯像具有優勢，兩者具有很好的互補作用。

⁶⁴Cu也被用于免疫PET研究。用⁶⁴Cu-曲妥珠單抗F（ab′）₂ PET顯像來監測抗癌化合物治療后動物腫瘤HER-2表達，結果表明，通過離體腫瘤放射性測量來量化示蹤劑的攝取與用PET測定示蹤劑的攝取之間有線性關系，顯示出定量免疫PET顯像的潛在作用。用⁶⁴Cu經螯合劑DOTA標記抗結直腸癌鼠單抗1A3行Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗也表明免疫PET具有潛在的作用。

⁶⁴Cu免疫PET的敏感性在腹部和盆腔部位最高，對肺和肝轉移灶檢出率低，這是由于血池內放射性和⁶⁴Cu螯合劑復合物在肝內積聚所致。在荷人結腸癌鼠模型中，用⁶⁴Cu-DOTA-TM84.66/GS18（基因工程抗CEA微抗體）進行的免疫PET顯像也證實于注藥后2～24小時即可檢出27～395mg的腫瘤，但是觀察到腎臟和肝臟有明顯非特異性攝取，妨礙了肝內轉移灶的檢出。有報道用新的螯合劑進行⁶⁴Cu的偶聯以降低肝臟的攝取，仍有待進一步的臨床評價。

⁷⁶Br標記單抗的研究報道不多，有文獻報道用⁷⁶Br標記纖維連接蛋白外區B的人重組抗體片段L19-SIP，并證實是一種用于腫瘤血管生成免疫PET顯像令人矚目的探針。

對于免疫PET，長半衰期¹²⁴I和⁸⁹Zr特別適合與完整單抗的聯合應用。在不同的異體移植瘤動物模型中，應用多種標記的單抗均獲得極佳的顯像效果和定量分析結果。利用¹²⁴I標記的抗CEA T84.66雙體抗體和微型抗體片段，已經成功地應用在荷人結腸癌裸鼠模型腫瘤顯像。Divgi等使用¹²⁴I標記嵌合型單抗G250用于腎癌患者顯像，由于G250靶向碳酸酐酶Ⅸ并在腎透明細胞癌中過度表達，在25例擬行手術切除的腫塊中，有16例為透明細胞癌，其中有15例患者的病灶為陽性，而9例非透明細胞癌患者的腎腫塊均為陰性。¹²⁴I免疫PET還可作為¹³¹I RIT前的一項篩査檢査。

¹²⁴I標記抗體的缺點：結合在靶抗原上的¹²⁴I標記單抗會發生內化作用，在溶酶體內蛋白水解酶作用下引起¹²⁴I脫落而被清除，使得腫瘤顯像的對比度下降，因此，標記單抗更適合沒有內化或內化緩慢的靶抗原，這樣放射性標記物在靶組織中可保持高濃度，在非靶組織中如腎、肝則因代謝和排泄作用迅速降低。

自⁸⁹Zr首次應用于免疫PET以來，目前已可大規模生產并建立了穩定的標記方法，相繼進行了多項⁸⁹Zr標記單抗的臨床前免疫PET研究，包括嵌合型單抗 U36、G250、DN30（抗 cMet）、替伊莫單抗、西妥昔單抗、利妥昔單抗、貝伐珠單抗和曲妥珠單抗等?，F已證實，⁸⁹Zr標記單抗具有敏感性高并可準確量化的特點，還可用來預測RIT時⁹⁰Y或¹⁷⁷Lu標記單抗的生物學分布。有研究者使用⁸⁹Zr標記嵌合型單抗U36探討其在有頸淋巴結轉移的頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）中的診斷價值。納入研究的20例患者在術前進行CT和/或MRI檢査、⁸⁹Zr-U36免疫PET顯像，結果發現免疫PET檢出全部原發腫瘤以及25枚淋巴結轉移灶中的18枚，而遺漏的淋巴結相對較小且腫瘤組織含量極少。在一項用⁸⁹Zr-曲妥珠單抗探測乳腺癌患者HER-2陽性腫瘤病灶以及HER-2表達定量分析的研究報吿中發現⁸⁹Zr-曲妥珠單抗PET顯像較¹¹¹In-曲妥珠單抗SPECT顯像具有更高的敏感性與分辨率。

