【交流】单抗讨论小组话题七:抗原的设计与合成

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在单克隆抗体制备中，首先进行的就是抗原的设计与合成，这是制备单抗成功与否的关键。因为产生抗体的特异性与亲合性是与抗原密切相关的，合成的抗原如果可以将所需要的抗原决定簇充分暴露出来，那么机体更容易识别抗原决定簇，从而免疫的动物所产生的抗体自然会在特异性和亲合力上最大程度的与抗原决定簇拟合。所以，在制备单抗的过程中，设计并合成抗原尤为重要。

对于小分子药物抗原的设计与合成，园子里已经有很多战友进行了讨论和交流，下面，我再将自己所了解的结合战友们的经验，作以下总结，由于能力有限，有总结的不到位的地方，还请战友们指出来，不足的地方，大家一起讨论补充。

一、完全抗原的设计

大家都知道，完全抗原的合成主要是在半抗原的基础上连接上蛋白质形成的，主要原因在于，半抗原属于小分子药物，只有反应原性，但不具有免疫原性，只有与载体（通常为蛋白质，也有多肽）偶连后形成完全抗原，才具有免疫原性，进入动物体内后才会产生抗体。对于半抗原而言（大多数为小分子药物），不同种类药物有不同的空间结构，究竟如何设计合成完全抗原呢？
1、分析药物结构。以磺胺对甲氧嘧啶（SMD）为例，磺胺药物的母体为对氨基苯磺酰胺，大部分的磺胺药是在N1端连接了取代基，N4端为氨基。也就是说各种药物由于N1端取代基的不同从而具有不同的活性，那么对于制备抗SMD的抗体而言，其抗原的合成就可以选择在N4端连接蛋白，将N1端的对甲嘧啶环暴露出来，这样免疫后就可以使机体产生针对SMD的抗体。如果是在N1端连接，那么半抗原突出的是磺胺类药物共有的对氨基磺酸母核，这样制备出的抗体其交叉性就会较大，更易识别磺胺类的其他药物了。
所以，在设计之前应该认真分析需要合成的抗原结构，找出起抗原活性的位置及其抗原决定簇的位置。

2、设计合成的原则：免疫半抗原设计的基本原则是免疫半抗原与载体连接后在结合抗原中能最大程度保持和突出待测物的特征结构，特别是立体结构。

3、“间隔臂”。免疫半抗原一般有几结构组成：待测物特征结构、用于连接特征结构和载体的间隔分子和末端的活性基团。间隔分子又称为”间隔臂“。免疫系统对位于载体远端的半抗原部分识别能力最强，所以间隔臂的位置选择十分重要。间隔臂的位置结构最能体现一种免疫半抗原的设计意图。一般我们可以直接利用待测物中非特征的结构部分作为间隔臂或自行构建间隔臂。通常间隔臂为非极性，除供偶连合成的基团外不应含有其他高免疫活性的结构，如苯环、杂环、饱和链烃等。

有的人认为，引入间隔臂对抗体的产生反而有干扰，假若间隔臂较长，或立体结构较特征性，则很容易产生针对间隔臂的“桥抗体“，在单抗的筛选过程中会产生干扰。但是，有的药物由于分子量小、空间结构简单，很难通过单纯的连接蛋白产生高效特异的抗体，所以，引入间隔臂会有利于抗体的产生。

二、完全抗原的合成：

常用的载体蛋白中，供连接的主要基团为游离氨基、游离羧基、酚基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、色氨酸的吲哚基、精氨酸的胍基等。但由于蛋白质载体参与反应的基团差不多相同，所以连接方法主要取决于半抗原活性基团种类。

1、含羧基的半抗原：主要有混合酸酐法、碳二亚胺法、N-羟基琥珀酰亚胺活性酯法（NHS）。该法的优点在于不含有间隔臂，可以排除“桥抗体“的产生。

2、含氨基的半抗原：有戊二醛法（含有戊二醛，容易产生“桥抗体“）、重氮法（不含间隔臂）。

3、含羟基的半抗原：主要有琥珀酸酐法、卤代羧酸法。
此外，还有含巯基、醛基或酮基、硝基的半抗原，其偶连方法这里不再赘述，大家可以参考洪孝庄的《蛋白质连接技术》。、

三、完全抗原合成的鉴定：

可以采用紫外分光光度法、红外光谱法和免疫实验的方法来进行鉴定偶连反应是否成功。

半抗原结合比的计算：即指半抗原与载体的连接比。一般认为，半抗原结合比过高或过低均影响抗体生成，以5-15为宜。但，有些研究者的实验结果表明，半抗原结合比的大小对诱导抗体产生无决定性的影响。可以通过反应原料中蛋白质与半抗原的摩尔比和溶液的PH来控制结合比。

半抗原结合比=（ε结合物-ε载体）/ε半抗原
（ε为某波长的摩尔吸光系数，取载体、半抗原和结合物均有较强吸收时的波长；ε载体、ε半抗原可预先用纯品检测得到）

以下整理了园子里一些小分子药物抗原设计与合成方法的帖子，大家可以参考：

【求助】关于莱克多巴胺的人工抗原合成。特急！(戊二醛法)

[交流]单抗讨论小组话题三：小分子抗原的单抗制备策略

（请教）人工抗原怎么制备

【讨论】为什么小分子一般连接BSA免疫偶不是连其他蛋白啊

【求助】l氯霉素半抗原的合成

【讨论】氯霉素人工抗原偶联率的计算

【求助】氯霉素人工抗原制备过程中的问题

Re:【求助】请教:戊二醛法合成完全抗原时遇到的问题 (合成SMM)

Re:【交流】小分子药物的蛋白质连接技术(精华帖)

（请教）如何产生较高效价抗青霉素抗体

Re:【求助】重氮法制备人工抗原遇到的问题