抗体酶

具有催化能力的免疫球蛋白

抗体酶，又称催化抗体，是一类具有催化能力的免疫球蛋白，即通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它既具有相应的免疫活性，又能像酶那样催化某种化学反应。

简介

1984年列那(Lerner)进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，这种抗体与底物结合后，即可诱导底物进入过渡态构象，从而引起催化作用。根据这个猜想列那和苏尔滋(P．C．Schultz)分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年美国Science杂志同时发表了他们的发现，并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶或催化抗体。

特点

抗体酶具有典型的酶反应特性；与配体(底物)结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶催化反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性；具有高效催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快104～108倍，有的反应速度已接近于天然酶促反应速度；抗体酶还具有与天然酶相近的米氏方程动力学及pH依赖性等。

将抗体转变为酶主要通过诱导法、引入法、拷贝法三种途径。诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶；引入法则借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，使其获得催化功能，拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。博莱克(Pollack)等以硝基苯酚磷酸胆碱酯作为半抗原诱导产生单抗，经筛选找到加快水解反应1.2万倍的抗体酶。

主要功能

抗体酶可催化多种化学反应，包括酯水解、酰胺水解、酰基转移、光诱导反应、氧化还原分应、金属螯合反应等。其中有的反应过去根本不存在一种生物催化剂能催化它们进行，甚至可以使热力学上无法进行的反应得以进行。

抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设计适合于市场需要的蛋白质，即人为地设计制作酶。它是酶工程的一个全新领域。利用动物免疫系统产生抗体的高度专一性，可以得到一系列高度专一性的抗体酶，使抗体酶不断丰富。随之出现大量针对性强、药效高的药物。立本专一性抗体酶的研究，使生产高纯度立体专一性的药物成为现实。以某个生化反应的过渡态类似物来诱导免疫反应，产生特定抗体酶，以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。抗体酶可有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解，从而防止病毒与靶细胞结合。抗体酶的固定化已获得成功，将大大地推进工业化进程。

制备方法

1、杂交瘤技术

经体内免疫后再进行细胞融合是制备抗体酶的一种传统方法。杂交瘤技术的基本原理是用不能在培养液中生长的但能产生抗体的脾脏细胞，与能在培养液中生长的骨髓瘤细胞进行融合，融合得到的杂交细胞既能产生抗体又能在体外培养，通过选择培养，以获取能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。再把这些细胞单克隆化，即繁殖成母体的同一细胞或形成菌落。这些菌落能够产生单一均匀的抗体，可用于进行单克隆抗体的扩大生产。对这些菌落用酶联免疫吸附法等方法加以筛选。该制备方法的关键是要有合适而稳定的过渡态模拟物作半抗原，以产生与过渡态高度亲和的抗体酶。由于大多数反应过渡态类似物的分子量较低，即所谓的半抗原，他们本身免疫原性很弱，必须与某种载体偶联才能表现免疫原性。本方法所得到的抗体酶的催化能力的高低，在很大程度上取决于化学模型物的设计，现在应用的设计策略包括：诱导和转化设计，反应免疫，“潜过渡态”半抗原设计等等。

2、抗体结合部位修饰法

将催化基团或辅助因子引入到抗体的抗原结合部位，一般可采用两种方法：即选择性化学修饰法和基因工程定点突变法。抗体酶和酶一样也可以用化学修饰的方法加以改造。对抗体酶进行结构修饰的关键，是找到一种吻合的方法在抗体结合位置或附近引入酶的催化基团或辅助基团，如果引入的催化基团与底物结合部位取向正确空间排布恰到好处，就能产生高活力的抗体酶。为提高抗体酶的催化能力，可采用邻近效应，静电催化，应变，功能团催化等方法，在抗体结合位点引入催化基团。基因工程定点突变法是利用位点专一性突变引起抗体结合部位氨基酸的改变，能在抗体结合部位换上有催化作用的氨基酸，进而改变抗体酶的催化效率。目前，定点突变的方法己成为提高抗体酶活性的一种常规方法。