基于以上令人鼓舞的試驗結果，下一步將全面開展各種單抗形式的免疫PET顯像的臨床試驗研究，包括雙體抗體、親和蛋白體和F（ab′）₂片段等。相信隨著新的正電子核素、螯合劑和優質放射免疫結合物的研制成功，終將使免疫PET顯像在腫瘤的診斷、治療性抗體的有效篩選以及對抗體治療獲益最大的患者選擇等方面發揮更大的作用。

（2）指導治療方法的選擇：

放射免疫顯像不僅可以用于探測腫瘤病灶以及判斷其良惡性，還可以用于預測腫瘤患者的療效，從而指導治療方法的選擇。事實上，目前用于顯像的細胞表面標志物（靶）多數都可作為放射免疫治療的靶點。其中有些免疫治療已經在臨床應用。免疫PET不但可以證明腫瘤靶抗原的存在、量化抗原-抗體結合的情況，還可以評價非靶組織攝取放射性標記抗體的程度以評估放射性對非靶組織輻射損傷的情況。

例如曲妥珠單抗（Trastuzumab，anti-HER2）是一種治療乳腺癌的單克隆抗體，其僅對HER2陽性乳腺癌患者有效（20%～30%），但HER2的表達隨病情發展而變化，而且原發灶和轉移灶間也有明顯不同，即使是HER2陽性的患者，如果單獨接受曲妥珠單抗治療，只有34%到35%的患者有效，但聯合化療后有72%到81%患者有效。

⁸⁹Zr-曲妥珠單抗PET顯像發現HER2陽性的患者中，大多數腫瘤病灶攝取⁸⁹Zr曲妥珠單抗較高，但是少部分攝取⁸⁹Zr-曲妥珠單抗較低。該結果揭示出⁸⁹Zr-曲妥珠單抗PET顯像不但可測定HER2表達，并且可以測定抗體靶向腫瘤的能力，其作為一種非侵入性、可定量分析的方法在判斷哪些患者適合曲妥珠單抗治療，甚至預測同一個患者的哪個病灶會對曲妥珠單抗治療起反應中具有潛在的作用。

免疫PET較SPECT敏感性更高，且可以定量，更適合用于預測患者療效。進一步還可以研究攝取劑量與毒性反應之間是否存在量效關系。

（3）估計放射免疫治療的劑量：

放射免疫治療最理想的情況是放射性核素標記抗體均被腫瘤細胞攝取，從而對周圍及其他正常組織特別是骨髓的損傷小。但實際卻很難達到這種效果。因此治療前放射免疫顯像可以顯示放射性標記抗體的體內分布情況，可協助確定治療劑量。

一些放射性核素如¹³¹I、¹⁷⁷Lu等既可以釋放γ光子用于顯像，又可以釋放β粒子用于治療。因此，治療前可以用SPECT進行顯像以確定治療的劑量。如¹³¹I-托西莫單抗（tositumomab）治療前用SPECT顯像來估計治療的劑量。但是¹³¹I的能量高，放射性對正常組織損傷大，另外，患者注射¹³¹I后對周圍人群特別是家人的輻射高，因此臨床應用受到限制。最理想的是采用純β發生體如⁹⁰Y標記抗體用于治療，但是其不能用于顯像，所以不能直接通過顯像來估計放射免疫治療的劑量。⁸⁶Y因與⁹⁰Y的化學性質相似，因此可以用⁸⁶Y代替⁹⁰Y行免疫PET顯像估計⁹⁰Y治療用量。類似配對的PET/RIT放射性核素還有⁶⁴Cu/⁶⁷Cu、¹²⁴I/¹³¹I、⁸⁶Y/⁹⁰Y、⁸⁹Zr/^I77Lu、⁸⁹Zr/⁹⁰Y。

（4）評價治療反應：

由于免疫PET可以測定腫瘤細胞表面某種生物標志物表達情況，因此可以較傳統的方法如CT等更早評價放射免疫治療效果。如采用托西莫單抗治療荷SK-OV-3的小鼠3天后發現腫瘤攝取¹²⁵I標記的抗- HER2C6.5雙抗下降42%，而腫瘤攝取¹²⁴I標記的抗-HER2C6.5雙抗下降更加顯著。用同樣方法治療荷BT-474的小鼠6天后也得到類似的結果。

