第十五章　放射免疫显像与放射免疫靶向治疗

在分子核医学与分子影像研究中，抗体研究一直占有重要地位，也是核医学分子影像研究最早、最广泛的领域。无论是放射免疫显像、放射免疫治疗，还是目前的肿瘤生物靶向治疗药物研究，大多都是建立在抗体研究的基础上。本章重点介绍与分子影像相关的抗体的基本概念、研究进展及其放射免疫显像与治疗的应用。

第一节　抗体的基本概念及研究进展

抗体（antibody，Ab）指机体的免疫系统在抗原刺激下，由B淋巴细胞增殖分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。主要分布在血清中，也分布于组织液及外分泌液中。在免疫血清的电泳分析中，大部分抗体活性存在于γ球蛋白区，故曾将此类蛋白质称为丙种（γ）球蛋白。抗体是机体免疫应答过程中产生的重要效应分子，且主要存在于体液中，故将抗体介导的免疫效应称为体液免疫（humoral immunity）。

1964年，世界卫生组织举行专门会议，将具有抗体活性或化学结构与抗体相关的球蛋白统称为免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig），如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白以及正常人天然存在的免疫球蛋白亚单位等。因而免疫球蛋白反映的是结构化学概念，而抗体反映的是生物学功能概念。所有抗体都是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都是抗体。

免疫球蛋白可分为两型：①分泌型（secreted Ig，SIg），主要存在于血液、组织液及外分泌液中，发挥各种免疫功能；②膜型（membrane Ig，mIg），即B细胞表面的抗原受体（BCR）。

从19世纪末至20世纪中叶，提出许多有关抗体生成的理论，其中澳大利亚科学家Burner于20世纪50年代末提出抗体生成的克隆选择学说，认为体内存在随机形成的多样性免疫细胞克隆，每一克隆的细胞均表达同一特异性受体；抗原进入机体后，与相应抗原受体结合，即选择表达特异性受体的免疫细胞与之反应，致该细胞发生克隆扩增，产生大量子代细胞，合成大量具有相同特异性的抗体。该学说被视为免疫学发展史上一个里程碑，不仅阐明了抗体产生机制，同时解释了抗原识别、免疫记忆、自身耐受以及自身免疫应答等重要的免疫生物学现象。有关一个细胞克隆产生一种特异性抗体的预见，于1975年被单克隆抗体技术所证实。

20世纪70年代中期，日本科学家利根川进在基因水平探讨了抗体多样性形成的机制，分析并证实了Ig基因结构，并因此荣获1987年诺贝尔生理学或医学奖。

一、免疫球蛋白分子结构

（一）免疫球蛋白的基本结构

目前对免疫球蛋白分子结构已有较清楚认识，本节以IgG为代表进行阐述。免疫球蛋白分子的基本结构是由两条相同的重链和两条相同的轻链借助二硫键连接而成的Y字形四肽链结构。该基本结构又称为免疫球蛋白的单体。

1.重链和轻链

免疫球蛋白重链（heavy chain，H）由450～550个氨基酸残基组成，分子量为50～75kD。重链有5种，分为μ、δ、γ、α和ε链，因此可将免疫球蛋白分为5类（class）或5个同种型（isotype），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。每类免疫球蛋白根据其铰链区氨基酸残基组成和二硫键数目、位置的不同，又可分为不同亚类（subclass）。

免疫球蛋白轻链（light chain，L）约由210个氨基酸残基组成，分子量为25kD。轻链有2种：κ链和λ链，据此可将免疫球蛋白分为κ和λ两型（type）。根据λ链恒定区个别氨基酸残基的差异，又可将λ分为四个亚型（subtype）。

2.可变区与恒定区

通过分析不同Ig重链和轻链氨基酸序列时发现，可变区位于多肽链氨基端（N端），占轻链约1/2或重链约1/4，此区域氨基酸排列顺序随抗体特异性不同而有所变化，称为可变区（variable region，V区）。重链和轻链除V区以外的部分，其氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量均较稳定，称为恒定区（constant region，C），位于多肽链羧基端（C端），分别占轻链约1/2或重链约3/4。

在重链和轻链V区（分别称为V_H和V_L），各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，这些区域称为高变区（hypervariable region，HVR）。高变区是Ig与抗原表位特异性结合的部位，它们与抗原表位在空间结构上互补，故又称为互补决定区（complementarity determining region，CDR）。免疫球蛋白的独特型决定基（idiotypic determinant）主要也在该区域（图15-1）。因此，Ig高变区、Ig的抗原结合部位和Ig独特型决定基这三个不同概念，实际上建立在同一结构基础上，即Ig分子可变区球形顶端凹陷的立体结构，亦称抗体的独特型标志。

重链和轻链的C区分别称为C_H和C_L，不同型Ig其C_L长度基本一致，但不同类Ig其C_H长度不一，可为C_H1～C_H3或C_H1～C_H4。同一种属个体，针对不同抗原所产生的同一类别Ig，其C区氨基酸组成和排列顺序较恒定，即免疫原性相同，但V区各异。

同一种属中，同一类别Ig恒定区氨基酸仅有少数可被取代、增加或缺如；但对不同类别Ig，恒定区的氨基酸组成和排列顺序差异很大。

3.结构域

Ig多肽链分子可折叠成由链内二硫键连接的若干球形结构域（domain），各由约110个氨基酸残基组成，每一结构域均有其独特功能。IgG、IgA、IgD重链有4个球形结构，分别为 V_H、C_H1、C_H2、C_H3；IgM 和 IgE 有 5个球形结构，即比IgG多一个C_H4。轻链则有V_L和C_L两个球形结构。以IgG为例，各结构域的功能为：①V_H和V_L是结合抗原的部位；②C_H1为遗传标志所在；③C_H2是补体结合位点，参与活化补体；④C_H3与细胞表面的Fc受体结合。

