在生物医药产业这一蓬勃发展的领域中，抗体作为关键的创新源泉，不仅深刻影响着我们的公共健康，也推动着产业向高质量转型。近年来，随着技术的不断进步，特别是在单克隆抗体（mAb）的研发与应用上，我们见证了从基础科学到临床应用的诸多飞跃。今天，让我们一同深入探索诊断用单克隆抗体发展过程中的挑战与突破，以期为未来的科研与产业发展提供一些启示。
一、中国IVD产业的现状与挑战
体外诊断（IVD）作为生物制药产业的重要组成部分，在中国正经历着快速的发展。然而，在这一繁荣景象背后，IVD产业仍面临着诸多挑战：
核心原材料依赖进口
中国IVD主要原材料行业高度依赖进口，特别是抗原和抗体等核心生物材料。外国制造商的垄断地位导致成本居高不下，严重影响了中国企业的国际竞争力。
监管政策与注册壁垒
体外诊断试剂受到国家药品监督管理局（NMPA）的严格监管。更换关键材料需要重新启动临床试验或重新注册，增加了企业的风险和成本。
技术迭代与产业升级
国内IVD材料制造商规模较小，产品开发能力有限，难以跟上技术迭代的步伐。未来行业的发展需要更多的技术储备和核心竞争力。
二、诊断抗体开发中的挑战
诊断抗体开发中动物免疫阶段的系统性问题
首先，在动物免疫阶段，设计有效的免疫原是至关重要的。免疫原的稳定性和免疫原性直接影响抗体的亲和力和特异性。随着临床生物标志物的增多，对免疫原的快速复制和高亲和力的需求变得更加迫切。然而，许多新靶点难以复制，尤其是膜蛋白，这增加了抗体开发的难度。
诊断抗体开发中抗体筛选阶段的系统性问题
在抗体筛选阶段，从大量B细胞中识别能够分泌有效抗体的B细胞是一个主要挑战。传统杂交瘤技术虽然成熟，但其周期长、筛选效率低，且存在细胞染色体和抗体产生能力稳定性差的问题。噬菌体展示技术虽然提高了筛选效率，但仍需多轮筛选，且可能存在引物设计局限性。单B细胞高通量筛选技术虽然能够快速识别有效细胞，但后续的重组表达和验证工作量大、成本高。
诊断抗体开发中抗体表达复制阶段的系统性问题
抗体的表达和复制阶段同样面临挑战。抗体分子的复杂结构要求宿主细胞具有适当的翻译后修饰能力，以确保抗体的生物活性和稳定性。虽然哺乳动物细胞是表达人类抗体的理想选择，但构建稳定的生产细胞系需要深入的细胞工程和高通量筛选技术。同时高产细胞系的建立是一个多因素综合作用的结果，需要对细胞的代谢、生长和蛋白质加工能力进行精细调控。此外，大多诊断原料企业主要专注于完整抗体基因序列的复制，而没有深入考虑抗体结构上的差异化及其对下游试剂的影响。
三、抗体开发的创新策略与未来展望
首先，借鉴RNA疫苗，通过利用病毒的遗传密码诱导人类细胞产生特定蛋白质，可以获得难获取的免疫原，增强免疫原的原始构象，理论上提高了免疫原的有效性。这种策略也可以显著缩短获取免疫原的开发周期，并减少相关费用。其次，在抗体序列发现方面，尽管单B细胞抗体技术加速了抗体开发，但是在下游的复制验证过程中仍面临重大挑战。计算模拟技术在抗体设计中的应用可以加速候选抗体的筛选和亲和力预测。随着将来对于新的开发方法，更简化的开发流程的需求不断增强，模块化抗体定制已经成了必然趋势。未来新方法的出现毫无疑问将对抗体结构的多样性提出更多要求，这将为诊断性抗体和生物制药的发展提供重大机遇。
蛋白质测序技术的进步，尤其是基于质谱的de novo蛋白质测序，为理解生物活动的原理和促进早期疾病诊断提供了重要工具。未来，这一技术可以用于表征整个蛋白质组的变异和修饰，通过理解个体间的差异，促进个性化诊断。设想从动物血清中直接测序多克隆抗体，将绕过单B细胞等筛选过程，缩短研发周期并减少成本。Rapid Novor（快序生物）凭借其深厚的技术积累，利用先进的蛋白质质谱测序技术，在2021年就已经实现了多克隆抗体序列的直接测序，并应用于山羊血清中多克隆抗体的测序。在将来随着质谱技术的持续改进和计算机技术在各个领域的广泛应用，相信这一技术将有广泛应用前景，进一步实现生物技术和信息技术在诊断抗体开发和应用中的有机融合（图1 A）。然而这种技术在减少开发周期和成本的同时，也一定程度影响了正向抗体开发的积极性。文中探讨了该技术可能对市场发展带来的影响（图1B），提出合理地利用蛋白质质谱测序技术，并结合研究人员在前人工作的基础上分析各种抗体信息，将计算抗体平台与其他技术结合起来，是实现抗体性能可持续突破的关键，并将为诊断抗体行业的健康发展模式铺平道路。
图1. 蛋白质测序技术在诊断抗体开发中的挑战和机遇
四、结语
诊断用单克隆抗体的发展是一个充满挑战与机遇的过程。我们需要不断突破技术瓶颈、优化产业结构、加强国际合作与交流，以推动这一领域的持续进步和创新发展。相信在不久的将来，我们将迎来更多高性能、高特异性的诊断用单克隆抗体产品问世，为医疗健康事业贡献更大的力量。
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参考文献
JingWang, Qitao Song, Tao Yang, et al. (2024). The challenges and breakthroughs in the development of diagnostic monoclonal antibodies. VIEW. DOI: 10.1002/VIW.20240017