免疫PET除了可以用來評估免疫治療的效果，還可以評估其他治療方法的效果。許多小分子藥物及其他干預治療會導致細胞表面的改變，如HER2及VEGF的表達依賴HSP90抗體的活性，該過程可以被格爾德霉素及其類似物抑制。HSP90抑制劑17-AAG治療前后分別給荷HER2陽性腫瘤小鼠注射⁶⁸Ga-托西莫單抗F（ab）₂并行PET顯像，結果表明治療后腫瘤攝取⁶⁸Ga-托西莫降低80%。HSP90抑制劑PU-H71治療前后用⁸⁹Zr-托西莫單抗顯像，治療后腫瘤攝取⁶⁸Ga-托西莫降低80%。

采用抑制劑NVP-AUY922治療接種人卵巢癌的小鼠兩周后，⁸⁹Zr-貝伐珠單抗（抗-VEGF抗體）顯像發現治療后腫瘤攝取⁸⁹Zr-貝伐珠單抗明顯降低，同時發現降低程度與VEGF表達具有很好相關性。

舒尼替尼（Sunitinib，一種酪氨酸激酶抑制劑，抑制腫瘤血管生成）治療卵巢癌后⁸⁹Zr-雷珠單抗（ranibizumab）顯像發現治療后腫瘤攝取⁸⁹Zr-雷珠單抗明顯降低。停止治療后攝取⁸⁹Zr-雷珠單抗有所增加。與¹⁸F-FDG或者¹⁵O相比，⁸⁹Zr-雷珠單抗顯像更能反映腫瘤細胞增殖、血管生成、組織學等變化。

（二）放射免疫治療的進展與面臨的挑戰

1.放射免疫治療的特點

RIT是以特異性單克隆抗體為載體，用釋放α、β射線的放射性核素進行標記，注入體內與腫瘤細胞相應抗原特異性結合。當McAb與腫瘤細胞表面的抗原結合后，一方面通過抗體依賴性細胞介導細胞毒（ADCC）和補體依賴細胞毒（CDC）的細胞溶解效應殺傷腫瘤細胞，另一方面也作為靶向載體，使腫瘤組織內濃聚大量的放射性核素，通過放射性核素衰變過程中發射射線的輻照作用破壞或干擾腫瘤細胞的結構或功能，起到抑制、殺傷或殺死腫瘤細胞的作用。

由于放射性核素的射程可達數毫米，因此用放射性核素標記的McAb不僅可以殺傷所結合的腫瘤細胞，還可以通過“交叉火力”和旁效應殺傷周圍的腫瘤細胞，克服腫瘤抗原表達異質性所造成的盲區。因抗體能與腫瘤細胞特異性結合而增加對腫瘤細胞的輻射劑量，減少對正常組織的輻射。與傳統放療相比，RIT較長時間內持續低劑量照射細胞，將細胞周期阻滯在對輻射最敏感的G₂/M期，且通過抑制DNA的損傷修復而增強殺傷作用。

2.放射免疫治療的臨床應用：不再局限于淋巴瘤治療

放射性核素標記抗體用于腫瘤細胞靶向治療這一概念早在20世紀50年代就被首次提出。起初，研究者們利用多種哺乳動物的多克隆抗體進行放射性標記并開始嘗試用于放射免疫治療。1975年，K?hler和Milstein發明的雜交瘤技術為單克隆抗體的生產鋪平了道路。短短數年間，早期的放射性標記單克隆抗體就被報道用于小鼠模型上黑色素瘤的治療測試。隨后，放射免疫治療開始進入人體臨床試驗。但早期的臨床放射免疫治療研究結果不盡人意，主要存在以下問題：上皮細胞來源的腫瘤對低輻射劑量不敏感；靶標抗體在正常組織中同樣有表達；早期小鼠和羽扇豆來源的抗體引發的人體免疫源性影響了反復給藥。

目前的RIT應用研究主要在以下幾種疾病：

（1）淋巴瘤：

近年來，放射免疫治療在B細胞非霍奇金淋巴瘤治療中取得進展，主要是由于B細胞非霍奇金淋巴瘤細胞對于放射性更為敏感，且這類腫瘤細胞表達的抗原基本不在正常組織表達。臨床使用的有如下幾種單抗：

