在已經上市和正在研發(fā)的抗體藥物中，人源化抗體藥物占據了很大的比例。這些人源化抗體主要是通過改造非人源抗體開發(fā)出來的。非人源抗體通常會引起人體的免疫反應。這種抗體藥物免疫反應通常會引起藥物的藥代動力學變化、減少藥物的半衰期、降低藥物的療效，甚至帶來副作用。
為了減少非人源抗體引起的免疫反應，通常會對抗體藥物進行人源化設計。通過移植非人源抗體的互補決定區(qū)(complementarity determiningregion，CDR)到人源框架上，可以保留抗體藥物對靶分子的識別作用，減小非人源抗體重鏈可變區(qū)(variable heavy chain，VH)和輕鏈可變區(qū)(variablelight chain，VL)框架區(qū)域引起的免疫反應。目前常用的CDR移植方法主要有兩種，分別是基于抗體文庫的篩選方法，以及基于計算機輔助抗體人源化的篩選方法。

抗體文庫篩選方法的基本原理是通過克隆非人源抗體的CDR序列到人源抗體框架文庫中，表達CDR移植的人源VH和VL抗體，從中篩選出能與靶分子結合的抗體。該方法的優(yōu)點是可以直接大規(guī)模篩選出與靶分子結合的人源化抗體；其缺點是實驗工作量大，需要大規(guī)模鑒定出具有親和力的人源化抗體，實驗成本和人力成本高，成功率低。

計算機輔助抗體人源化的基本原理是通過非人源抗體序列相似性篩選人源VH和VL框架序列，構建人源化抗體結構模型，計算人源化抗體結構穩(wěn)定性，篩選VH和VL組合類型，實驗驗證人源化抗體與靶分子的親和力。該方法的優(yōu)點是通過大量計算排除了結構不穩(wěn)定的人源化抗體，實驗只需驗證少數的VH和VL組合類型。

中國科學院生物物理研究所研究人員提出了一種基于結構穩(wěn)定性的抗體人源化篩選方法，通過結構模擬，實現抗體CDR移植和框架區(qū)域人源化；對人源化的抗體進行結構優(yōu)化，計算VH和VL的鏈內和鏈間結合能；比較不同人源VH和VL組合類型的鏈內和鏈間結合能，從中篩選能量最優(yōu)的組合類型。

使用CDR移植方法，排除了移植導致的抗體VH和VL鏈內和鏈間結合能過高的結構模板。使用人源化框架篩選方法排除了不同人源抗體VH和VL組合方式導致的抗體VH和VL鏈內和鏈間結合能過高的組合類型。通過使用VH和VL的鏈內和鏈間結合能篩選出的人源化抗體VH和VL組合類型，能有效預測實驗結果。

通過VH和VL序列搜索抗體結構數據庫，篩選序列相似性排名靠前的抗體結構模板進行CDR移植，對CDR區(qū)域進行主鏈和側鏈模擬，CDR區(qū)域移植成功后，根據抗體序列搜索人源序列數據庫，篩選排名靠前的人源序列組合類型，突變抗體框架序列，使其與人源序列一致，對框架區(qū)域進行主鏈和側鏈模擬，計算VH和VL結構域的鏈內和鏈間結合能，篩選出排名靠前的人源序列組合類型。

在這個實驗過程中，有兩個關鍵的技術瓶頸。

第一個是從人源抗體文庫中篩選出具有一定活性的CDR移植VH和VL組合類型。該步驟的實驗量大，人力成本高，成功率低。為了減少實驗工作量，研究者通常會使用序列同源性對VH和VL組合類型進行初步篩選，然后通過少量的實驗工作從候選的VH和VL類型中篩選出具有一定親和力的人源框架。研究表明，高序列相似性并不會導致高結構相似性。因此，從序列相似性排名靠前的少量VH和VL組合類型中篩選人源框架具有較高的失敗率。如何從大量的人源序列組合類型中篩選出結構相似性排名靠前的VH和VL序列組合類型，成為計算機輔助抗體人源化設計的重要目標。

篩選VH和VL組合類型之前，需要確?？贵w模板的CDR空間結構保持穩(wěn)定。這些CDR空間結構穩(wěn)定的抗體模板保證了篩選到的VH和VL組合類型不會影響CDR的空間構象。通常情況下，待預測抗體的CDR空間構象是沒有的，如何通過非人源抗體的序列重建抗體的CDR空間構象成為了重要的技術瓶頸。

參考文獻：

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