4.铰链区

在C_H1和C_H2之间，即重链的链间二硫键连接处附近，有一个可转动的铰链区（hinge region），由2～5个链间二硫键、C_H1尾部和C_H2头部的小段肽链构成。铰链区含较多脯氨酸残基，不易构成氢键，加之此区富含二硫键，阻碍螺旋结构形成，从而呈伸展状态，保持相当柔曲性。铰链区对蛋白酶敏感，易被水解。经蛋白酶处理的Ig，多在此区被切断。

铰链区功能：①当Ig与抗原结合时，该区可转动，能改变两个Y形臂之间的距离，以使Ig分子两个可变区的抗原结合部位尽量与不同距离的2个抗原表位（epitope）配合，起弹性和调节作用；②有利于Ig分子变构，暴露Ig的补体结合位点。

（二）免疫球蛋白的立体结构

X射线衍射晶体分析显示，各类Ig分子的折叠基本相似。Ig多肽链属β-片层（β-sheet）结构，其走向与分子结构长轴平行。相邻的β-片层为反向平行，形成两个β-片层的平面，两个β-片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，形成一“β桶状（β-barrel）”结构，或称β三明治（β-sandwich）结构；两层平行的β-片层间集中排列着疏水氨基酸，极性氨基酸残基在外侧。这种特殊的空间结构称为Ig折叠（fold）。目前已发现许多膜型和分泌型分子含这种独特的β桶状结构，此类分子称为免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily，IgSF）。Ig的Fab段由C_H、C_L和V_H、V_L四个功能区组成，在C区和V区间具有较大伸缩性，称为转折区（switch region），以使C区和V区间可有一定扭转。V_H和V_L的3条β-片层组成平面，构成与抗原结合的裂隙；C_H1和C_L、C_H2和C_H2、C_H3和C_H3之间是由4条β-片层组成的平面，从而使Ig具有稳定的空间构象。

（三）免疫球蛋白的其他成分和水解片段

1.Ig的其他成分

除轻链和重链组成的基本结构外，某些类别Ig还含J链和分泌片等辅助成分。

（1）连接链（joining chain，J链）：

由浆细胞合成，是一富含半胱氨酸的多肽链，其主要功能是以二硫键形式与Ig重链共价结合，将单体Ig分子连接为多聚体，并使之稳定。如IgM的5个单体由一条J链连接成为五聚体，2个单体IgA由J链连接成二聚体。IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。

（2）分泌片（secretory piece，SP）：

是分泌型 IgA分子上的一个辅助成分，为一种含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合IgA二聚体，使其成为分泌型IgA（SIgA），辅助SIgA经由黏膜上皮细胞转运，分泌至黏膜表面，发挥黏膜免疫效应。还具有保护SIgA铰链区免受蛋白水解酶降解的作用。

2.Ig的水解片段

一定条件下，Ig分子肽链的某些部分易被蛋白酶水解为各种片段，可用于研究Ig的基本结构和功能特点。

（1）木瓜蛋白酶水解片段：

应用木瓜蛋白酶（papain）可将IgG重链于链间二硫键近N端处切断，获得2个相同的抗原结合片段（fragment antigen binding，Fab）和1个可结晶片段（fragment crystallizable，Fc）。每一Fab段含一条完整轻链和部分重链（Fd段），是具有抗体活性的部分。Fc片段由两条重链C端的一半组成，包含C_H2、C_H3。Fc段不能与抗原结合，其具有各类Ig的抗原表位，也执行Ig的其他生物学活性。Ig所含的糖类亦位于Fc段。

（2）胃蛋白酶水解片段：

应用胃蛋白酶（pepsin）可将IgG重链于链间二硫键近C端切断，获得1个大片段 F（ab′）2 和若干小分子多肽碎片（pFc′），后者无生物活性。F（ab′）2由两个Fab及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位，故能形成凝集反应或沉淀反应。白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精制提纯的制剂可减少超敏反应发生，原因即在于去除了重链的Fc段。

二、抗体的异质性

抗体的异质性即Ig分子的不均一性，指抗体由多种多样的Ig分子所组成。抗体的异质性表现为：不同抗原表位刺激所产生的抗体分子，其结合抗原的特异性不同（即可变区有差异）；同一抗原表位刺激所产生的抗体分子，其结合抗原的特异性相同，但恒定区可不同（即重链类别和轻链型别有差异）。

（一）抗体可变区的异质性

自然界存在千变万化的抗原分子及抗原表位。外源性抗原包括蛋白质、多糖、脂类等，均具有十分复杂的分子结构，可含多种不同抗原表位。抗原刺激机体后，其所含的每一种表位均可选择表达相应BCR的B细胞，使其增殖、分化并产生针对该表位的特异性抗体。因此，天然抗原免疫动物后，机体可产生针对该抗原不同表位的多种抗体，所谓抗血清即异质性抗体的总和。针对不同抗原表位的Ig，其结构差异主要取决于抗体HVR区的高度异质性，此即抗体的多样性。

（二）抗体恒定区的异质性

Ig属蛋白质大分子，对不同种系动物或同一种系不同个体也具有免疫原性。决定Ig抗原特异性的某些表位位于Ig恒定区，由此造成抗体恒定区的异质性。根据Ig恒定区免疫原性的不同，可将Ig分为不同类、亚类和不同型、亚型。

1.类（class）及亚类（subclass）

同一种属所有个体内的Ig，根据其重链免疫原性不同，可分为μ、γ、α、δ和ε五类，所组成的Ig分别为IgM、IgG、IgA、IgD、IgE。不同类Ig免疫原性的差异是由重链恒定区氨基酸组成、排列顺序不同所决定。同一类Ig，根据其重链恒定区氨基酸组成的较小差异，以及二硫键位置、数目不同，又可分为不同亚类。如人类IgG有IgG₁、IgG₂、IgG₃和IgG₄四个亚类；IgA 有 IgA₁、IgA₂；IgM 有 IgM₁、IgM₂两个亚类；IgD和IgE尚未发现亚类。