1）⁹⁰Y-替依莫單抗（ibritumomab）：

替依莫單抗是一種小鼠來源的針對CD20的單克隆抗體，而CD20在成熟的B細胞和大多數B淋巴瘤細胞表面表達。利用螯合劑將這種單抗與一種發射β射線的放射性同位素⁹⁰釔（⁹⁰Y）連接后，可用于放射免疫治療。⁹⁰Y-替依莫單抗還作為化療后繼續治療方案中的一線用藥，用于在誘導化學免疫療法治療后獲得“部分緩解”（PR）的患者的后續治療。2002年獲得FDA批準上市。⁹⁰Y-替依莫單抗的缺點是其可誘導人體人抗鼠抗體（HAMAs）的產生。

2）¹³¹I-利妥昔單抗：

利妥昔單抗是一種嵌合抗體，這種抗體在進行放射性核素標記后顯示出了良好的抗淋巴瘤效果，同時避免了人抗鼠抗體的產生。1997年，利妥昔單抗作為首個單克隆抗體藥物被FDA批準上市。

3）¹³¹I-托西莫單抗：

用于惡性程度較低的B細胞非霍奇金淋巴瘤治療，2003年獲得FDA批準上市。

4）其他抗體：

最有潛力的是⁹⁰Y標記的抗CD22抗體依帕珠單抗（epratuzumab tetraxetan），用于侵襲性B淋巴細胞瘤（NCT01101581）、新確診的濾泡狀淋巴瘤（NCT01147393）以及B細胞急性淋巴細胞白血病（NCT01354457）的治療，現已進入臨床試驗階段。

（2）實體瘤：

實體瘤RIT效果較淋巴瘤差，原因可能有：①實體瘤的放射敏感性較淋巴瘤低，因此需要更高的藥物靶劑量才能取得明顯療效；②腫瘤對藥物的吸收劑量與腫瘤的半徑成反比，因此體積越大，對抗體的蓄積能力越差，且放射性分布不均一。RIT對大腫瘤灶的治療效果不佳，但對治療微小的轉移灶卻有很好的效果。

抗體嵌合技術、單克隆抗體人源化技術、抗體片段應用、預定位技術、劑量計算模型改進以及發射α粒子的核素應用，都開啟了放射免疫腫瘤治療的新領域。大量新的針對實體瘤的放射免疫藥物目前已進入了臨床試驗階段，其中不少已進入了Ⅱ期或Ⅲ期臨床實驗中。RIT已經不再局限于淋巴瘤的治療，在實體瘤治療中也取得了進展，表現在以下幾種腫瘤：

1）結直腸癌：

在美國，結腸和直腸癌是第三大常見惡性腫瘤，約占總病例的9%。2012年統計的結直腸癌新發病例143 460例，死亡病例51 690例。在放射免疫治療的最早期即有用放射性標記的癌胚抗原（CEA）和腫瘤相關糖蛋白72（TAG-72）用于結直腸癌治療的研究報道，這主要是因為上述兩種腫瘤特異性高表達CEA和TAG-72。

①抗CEA抗體及其片段：20世紀80年代，研究者們嘗試利用¹³¹I標記的抗CEA抗體和抗體片段在動物結直腸癌荷瘤模型上檢測其療效。藥物劑量學檢測中，研究者們很快發現，藥物吸收劑量與腫瘤的半徑成反比，這表明放射免疫治療對大腫瘤灶的治療效果不佳，但對治療微小的轉移灶卻有很好的效果。

CEA作為一個早期表征分子且廣泛表達于多種結直腸癌中，已成為結直腸癌RIT最常用的靶標。Lane等最先報道了放射性核素標記抗CEA抗體用于人體的試驗：17例患者接受了¹³¹I標記的抗CEA的完整抗體A5B7或該抗體的抗原結合片段F（ab′），研究結果發現治療后患者1例完全緩解（CR）和1例部分緩解（PR），而研究中一個重要的發現則是證實了更小的抗原結合片段能比完整抗體更快聚集到腫瘤部位。此后相繼出現了一系列的抗CEA單克隆抗體或抗體片段，如¹³¹I-NP-4、¹⁸⁸Re-MN-14、¹³¹I-hMN-14、^90-Y-cT84.66、¹³¹I-F6 F（ab′）₂、¹³¹I-COL-1、¹⁸⁶Re-NR-CO-2 F（ab′）2 等，它們均對治療表現出了一定作用。