3、克隆免疫反应因子的基因

通过PCR技术克隆出全套免疫球蛋白的可变区基因，建立单独产生重链和轻链的噬菌体文库，然后再通过每个载体中存在的非对称限制位点使它们随机地将基因的轻重链结合，这些含有上百万个高水平表达的轻链和重链片段的文库在大肠杆菌中表达和组装，就可大量制造Fab片断了。这样的文库在保留亲本单克隆的识别和亲和特性的基础上利用了免疫因子的多样性，通过这种方法我们可从上百万种可能性中选择抗体酶。

应用

1、在医学领域的应用

随着对抗体酶研究的深入进行，抗体酶越来越显示出其在医学领域中的潜在应用价值。人们利用抗体酶催化药物在体内的还原，有利于机体对药物的吸收，并降低药品的毒副作用；将抗体酶技术和蛋白质融合技术结合在一起，设计出既有催化功能又有组织特异性的嵌合抗体，用于切除恶性肿瘤；将抗体酶直接作为药物，以治疗酶缺陷症患者。人们除了对抗体酶用于治疗可卡因成瘾性、有机磷毒剂的解毒等实际问题进行研究外，同时，又发展了一些诸如定向抗体酶前药治疗法。前药是指为降低药物毒性而设计的一类自身无活性或活性较低，需要在体内经代谢转化为活性药物以发挥作用的化合物。抗体酶在正在发展的ADEPT体系中成功的对前药进行活化，提高了肿瘤治疗的选择性，显示出很好的应用前景。将能催化前药转化为肿瘤细胞毒剂的酶，与肿瘤细胞专性抗体相偶联，酶通过与肿瘤抗体的结合而存在于肿瘤细胞表面，当前药扩散至肿瘤细胞表面或附近时，抗体酶就会将前药迅速水解，释放出抗肿瘤药物。这样大大提高了肿瘤细胞附近局部药物的浓度，增强对肿瘤细胞的杀伤力，减少对正常细胞的杀伤作用。经科学家们的不断努力，抗体酶在癌症方面的应用将日益完善，有可能成为肿瘤治疗的重要武器。

2、在有机合成中的应用

复杂天然产物的合成一直是有机合成中的热点之一。Sinha等第一次把抗体酶用于天然产物Multistriatin的合成。目前，已经成功筛选出可催化六种类型酶促反应和几十种化学反应的抗体酶，可催化许多困难和能量不利的反应。催化类型包括酯水解，金属螯合，底物异构化反应，氧化还原，环化反应等，抗体酶还可以作为手性助剂控制光加成反应产物的立体化学，用于手性化合物的拆分，还可用于探索化学反应机制。目前，抗体酶研制和应用的许多历程还不清楚，从而无法设计过渡态稳定类似物。而在反应历程中，抗体酶的方法又将在其中发挥重要作用，可以通过构制预期的抗体酶来验证反应历程，使理论上的历程更接近实际。未来对抗体酶的研究重点：（1）通过制定催化活性实现对特定化学反应的催化，实现对那些不能用天然酶催化的反应的催化。（2）抗体酶体内治疗作用的拓展。（3）体酶生产库以及生产技术的研究，使抗体酶能降低成本，实现商业化应用。随着蛋白质工程，基因工程，免疫学等生物技术的不断发展，抗体酶的研究将会有更大的突破和广泛的应用前景。总之 ,抗体酶是化学和生物学的研究成果在分子水平交叉渗透的产物，是抗体的多样性和酶分子的巨大催化能力结合在一起的一种新策略。虽然抗体酶的研究存在很多不足之处，但我们相信通过多学科的交叉协作，随着单克隆抗体技术的发展和酶的作用机制的阐明，抗体酶的研究必将达到一个新的水平，一定会结出更加令人振奋的成果。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省