2.型（type）及亚型（subtype）

同一种属所有个体内，根据各类Ig轻链恒定区抗原特异性差异，可分为κ和λ两型。同一天然Ig分子两条轻链的型别相同。同一个体内可存在分别带有κ或λ链的Ig分子，正常人血清中κ型和λ型Ig含量之比约为2∶1。根据恒定区个别氨基酸残基的差异，λ链可分为 λ₁、λ₂、λ₃和 λ₄四个亚型，κ 链未发现亚型。

上述Ig类、亚类、型、亚型的免疫原性差异，均由Ig恒定区的抗原表位决定。同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，称为同种型（isotype）。同一种属不同个体间IgC区也具有不同抗原特异性标志，此为同种异型（allotype）。

（三）抗体的独特型

1963年Oudin等用伤寒沙门菌免疫50只家兔，将其中一只家兔血清中分离的抗体（抗伤寒沙门菌）作为免疫原，免疫另一只正常家兔，并分离其血清而获得抗抗体，即独特型抗体。这种抗抗体只能与前述伤寒抗体起沉淀反应，不能与其余49只伤寒沙门菌免疫家兔的血清发生反应，也不能与其他抗原所免疫家兔的血清或正常家兔的血清发生反应。上述结果表明，这只家兔所产生的抗伤寒沙门菌抗体具有特殊的抗原决定簇，它既不同于其他个体（家兔）针对同一抗原（伤寒沙门菌）所产生抗体分子上具有的抗原决定簇，也不同于同一个体针对不同抗原所产生抗体分子上的抗原决定簇。Oudin将这种异于同种型和同种异型的抗原决定簇称为独特型（idiotype，Id），即每一B细胞克隆产生的Ig分子特有的抗原特异性标志。

决定Id的表位称为独特位（idiotope）。抗体分子每一Fab段均含5～6个独特位，均位于V区。本质上，独特型的差异主要由V_L和V_H高变区氨基酸序列不同所致。这种氨基酸序列差异也是抗体特异性的分子基础，不同特异性的抗体分子，其Id各异。独特位不仅存在于抗体分子中，也存在于B细胞和T细胞的抗原受体（BCR、TCR）上。Id可刺激异种、同种异体以及自体产生相应抗体，即抗独特型抗体（anti-idiotype antibody，AId）。

1.独特型和抗独特型抗体的类别

抗体可变区具有不同Id，可诱导产生不同AId。根据AId与Id血清学反应特点和Ab2的功能，可将AId分为若干类别。

（1）Ab2α：

可识别并结合抗体骨架区附近的独特型，其与抗体结合不影响抗体与相应抗原结合，属半抗原非抑制性Ab2。

（2）Ab2β：

可识别抗体上与抗原互补的表位，能完全抑制抗原与Id结合。其具有类似抗原的结构，可“模拟”抗原诱导机体产生针对原始抗原的特异性免疫应答，故被称为外源性抗原在机体免疫系统中的“内影像”（internal image）。Ab2β的特点为：①能与不同种属个体产生的相应抗体发生特异性反应；②能与类别不同、但具有相同特异性的抗体反应；③能与抗原竞争性结合抗体，两者存在竞争性抑制作用；④能诱导不同种属个体产生特异性免疫应答。

Ab2β的上述特性为受体蛋白纯化及其功能研究、蛋白质结构分析以及疫苗研制等开辟了新途径。

（3）Ab2γ：

能识别并结合抗体上与互补位相关及邻近的独特位，能抑制或部分抑制抗体与抗原结合，属半抗原抑制性Ab2，是参与免疫调节的Ab2主要类型，此类Ab2可用于自身免疫病的免疫抑制治疗。

（4）Ab2ε：

其可识别抗体骨架区附近的独特位，也可识别抗原的表位，又称双特异性抗体，与自身免疫病发生相关。

2.独特型及抗独特型网络

网络学说（network theory）在肯定克隆选择学说的基础上，强调免疫系统中各细胞克隆不是处于独立状态，而是通过自我识别、相互刺激和相互制约构成一个动态平衡的网络结构，而其物质基础是独特型和抗独特型。独特位具有自身免疫原性，体内存在能识别自身Id的淋巴细胞。机体接受外来抗原刺激时，能识别外来抗原的淋巴细胞克隆首先被激活，独特位数量增多，随后能识别某一个克隆独特位的第二个克隆被激活。依此类推还可有第三个、第四个……克隆被激活。由此构成相互作用的网络，通过这些克隆相互识别、相互刺激、相互制约、相互连锁，形成一个闭合型、多层次的级联网络。体内Id-AId组成的独特型网络在免疫调节中起重要作用。

3.独特型和抗独特型网络免疫调节

独特型网络的形成与抗体的双重性质密切相关：抗体既能通过抗原结合位点与抗原结合，也能借助其独特位刺激机体产生AId。机体接受抗原刺激后，针对该抗原的特异性淋巴细胞克隆增殖，产生大量抗体和表达特定独特型的BCR的淋巴细胞克隆，两者又可作为抗原，诱导AId（Ab2α和Ab2β）产生。作为负反馈因子，AId中的Ab2α可抑制抗体产生并调节抗原特异性淋巴细胞克隆的应答。

AId也能刺激免疫应答产生：Ab2β作为抗原内影像，可模拟抗原激活T、B细胞，使免疫系统持续处于“戒备”的致敏状态，从而保证机体能对入侵的病原微生物迅速产生应答，并能增强、放大抗原的免疫效应。

三、免疫球蛋白的生物合成与表达

（一）Ig的生物合成与组装

1.Ig的生物合成过程

Ig主要由脾、淋巴结和其他淋巴组织内的浆细胞所产生。浆细胞中控制Ig合成的基因通过转录和翻译，在核糖体上形成多肽链。轻链和重链分别在小核糖体和大核糖体上合成，然后进行装配。正常情况下，轻、重链合成处于平衡状态，从而保证两者按比例结合为完整Ig分子。恶性转化的浆细胞其重、轻链合成可出现比例失衡，最常见为轻链合成过量，如浆细胞瘤患者尿中出现大量均一的同型轻链（本-周蛋白）。