②抗腫瘤相關糖蛋白72（TAG-72）抗體及其片段：TAG-72是臨床研究中的另一個重要治療靶標。使用最多的抗TAG-72抗體是¹³¹I標記的鼠源化IgG抗體CC49。有數個不同小組發表了¹³¹I-CC49的臨床試驗結果，但基本都是一期臨床試驗。由于人抗鼠抗體的產生限制了其臨床應用。

③其他：上皮細胞黏附分子（Ep-CAM）不但在胃腸道上皮中有表達，在結直腸癌細胞中也有高表達。與CEA不同，Ep-CAM不會在表達后進入體內循環，因此是一個潛在的放射免疫治療靶標，抗Ep-CAM的抗體也可以很快地穿透和保留在腫瘤細胞內。

A33是另一種在結腸上皮和結直腸癌細胞上高表達，且不會參與到體內循環的抗原。與Ep-CAM類似，抗體與A33結合后可以進入到細胞內。目前有兩例關于鼠源化抗A33的IgG抗體進行的Ⅰ/Ⅱ期臨床報道。

總的來說，放射免疫治療在結直腸癌治療方面積累了大量的臨床經驗，發現了包括CEA、TAG-72、Ep-CAM和A33數種具有應用前景的治療靶標。雖然目前的實驗結果僅有少數患者的病情得到客觀緩解，看似令人失望，但在針對微小殘留病灶時，部分研究顯示了良好的總生存率和無進展生存期（PFS）。

2）乳腺癌：

乳腺癌是美國女性癌癥疾病中排名第一的惡性腫瘤，2012年估計新發病例226 870例，死亡病例39 510例。乳腺癌也是實體瘤中放射敏感性較高的腫瘤，乳房腫瘤切除術后依靠外照射可有效地消除殘留微小病灶。包括CEA和cT84.66在內的抗原靶位也被證實可作為乳腺癌治療的靶點。其他可以作為乳腺癌治療的靶點還有黏蛋白抗原MUC-1、L6、TAG-72。

總的來說，乳腺癌單獨行RIT的效果一般，而在自體干細胞移植后輔以高劑量RIT的效果更佳。干擾素-α可有效上調乳腺癌中RIT關鍵靶標分子的表達。另外，鼠源化抗體將導致人抗鼠抗體的高表達，從而限制了重復給藥方案。

3）前列腺癌：

最早的臨床前列腺癌RIT由Meredith等報道，利用抗TAG-72的抗體¹³¹I-CC49，針對15例雄性激素依賴性的前列腺癌進行了治療，研究發現抗體可以很好地聚集到已知的腫瘤侵襲區域，同時未見明顯毒性。然而，治療后所有患者均產生了人抗鼠抗體。在有骨骼轉移病灶的患者中，約60%的患者疼痛得到了緩解。該小組隨后進行了利用干擾素-α來提高¹³¹I-CC49在腫瘤部位聚集，發現大部分可見腫瘤病灶的吸收劑量超過25Gy，較單獨使用¹³¹I-CC49有明顯提高。

MUC-1被證實在雄性激素依賴性前列腺癌細胞中表達上調，因此也被認為是前列腺癌RIT的良好靶標。一種鼠源化抗MUC-1單克隆抗體m170，被首先用于轉移性的雄性激素依賴性前列腺癌治療的Ⅰ期臨床檢測，17例患者接受了⁹⁰Y標記的抗體的劑量升級測試。結果顯示未達到劑量依賴性的毒副作用測試的上限，而出現的毒性則表現為可恢復的骨髓抑制，治療后大部分患者的疼痛感得到了明顯改善。該小組還進行了⁹⁰Y-21T-BAD-m170聯合低劑量紫杉醇，治療前列腺癌患者的Ⅰ期臨床試驗，2例患者接受聯合治療后出現了4級中性粒細胞減少，而單獨RIT則未見異常；同時由于環孢素的配合使用，僅1例出現免疫原性反應。

