表面重塑抗体技术介绍

一．表面重塑抗体简介

表面重塑抗体是指对异源抗体表面氨基酸残基进行人源化改造。该方法的原则是仅替换与人抗体SAR差别明显的区域，在维持抗体活性并兼顾减少异源性基础上选用与人抗体表面残基相似的氨基酸替换；另外，所替换的区段不应过多，对于影响侧链大小、电荷、疏水性，或可能形成氢键从而影响到抗体互补决定区（CDR）构象的残基尽量不替换。

二．表面重塑抗体方法

通过将抗体可变区序列同鼠源，人源抗体可变区序列库比对后，获得其差异和异常残基。进一步通过三维模建、分析抗体可变区分子内与分子间氢键作用位点和表面可及性基础上，去除参与氢键形成与疏水性核心残基，在确保抗体结构完整与亲和力的原则上完成抗体可变区的人源化改造。

三．表面重塑抗体制备流程（技术难点）

抗体可变区序列分析及其人源化设计

利用ORFfinder将抗体V_H和V_L的核酸序列进行翻译，利用IMGT和VBase2的DNA PLOT对其核酸序列进行分析，确定所属的VDJ基因家族；根据Kabat、Abm、Chothia和Contact的规则标出CDR区。之后同Genbank的nr库做BlastP，从中抽取抗体可变区氨基酸序列信息和结构数据构建本地抗体结构数据库，根据抗体种属来源和轻、重链类型将抗体序列分为四类，其中组织来源分别选择Homo sapiens和Mus musculus两类。

对相似性得分最高的人源、鼠源抗体可变区序列各200条进行统计，确定每个位置上的氨基酸种类百分比；将在鼠源比对序列中存在95%以上不同氨基酸的残基定义为异常残基（preternatural residue），对应地，在人源比对序列中存在95%以上不同氨基酸的同样定义为差异残基（differential residue）；然后对抗体的三维结构模建和结构分析即用SWISS-MODEL对可变区同源模建，使用Swiss-Pdb Viewer3.7的Energy Minimisation在Gromos96力场下对结果优化。从PDB中挑选与抗体V_L、V_H组成的Fv相似性得分合计值最高的5个抗体结构。利用Swiss-Pdb Viewer 3.7的Interactive fit 功能将抗体V_H、V_L以该抗体结构为模板进行空间拼接，所有结果使用Gromos96力场的Force Field 计算能量值，将最小能量值的对接模型使用Discover在Cvff力场下进行分子力学优化，得到精确的三维模型。使用Naccess以范德华半径为参数计算抗体V_H、V_L及其相对表面可及性。利用Chimera 中的FindHBond分析V_H、V_L分子内和分子间氢键相互作用。最终确定了候选突变位点，最后对人源化抗体的模建与分析，并对此结构进行分析。因此所得的人源性VH与VL基因可编码正确的抗体可变区。

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