2.Ig的组装

Ig生物合成与组装经历4个阶段：①Ig基因转录并经剪接加工而移至粗面内质网核糖体，重链和轻链分别在大、小两种核糖体上合成；②粗面内质网是Ig装配的主要场所，重链和轻链在其中进行Ig四肽链装配；③装配完成的Ig被转运至滑面内质网，最终进入高尔基体，Ig经加工修饰并按顺序依次结合糖基，形成完整Ig分子。糖基化的Ig分子更易从胞内释出，并更易于与膜接触；④完整的Ig分子由高尔基体向细胞膜转运，可分泌至胞外成为游离抗体（即分泌型Ig），也可表达在胞膜表面成为B细胞抗原受体（即BCR）。

B细胞合成Ig存在两类排斥现象：①早期成熟阶段的B细胞仅表达Ig两个等位基因中的一个，即等位基因排斥（allelic exclusion）；②每个B细胞合成两型轻链（κ或λ链）中的一种，即轻链同种型排斥（light chain isotype exclusion）。

（二）免疫球蛋白的表达

1.处于不同分化阶段B细胞的Ig表达

祖B（pro-B）细胞不产生Ig，前B（pre-B）细胞仅合成胞质内μ链，但不表达功能性膜型IgM，不具备识别抗原和产生特异性应答的能力。在非成熟B细胞阶段，可合成κ及λ链，它们与μ链组装成IgM，表达于细胞表面，并与Igα及Igβ形成复合物。在该阶段，抗原刺激并不诱导细胞增殖及分化，相反可引起免疫失能或耐受，此种“负性选择”对免疫系统区别“自己”与“非己”具有重要意义。

B细胞一旦表达完整Ig并具有特异性识别能力后即迁出骨髓，进入血液及外周淋巴组织，此时共表达IgM及IgD，两者具有共同的V区及抗原特异性，此阶段细胞称为初始B细胞，可对抗原产生应答。成熟B细胞接受抗原刺激即成为活化的B细胞，后者增殖分化，其分泌型Ig逐渐增多，而表达膜型Ig逐渐减少。

2.膜型Ig与分泌型Ig的转变

Ig除以可溶性蛋白形式存在于体液中，还可以跨膜形式表达于B细胞表面，即膜表面Ig（mIg），这是B细胞最重要的表面标志。任一B细胞表达的mIg及合成、分泌的Ig具有相同特异性和类别，分子结构也基本相同，差别仅在于mIg C末端含跨膜区和胞内区，两型Ig共用同一基因。

3.B细胞活化后Ig重链C区转换

膜表面表达特异性BCR的初始B细胞与相应抗原作用，在其他辅助细胞及辅助因子参与下，可被激活并进一步成熟，增殖，分化为产生抗体的浆细胞或记忆细胞。在此抗体依赖性分化阶段，可发生Ig重链C区基因重排与转换。

Ig类别转换（class switch）又称同种型转换（isotype switch），是指Ig可变区不变，即结合抗原的特异性相同，但其重链类型（恒定区）发生改变。即B细胞接受抗原刺激后首先合成IgM，在某些因素影响下可转变为合成IgG、IgA或IgE。抗体类别转换主要由B细胞在分化过程中C_H基因节段发生重排所致。经重排后的基因产物其V区不变，仅重链C区转换，因此，Ig的类别和亚类发生改变，而识别抗原的特异性不变。抗体类别转换无需明显诱因即可自发产生。

类别转换是Ig重链所特有。C_H基因含多个外显子，编码相应的结构区，外显子间的间隔序列在RNA转录时通过剪拼机制而被删除。重链C区基因转换发生在C_H基因编码序列5′端一段内部重复序列（internally repetitive DNA sequences）上，此序列称为S序列或S区（switch region），分别命名为 Sμ、Sγ、Sα、Sε。重链 C 基因转换乃通过S序列而进行，使得任一C区基因均可与VDJ单位连接。

DNA片段重排时，中间间隔的C区DNA被剪切，使新C区与原有V区基因（VH-DJH）结合，转录新的Ig重链。B细胞分化时，1个VDJH基因先与染色体上同一等位基因Cμ结合，开始表达Cμ/Cδ。随后同一VDJH基因与不同C_H基因重排，表达不同类别C区。

有关Ig类别转换的机制目前尚不完全清楚，可能存在DNA水平重组及RNA水平的类别转换。

T细胞对B细胞Ig重链基因转换有重要影响。Th细胞表面CD40L与B细胞表面CD40结合，可启动和促进重链类别转换。例如，人类T细胞CD40L基因突变时，重链类别转换受阻，导致X连锁高IgM综合征，血清中IgM量高，缺乏IgG、IgA、IgE。T细胞分泌的多种细胞因子，亦可调节Ig类别转换。例如，IL-4可促进IgM转换为IgE；转化生长因子-β（TGF-β）可促进IgG转换为IgA。目前认为，某些细胞因子有类似转换因子的作用，可选择性诱导重链C基因活化，从而发生重组。IFN-γ则能抑制IL-4促进IgE转换的作用，因为IFN-γ可使Th细胞CD40L和B细胞CD23（FcεRⅡ）表达降低。

另外，Ig表达存在等位基因排除现象（如前述）（表15-1）。

（三）免疫球蛋白的代谢

Ig代谢特征为：①IgG半寿期最长（23天），转化率最低（4%～10%/12小时），但IgG₃半寿期仅天，IgA为5～6天，IgM为5～10天；②多数Ig均匀分布于血管内、外环境中，但IgM、IgD和含量较低的IgG₃主要分布于血管内；③IgA₁合成率［24mg/（kg·d）］与IgG₁［25mg/（kg·d）］相近，但血清IgA₁浓度仅为IgG₁的1/3，因为IgA1转化率（24%/d）是IgG₁的3倍；④IgE转化率最高（74%），半寿期最短（2～4天），合成率最低［2μg/（kg·d）］。