前列腺特定膜抗原（PSMA）是另一種用于前列腺癌治療的放射免疫治療靶標。PSMA是一種非激素依賴性的跨膜糖蛋白，它僅有極少量進入體內循環且幾乎不在前列腺外的組織中表達。一旦結合后，PSMA可進入前列腺癌細胞，并被內涵體回收?？筆SMA的抗體主要有¹¹¹In標記的抗PSMA表面7E11-C5.3表位的單克隆抗體（CYT-356），其已被商品化用于轉移性前列腺癌病灶顯像。Deb等報道了使用⁹⁰Y-CYT-356對12例轉移性前列腺癌患者的Ⅰ期臨床試驗，治療后患者未見客觀緩解，但藥物劑量升高似乎可影響疾病無進展生存期延長，而在4周后患者體內未見免疫原性反應。近年來，應用最多的是¹⁷⁷Lu-PSMA-11前列腺癌診療一體化，獲得了較好的效果。

J591是一種抗PSMA胞外區域的IgG單克隆抗體，也被用于評估在前列腺癌治療中的作用。Bander等報道了¹⁷⁷Lu-J591用于治療35例轉移性非雄性激素依賴性前列腺癌的Ⅰ期臨床實驗。治療后大部分患者表現出了前列腺特異抗原PSA的水平降低或維持穩定。Milowsky等使用⁹⁰Y-J591針對29例轉移性前列腺癌患者進行的Ⅰ期臨床試驗也取得了類似結果。該小組在將¹⁷⁷Lu-J591和⁹⁰Y-J591進行劑量學比較后認為，¹⁷⁷Lu-J591的骨髓吸收劑量大約比⁹⁰Y高出3倍，是由于衰變釋放的β粒子的平均射程較長引起的。此外，¹⁷⁷Lu-J591針對非雄性激素依賴性前列腺癌Ⅱ期臨床試驗現在正在進行中。

TAG-72、MUC-1和PSMA等一系列針對前列腺癌的放射免疫治療靶標已經被開發。與大多數實體瘤不同，RIT在前列腺癌治療顯示出了良好的應用前景，尤其是與紫杉類化療藥物聯用時。即使單獨的RIT也能極大地緩解前列腺癌骨轉移患者的痛苦。目前臨床試驗中最具應用潛力的藥物是以PSMA為靶標的¹⁷⁷Lu-J591。

4）卵巢癌：

卵巢癌RIT有多個治療靶點，其相應的放射性標記抗體也較多，主要的有以下幾種：

①人乳脂肪球（HMFG）1：是一種鼠源的抗MUC-1單克隆抗體。Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗顯示⁹⁰Y-HMFG1腹腔給藥能夠使手術、化療聯合放射免疫治療后完全緩解和無進展生存期延長。與手術加化療后完全臨床緩解的后續標準治療相比，加入放射免疫治療藥物并沒有臨床優勢；但是，確實能降低腹腔內腫瘤復發率。

②曲妥珠單抗（trastuzumab）：是靶向癌蛋白人表皮生長因子受體2（HER-2）/neu的胞外結構域的人源化IgG單克隆抗體。HER-2通常在乳腺癌、卵巢癌和胃腸道腫瘤中高度表達。已經有多種放射性核素標記的該抗體用于臨床前期和臨床研究。標記的放射性核素包括⁹⁰Y、¹⁷⁷Lu、¹⁸⁸Re、astatine-211（²¹¹At）、lead-212（²¹²Pb）、actinium-225（²²⁵Ac）、and thorium-227（²²⁷Th）。腹腔內 ²¹²Pb-曲妥珠單抗用于治療盆腔沖洗陽性或者腹膜轉移的晚期卵巢癌患者的Ⅰ期臨床試驗正在進行中。

③帕妥珠單抗（pertuzumab）：是靶向HER-2二聚結構域的人單克隆抗體。研究人員已經在鼠異種移植模型上研究評估¹⁷⁷Lu標記的帕妥珠單抗。用¹⁷⁷Lu-帕妥珠單抗治療的小鼠腫瘤進展減緩，且未發現明顯的毒性。

④抗TAG-72抗體：與前面提到的實體腫瘤一樣，TAG-72也在卵巢腫瘤細胞表面普遍表達。若干卵巢癌臨床試驗中都有進行對⁹⁰Y或¹⁷⁷Lu標記的CC49的研究評估。研究均表明患者對CC49 RIT耐受性良好，僅有輕微骨髓抑制。經治療后病情有不同程度緩解。

卵巢癌RIT還存在多個其他靶點，有些靶點沒有或只有很少的臨床研究。RIT治療卵巢癌，特別是對于手術和化療后仍有高風險出現腹腔微小病灶的患者，具有很好的發展前景。與β粒子相比，α發射體放射線核素具有更高的傳能線密度和更短射程，可能取得更好的療效。因此，需要鼓勵進行更多這類新藥物的臨床試驗。

5）胰腺癌：

胰腺癌總體預后不良，死亡率高。特別是腫瘤不可切除的病例，中位生存時間少于1年，僅有很少數長期生存。絕大多數胰腺癌屬于黏蛋白產生型腺癌，產生的黏蛋白是非常吸引注意的RIT治療靶標。

PAM4是一種靶向MUC-1的鼠源單克隆抗體，臨床前研究顯示該抗體能有效靶向無胸腺小鼠中的胰腺癌異種移植瘤。初步人體試驗顯示¹³¹I標記的PAM4對胰腺癌腫瘤細胞具有靶向性。

人源化PAM4抗體（hPAM4）的首次人體治療試驗采用遞增的⁹⁰Y-hPAM4來治療20例患者，其中3例出現客觀緩解，治療后的無進展生存期達5.6個月。但大多數患者在RIT后一個月內出現病情進展。后續有100例患者參加的Ⅰ/Ⅱ期研究中，研究者在進行分段放射免疫治療的同時給予遞增劑量的放射致敏劑吉西他濱（Gemcitabine）。結果發現分段RIT的多次循環給藥對晚期胰腺癌患者是可行且安全的，接受治療的58%的患者表現出疾病穩定或客觀緩解。接受1次或多次循環RIT的患者中，近一半的總生存期超過1年。遞增劑量的吉西他濱并沒有促進緩解。為了確定加入放射致敏劑的作用，正在進行一個使用或不使用吉西他濱的⁹⁰Y-hPAM4隨機試驗。

6）肝癌：

全球每年確診超過500 000例原發性肝癌，美國約有25 000例。其中超過90%屬于肝細胞肝癌（HCCs）。極少數患者在早期可切除階段確診，因此多數患者難以長期生存，中位生存期少于1年。

¹³¹I-Hepama-1是研發的第一個靶向肝細胞肝癌表面抗原的RIT藥物。早期臨床前試驗表明，注射該抗體治療裸鼠的人肝細胞肝癌異種移植瘤，與對照相比，能出現客觀緩解，同時改善生存。在Ⅰ期劑量遞增試驗中，對不可切除肝細胞肝癌患者的藥物劑量從20mCi到100mCi不等。所有患者都能耐受治療，同時，一年總生存率是31%，其中未轉移患者生存率為60%。AFP水平增高的患者中3/4表現出50%或更高的腫瘤標志物降低。

肝細胞肝癌相關膜抗原HAb18G/CD147也已經被確認為潛在的RIT靶點，可用¹³¹I標記的單克隆抗體F（ab′）₂片段¹³¹I-metuximab進行肝動脈灌注。在一個Ⅰ/Ⅱ期試驗中，73例患者接受2個循環RIT，研究確定每個循環的MTD為0.75mCi/kg；有20例患者出現客觀緩解，43例治療后疾病穩定。中位總生存期19個月。

7）中樞神經系統疾?。?/p>

血腦屏障阻礙了大多數蛋白等大分子進入中樞神經系統（CNS）。盡管腫瘤新生血管的血管壁更易被穿透，但仍不足以使足夠的抗體或抗體片段進入到中樞神經系統中。外照射放射治療可以進一步破壞血腦屏障從而增加血管通透性。大多數RIT給藥目前仍依賴于直接瘤內給藥或顱腔內給藥。