IgG分解代谢受循环IgG水平影响，其机制为：IgG高浓度时，吞饮泡内多数IgG分子由于不能与泡内相应受体结合而被降解，导致高分解代谢率。

B细胞接受抗原刺激发生增殖、分化的过程中，最初几代仅合成IgM抗体。若有足够抗原存在，细胞继续增殖分化，最后几代形成的浆细胞可合成IgG、IgA、IgD和IgE类抗体。但就单个浆细胞而言，仅能产生一种Ig，且仅能形成含一种类型重链和轻链的Ig。

四、免疫球蛋白的生物学功能与特性

（一）免疫球蛋白的主要生物学功能

1.Ig V区的功能

（1）特异性识别、结合抗原：

V区CDR在抗原特异性识别和结合中起决定性作用。由于Ig可为单体、二聚体和五聚体，故其结合抗原表位的数目不同。Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价。Ig V区与抗原结合后，Fc段变构，从而发挥其他生物学活性，如调理作用、激活补体等。V区本身可中和毒素、阻断病原体入侵。

（2）免疫调节：

位于可变区的独特型可诱导自身产生抗独特型抗体，两者组成复杂的独特型网络调节（见前述），参与免疫调节。

（3）超抗体活性：

已发现，某些Ig除可与特异性抗原结合外，还具有化学酶解作用或催化作用、能与核苷酸结合、自身聚合作用、能与超抗原（SAg）结合的能力，这些抗体被统称为超抗体（superantibody），其可在抗原结合部位以外的区域（多位于Ig V区骨架残基处）与多种配体结合，从而发挥多种功能。超抗体活性可能参与自身免疫病和抗感染免疫，具有重要生物学意义。

2.免疫球蛋白C区的功能

（1）激活补体：

IgG_1～3和 IgM 与相应抗原结合后，构型改变而使其C_H2/C_H3功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经典途径。IgG₁、IgG₃和IgM通过经典途径激活补体的能力最强，IgG₂虽有激活作用，但作用较弱。IgG₄、IgA和IgE不能通过经典途径激活补体，但其凝聚物可激活补体旁路途径。

（2）与细胞表面Fc受体结合：

Ig Fc段可与多种细胞（如巨噬细胞、淋巴细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、中性粒细胞和血小板等）表面的Fc受体结合。Ig与Fc受体的结合部位因Ig类别而异：IgG的C_H3功能区与巨噬细胞Fc受体结合；IgE的C_H4区与嗜碱性粒细胞Fc受体结合。不同类别Ig可与不同细胞结合，产生不同效应。

1）IgE的Fc段：

可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面IgE Fc受体（FcεR）高亲和力结合。这种结合往往发生在IgE尚未与抗原分子结合前。已与细胞结合的IgE一旦与特异性抗原结合，即触发这些细胞脱颗粒而导致Ⅰ型超敏反应，如哮喘等。

2）IgG的Fc段：

能与吞噬细胞、NK细胞、B细胞表面Fc受体结合，分别介导调理作用、抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）、胞饮抗原等。

（3）通过胎盘：

IgG是唯一能从母体通过胎盘转移到胎儿体内的Ig。正常胎儿仅合成微量IgG，其抗感染免疫主要依赖由母体转移来的IgG。已证实，胎盘母体一侧滋养层细胞能摄取各类血浆Ig，但其吞饮泡内仅含FcγR。与FcγR结合的IgG得以避免被酶分解，进而通过细胞外排作用，分泌至胎盘的胎儿一侧，进入胎儿循环。

（二）各类免疫球蛋白的特性和作用

1.IgG

IgG是再次体液免疫应答产生的主要Ig，多为单体，少量IgG以多聚体形式存在。IgG主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，体内含量高、分布广，且较其他Ig更易透过毛细血管壁弥散至组织间隙，发挥重要的抗感染、中和毒素及调理作用。IgG分布于全身所有组织及体液（包括脑脊液），在血浆和组织液中约各占50%。IgG是唯一能通过胎盘的Ig，对新生儿抗感染起重要作用。

IgG的Fc段可与多种细胞表面FcγR结合，发挥调理作用及ADCC效应。某些亚类IgG的Fc段可固定于皮肤，引发Ⅰ型超敏反应，还能与葡萄球菌胞壁的A蛋白（staphlococcus protein A，SPA）结合。

多数抗菌性、抗病毒性抗体属IgG类，某些自身抗体（如SLE患者的抗核抗体、抗甲状腺球蛋白抗体）、引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体、可促进肿瘤生长的封闭性抗体等均属IgG。正常人血清中的IgG有4个亚类，其生物学特征不尽相同。

2.IgM

IgM是初次体液免疫应答早期阶段产生的主要Ig。IgM不嗜细胞，但可结合补体。IgM主要产生于脾脏和淋巴结，主要分布于血液中，抗全身感染的作用较强。

IgM属五聚体，是5类Ig中分子量最大者，又称巨球蛋白。IgM可被二巯基乙醇分解而失去凝集活性，可借此与IgG或其他Ig相区别。理论上，IgM的抗原结合价为10价，但与大分子抗原结合时，由于受空间结构限制，实际仅为5价。IgM有较多结合价，属高效能抗微生物抗体，其杀菌、溶菌、溶血、促吞噬以及凝集作用比IgG强。IgM可中和毒素和病毒，人体缺乏IgM可能发生致死性败血症。IgM在感染早期即已产生，检测IgM水平可用于传染病早期诊断。IgM是在个体发育过程中最早出现的抗体，胚胎晚期已能合成。新生儿脐带血中若IgM水平升高，表示曾有宫内感染。IgM可激活补体经典途径，亦为引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体。Waldenstrom巨球蛋白血症、SLE等患者血清中有较高浓度SIgM，类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗体等均为IgM。

3.IgA

（1）血清型IgA：

主要由肠系膜淋巴组织的浆细胞产生，多为单体，具有抗菌、抗毒、抗病毒作用。血清IgA具多种抗体活性，如同种血凝素、抗胰岛素、抗白喉毒素、抗脊髓灰质炎病毒抗体等。有人认为IgA与组织抗原具有特殊亲和力，可消除循环中的此类抗原，防止后者所致的炎症或自身免疫应答。体内IgA缺乏，可伴有抗甲状腺球蛋白、肾上腺组织、DNA等自身抗体水平升高。