中樞神經系統疾病RIT的靶點：

①黏蛋白（tenascin）：黏蛋白是中樞神經系統RIT研究得最為清楚的治療靶點。是一種集中在惡性膠質瘤胞外基質中的糖蛋白。Rivaet等首次報道了利用一種鼠源抗黏蛋白的單克隆抗體¹³¹I-BC-2，對10例復發性神經膠質瘤的RIT研究中，每次平均給藥555MBq，每例患者均接受了多次給藥。腫瘤內的累計劑量從70到410Gy不等。患者注射后耐受性良好，未見全身毒性。治療后1例患者完全緩解，2例部分緩解，3例病情穩定，且全部隨訪結果顯示患者在至少11個月內未見復發。在該小組的一個獨立研究報告中，24例復發性膠質瘤患者接受了每次從555～2 109MBq不等，連續4次抗黏蛋白RIT，結果未見顯著毒副作用，患者的中位生存期為16個月。17例可評估患者中，3例完全緩解，3例部分緩解，5例病情穩定。

Riva等進行了另一種鼠源抗黏蛋白抗體⁹⁰YBC-4的Ⅰ期臨床研究，共20例復發性晚期膠質瘤患者接受了從185～1 110MBq不等的劑量測試，結果顯示，最大耐受劑量為925MBq，平均腫瘤吸收劑量為3 200cGy/370MBq，且未見全身毒性。⁹⁰Y顯示出了比¹³¹I更好的針對殘留病灶的療效和更佳的輻射防護安全性。

另一種放射性標記的抗黏蛋白單抗為¹³¹I-81C6。在Ⅱ期臨床試驗中，33例新發神經膠質瘤晚期患者，在接受4 440MBq的¹³¹I-81C6治療后輔以放化療，全部患者的中位生存期為86.7周，而出現神經膠質瘤復發的患者生存期為79.4周。針對該研究的劑量分析表明，腫瘤吸收劑量達到44Gy即可顯示良好的臨床效果。另一個針對43例復發性神經膠質瘤患者的Ⅱ期臨床研究表明，患者在接受3 700MBq（100mCi）的¹³¹I-81C6治療后，未分化型膠質瘤患者和復發性膠質瘤患者的中位生存期可分別達到99和64周。

②表皮生長因子受體（EGFR）：是一種跨膜糖蛋白，在多種組織上均有表達，而它在大多數神經膠質瘤上有表達，且表達與腫瘤進展相關。早期的抗EGFR放射免疫治療結果是由Brady等完成的，15例復發性惡性膠質瘤患者經由頸動脈或椎動脈給予¹²⁵I標記的抗EGFR-425抗體，患者出現1例完全緩解，2例部分緩解，5例病情穩定。該小組后續進行的Ⅱ期臨床試驗中，對25例接受手術切除和外照射放射治療患者，進行了多次灌注的¹²⁵I-425給藥，累計劑量從1 480MBq（40mCi）到8 288MBq（224mCi）不等。結果顯示，中位生存期為15.6個月，且超過60%的患者在1年后均存活。

最近，Li等報道了針對192例神經膠質瘤手術切除后患者的Ⅱ期臨床試驗結果，患者在給予¹²⁵I-425和替莫唑胺后，單獨接受放射免疫治療組的中位生存期為14.5個月，而聯合治療組的中位生存期為20.2個月，相比同步放化療的死亡風險降低了38%。

3.腫瘤RIT新靶點——抗腫瘤壞死療法

盡管RIT一直致力于靶向到腫瘤細胞膜上的特異性抗原，另一種值得考慮的途徑則是靶向到二次治療或變性引起的正在發生壞死的腫瘤區域。這些已經死亡和正在死亡的細胞的細胞膜通透性明顯增加，且對體內循環的蛋白攝取明顯增加。Epstein等報道了直接針對正在死亡的細胞中DNA組蛋白H1復合體的單克隆抗體研究，荷瘤裸鼠在接受了一種IgG抗體的F（ab′）₂片段抗體¹³¹I-TNT-1后，腫瘤和血液的放射性比例可達100∶1以上，在腫瘤組織壞死區域表現出了明顯的聚集。此后，放射性標記的TNT-1在宮頸癌、結腸癌、肺癌、肝癌和腦部腫瘤的治療中取得了一定效果。它在臨床試驗中顯示出了很低的免疫原性，中國在2003年批準了該抗體用于晚期肺癌治療。

總之，RII和RIT均還處于發展階段，但是具有一定的應用前景，隨著新的靶標發現和抗體標記技術的發展，必將有更多的放射性標記抗體應用于臨床診斷和治療中。

（雷 萍　何 勇　田 蓉）

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