（2）分泌型 IgA（secretory IgA，SIgA）：

由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处黏膜固有层中浆细胞所产生，其在浆细胞内已由J链连接成双聚体，通过黏膜或浆膜上皮细胞向外分泌时，与上皮细胞所产生分泌片连接成完整的SIgA，释放到分泌液中，与上皮细胞紧密黏合，分布于黏膜或浆膜表面。

SIgA参与机体局部免疫，在呼吸道、消化道黏膜防御机制中发挥重要作用。幼儿易患呼吸道或消化道感染或老年性支气管炎均可能与SIgA合成降低有关。外分泌液中SIgA含量多，且不易被一般蛋白酶破坏，故成为机体抗感染、抗过敏的重要免疫“屏障”。

IgA具有如下免疫学效应：

1）阻抑黏附：

SIgA可阻止病原微生物黏附于黏膜上皮细胞，其机制是：①使病原微生物发生凝集，因丧失活动能力而不能黏附于黏膜上皮细胞；②与微生物结合，阻断微生物表面的特异结合点，使之丧失黏附能力；③与病原微生物结合，可刺激呼吸道、消化道等黏膜中的杯状细胞分泌大量黏液，“冲洗”黏膜上皮，妨碍微生物黏附。

2）溶解细菌：

两类IgA均无直接杀菌作用，但可与溶菌酶、补体共同介导细菌溶解。

3）介导ADCC效应：

小肠淋巴细胞表达IgA的FcR，可通过IgA所介导ADCC效应损伤上皮细胞。

4）中和病毒：

存在于呼吸道、消化道黏膜部位的特异性SIgA，其无需补体参与即能中和局部病毒。另外，SIgA覆盖于病毒表面，使其不能吸附于易感细胞上。

5）中和毒素：

抗霍乱弧菌和大肠埃希菌肠毒素的SIgA能中和相应肠毒素的毒性作用。

6）免疫排除作用：

对由食物或空气进入体内的某些抗原物质具有封闭作用，使这些抗原游离于分泌物，易被排除，或使抗原物质限制于黏膜表面，不致进入机体，从而避免超敏反应发生。

4.IgD

迄今对IgD功能知之不多，其生物学特征是：不稳定，易被胰酶水解；不能激活补体经典途径，但凝聚的IgD Fc碎片在高浓度时能激活补体旁路途径。

血清IgD功能尚不清楚。有报道IgD可能与某些超敏反应有关，如抗青霉素和牛奶过敏性抗体以及SLE、类风湿性关节炎、甲状腺炎等自身免疫病中的自身抗体，有属IgD者。IgD是B细胞的重要表面标志：幼稚B细胞分化过程中，表面先出现mIgM，后出现mIgD；B细胞若仅表达mIgM，接受抗原刺激后易致耐受性，若同时表达mIgM与mIgD，则受抗原刺激后可被激活。

5.IgE

IgE又称反应素或亲细胞抗体。正常人血清中含量极微，且含量较稳定，一般借助放免分析法才能测出。超敏反应性疾病患者血清IgE水平波动很大。在鼻液、支气管分泌液、乳汁及尿液中可检出IgE，其水平与血清IgE相似。某些寄生虫病、某些真菌和金黄色葡萄球菌感染后，可诱导IgE大量产生。某些肝病和骨髓瘤时，IgE含量也异常升高。IgE由呼吸道和消化道黏膜固有层中浆细胞产生，分布于这些部位的黏膜组织、外分泌液和血流内。

IgE为单体，其重链含4个功能区。IgE耐热性差，56℃ 4小时即失去结合能力。IgE易与皮肤组织、肥大细胞、血液中的嗜碱性粒细胞和血管内皮细胞结合。FcεR还可表达于B细胞和部分T细胞、巨噬细胞表面，这在调节IgE抗体产生和防御感染中可能起重要作用。肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的FcεR为FcεRⅠ，在B细胞和T细胞表面者为FcεRⅡ。

IgE是引发Ⅰ型超敏反应的主要抗体。人免疫球蛋白的主要理化性质和生物学功能见表15-2。

五、免疫球蛋白基因超家族

（一）免疫球蛋白超家族的组成

自从Ig的分子结构及基因特征被阐明后，陆续发现许多与Ig结构相似、遗传基因同源的蛋白分子，它们主要以膜蛋白形式存在于细胞表面，有识别及传递信号的功能，遂将此类蛋白统称为免疫球蛋白超家族（Ig superfamily，IgSF），将其编码基因称为免疫球蛋白基因超家族。IgSF成员种类繁多，分布广泛，主要IgSF成员见表15-3。

多数IgSF主要分布于各类血细胞表面。此外，各种上皮细胞、血管内皮细胞、神经细胞及神经髓鞘表面，亦各表达其特有的IgSF。某些IgSF成员的功能单位为单一肽链，有的由同源或异源肽链构成二聚体或多聚体，有的还以不同方式连接一至数条附属肽链，组成复合体，共同完成接受刺激、传递信息、激活细胞的功能。

（二）免疫球蛋白超家族分子的结构特点

典型的IgSF膜蛋白由三部分组成：①胞外区，有识别功能，可选择性接受微环境的刺激信号；②跨膜区，由疏水性氨基酸组成，将IgSF分子锚着于胞膜脂质双层中；③胞内区，其肽段主要传递胞外区输入细胞内的信号，引起细胞内代谢改变，发挥细胞各自的功能。IgSF中不同成员的胞外区长短不一，可含一个或数个Ig样结构域。每个V区或C区外形相似，均由90～110个氨基酸残基组成，其肽链经数次β折叠形成两个片层的立体结构，并由链内半胱氨酸形成双硫键，连接两个片层，以稳定球形立体结构，此与Igλ型轻链结构极相似。

与典型Ig比较，某些IgSF成员的功能区已发生变异，表现为：丢失某段氨基酸序列，失去双硫键的连接，失去形成环形结构的能力。IgSF成员的跨膜区及胞内区变化很大：某些成员跨膜区完善，能将IgSF成员锚着在胞膜上；某些能以盐桥形式与附属蛋白稳定连接，形成功能完整的复合体型膜蛋白结构；某些IgSF成员仅与胞膜呈松散联络，并易从膜上脱落，以可溶性状态游离于体液中；某些成员无胞内区，或胞内区肽链很短，仅含3个氨基酸；某些成员的胞内区肽链很长，达700余氨基酸残基，结构复杂，或具有酶活性。

（三）免疫球蛋白超家族的生物学功能

IgSF成员种类繁多，功能各异，其主要参与细胞间相互识别和相互作用：①识别并提呈抗原，引发特异性免疫应答；②接受细胞因子刺激，调节免疫细胞分化、增殖、合成与分泌；③与其他细胞膜表面分子结合，介导细胞间相互黏附，参与免疫细胞激活、分化与选择、移行、归巢与定居；④参与免疫球蛋白转运与分泌。

IgSF基因缺陷与突变可导致免疫功能紊乱，引发免疫相关性疾病。

六、人工制备抗体

抗体在疾病诊断、治疗和防治中发挥重要作用，人工制备抗体是大量获得抗体的重要途径。

（一）多克隆抗体

早期人工制备抗体的方法主要是以相应抗原免疫动物，获得抗血清。由于天然抗原具高度异质性，常含多种不同的抗原表位，同时抗血清也未经免疫纯化，故传统上通过该方法获得的免疫动物血清或抗血清是多种抗体的混合物，称为多克隆抗体（polyclonal antibody），由多株B细胞及其子代在多种抗原表位刺激下所产生。此外，多克隆抗体还可来源于恢复期患者血清或免疫接种人群。

多克隆抗体是机体发挥特异性体液免疫效应的关键分子，具有中和抗原、免疫调理和介导ADCC、CDC等重要作用。多克隆抗体来源广泛，经多年实践，用于制备抗血清的动物由早期的小鼠、大鼠、兔、羊等小动物发展到马等大动物，制备容易；但表位特异性不高，易发生交叉反应，也不易大规模制备。

（二）单克隆抗体

1975年，Kohler和Milstein建立了体外细胞融合技术，其原理是：将可产生特异性抗体但短寿的浆细胞（免疫小鼠脾细胞）与不能产生特异性抗体但长寿的恶性浆细胞瘤细胞在体外融合，由此形成的杂交瘤细胞（hybridoma）既保存了恶性浆细胞瘤细胞无限繁殖、大量扩增的特点，又继承了免疫B细胞可合成和分泌特异性抗体的能力；同时由于每个杂交瘤细胞由一个B细胞融合而成，而每个B细胞克隆仅识别一种抗原表位，故经筛选和克隆化的杂交瘤细胞仅能合成及分泌一种同源抗体。这种高度均一、单一表位特异性的抗体被称为单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）。

单克隆抗体结构和组成高度均一，抗原特异性及同种型一致，效价高，少或无血清反应，易于体外大量制备和纯化，被广泛应用于疾病的防治和诊断、肿瘤体内定位、靶向药物的制备、防止移植物的排斥反应、新型疫苗的研制等。如：用于检测各种抗原和活性物质，包括肿瘤抗原、细胞表面抗原及受体、激素、神经递质以及细胞因子等；mAb与抗癌药物、毒素或放射性物质偶联，用于肿瘤的体内显像、定位诊断和治疗等。

鼠源性mAb对人是异种抗原，在人体内反复应用可能诱导人体产生人抗鼠抗体（human antimurine antibody，HAMA）并引发超敏反应，严重限制了其在人体内的应用。

近年来，由于人骨髓瘤细胞系的成功建立，人-人杂交瘤技术获得重大突破。人骨髓瘤细胞与人B细胞融合后形成的人-人杂交瘤细胞能稳定高产地分泌全人源性抗体（human antibody），使得人源性抗体的大规模制备、免疫组学和抗体组学的研究成为可能，并在疾病的治疗中发挥巨大作用。

（三）基因工程抗体

随DNA重组技术发展，基因工程抗体成为关注的热点。基因工程抗体（genetic engineering antibody）又称重组抗体，其原理为：借助DNA重组和蛋白质工程技术，按人们意愿在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成新型抗体分子。基因工程抗体保留了天然抗体的特异性和主要生物学活性，但去除或减少了无关结构，并赋予抗体分子以新的生物学活性，故比天然抗体具有更广泛应用前景。迄今已成功构建多种基因工程抗体。

1.改造鼠源性抗体

（1）人 -鼠嵌合抗体（chimeric Ab）：

抗体分子的抗原结合特异性由V区决定，而作为异源蛋白诱发人抗小鼠抗体反应的主要是抗体C区。将小鼠mAb C区用人源抗体C区代替重组而成的人-鼠嵌合抗体，既保留了鼠源mAb的特异性、亲和力，又能显著减少其对人体的免疫原性，同时还可对抗体进行不同亚类转换，从而产生特异性相同、但可介导不同效应的抗体分子。例如，将细胞毒性较弱的IgG_2b转换成细胞毒性较强的IgG₁和IgG₃，从而增强抗体免疫治疗的效应。

（2）人源化抗体（humanized Ab）：

抗体V区的CDR是抗体识别和结合抗原的区域，直接决定抗体的特异性。为进一步减少嵌合抗体的鼠源性成分，减弱人抗鼠抗体产生，可改造嵌合抗体中的鼠源性V区结构。CDR移植技术用鼠源性mAb V区中CDR序列取代人源抗体相应CDR序列，重组获得既具有鼠源性mAb抗原结合特异性，同时减少其异源性CDR移植抗体（CDR-grafted Ab），即人源化抗体。

人源化抗体分子中异源性蛋白质的含量较低，且在将鼠源性CDR或抗原结合位点移植至人FR的过程中丢失了某些Id结构，后者可能即是诱导HAMA产生的抗原表位，故人源化抗体的免疫原性比嵌合抗体显著减弱，但同时其抗原亲和力也减弱。

（3）小分子抗体（minimolecular Ab）：

指由 Fab和Fv组成的抗体片段，优点为：仅含V区结构，免疫原性较弱；分子量小，易通过血管壁，可有效克服肿瘤灶组织对抗体的生理阻抗；无Fc段，不与非靶细胞的FcR结合，易渗透至病灶局部，用于体内肿瘤定位成像时，本底低、图像清晰，并有利于作为导向药物的载体。局限性为：与靶细胞表面抗原的结合力较弱，半寿期短，易从血液中被清除，从而影响到达肿瘤局部的抗体浓度。小分子抗体包括如下几类：

1）Fab片段：

Fab片段由重链V_H加C_H1及完整的轻链构成，大小为完整抗体的1/3。Fab穿透实体瘤的能力很强，且在体内有较高的靶/非靶比。

2）F_V片段：

由V_H和V_L组成，是抗体的抗原结合部位，分子量仅为完整分子的1/6。其分子小，免疫原性弱，对实体瘤的穿透力强，可作为载体与药物、放射性核素、毒素等结合，用于肿瘤的诊断和治疗；用于细胞内免疫，可看作是基因治疗的一种方案。

3）单链抗体（single chain Fv，ScFv）：

由 1 条单一肽链按V_H-Linker-V_L或V_L-Linker-V_H的顺序所组成，大小仅为完整抗体分子的1/6，是抗体与抗原结合的最小单位。其制备流程较简单，易进行分子改造，ScFv基因片段还可与某些酶基因或毒素蛋白基因重组，用于产生酶联抗体或重组免疫毒素。

4）双特异性抗体（bispecific Ab，BsAb）：

天然抗体为对称结构，含两个抗原结合位点，但仅针对同一种特异性抗原。双特异性抗体是含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体，由两种不同特异性抗体的V区配对构成。BsAb能在靶细胞和功能分子（细胞）之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，是当前抗体研究的热点。除基因工程抗体制备法外，还可用化学偶联法、杂交—杂交瘤法制备。

5）双价小分子抗体（diabody）：

将 ScFv 中两个V区之间的接头（linker）缩短，使两分子间V_H和V_L配对形成双价小分子抗体，diabody有两个抗原结合位点，结合性能优于单价分子。如将两种不同特异性抗体V区基因交叉配对，则可得到双特异性diabody。

6）最小识别单位（minimal recognition units，MRU）：

为单个CDR构成的小分子抗体，分子量约为完整抗体的1%，也具有与抗原结合的能力，但亲和力极低，实际应用受限。

7）微抗体（minibody）：

在ScFv的一端加1个双聚化结构，可构建不同类型的双价或双特异性小分子抗体。

8）多价抗体：

指通过寡聚化结构域介导形成的具有多个抗原结合位点的抗体。如通过修饰的亮氨酸拉链（leucine zipper）结构使两个ScFv分子形成二聚体，该抗体具有较高的亲和力和稳定性；利用链亲和素构建的多价抗体，亲和力增高，在体外检测中有良好应用前景，但由于具有较强的外源性，此类多价抗体在体内应用较局限；利用人p53四聚化功能域将ScFv自动装配成的四价抗体，抗原结合力明显高；利用子宫球蛋白构建的四价抗体，具有较高的稳定性和溶解度等。

2.重链抗体（heavy chain antibody，hcAb）

是从骆驼科动物和鲨鱼的血清中分离出的一种抗体。hcAb只包含一个重链可变区（variable domain of heavy chain of hcAb，VHH）和两个常规的C_H2与C_H3区。单独克隆并表达出来的VHH区仍具有很好的结构稳定性与抗原结合活性，是目前己知的可结合抗原的最小单位，体积约为传统抗体的1/10，所以VHH也被称为纳米抗体（nanobody）或单域抗体（single domain antibody，sdAb）。纳米抗体特点为：可溶性高，吸收好，表达容易；内部含有多个二硫键，故稳定性好，可常温放置；与人类重链基因有80%～90%同源性，故人源化简单。目前已经有两种纳米抗体类药物处于二期临床。纳米抗体的出现为基因工程抗体分子的构建提供了一个新方法。

3.噬菌体抗体（phage antibody）

是将克隆的人抗体V区基因与一种丝状噬菌体DNA上的基因Ⅲ或基因Ⅷ精确连接，转染细菌后在其膜表面表达Fab段（或单链抗体）-噬菌体外壳蛋白（基因Ⅲ或Ⅷ产物）的融合蛋白。

在该技术中，噬菌体相当于一个人B细胞克隆，将B细胞全套（repertoire）可变区基因克隆出来与噬菌体DNA相连，导入细菌体内使之表达，可制备人全套抗体，称为噬菌体抗体库。通过用不同抗原进行筛选，可获得携带特异抗体基因的克隆，从而大量制备相应的特异性抗体。

此外，抗体库技术还有助于在基因水平研究免疫应答过程及自身免疫病的机制。

4.胞内抗体（intrabody）

指借助基因工程手段，获得仅在细胞内表达并仅作用于胞内靶分子的抗体或其片段，多为ScFv。其原理为：通过在其N端连接定位信号肽，引导ScFv进入特定细胞部位；通过在C端连接滞留信号肽，使ScFv滞留在该细胞内部位。

胞内抗体可特异性作用于胞内靶分子，从而发挥特定的生物学效应。例如：在胞内表达针对HIVgp120的胞内抗体，使gp120滞留于胞内，前体蛋白被水解，阻止其向细胞表面转移，从而减弱gp120介导的细胞感染效应。

5.产生嵌合抗体的小鼠和产生人抗体的小鼠

通过转基因、基因缺失及杂交和选择等一系列过程，获得双转染基因（人H、κ链基因）的纯合小鼠。其脾、淋巴结、骨髓中的B细胞可表达人Ig。

转基因小鼠的Ig基因被人Ig基因所取代，其产生的抗体属人源，在人体内应用不激发免疫应答。建立转基因小鼠的前提是人的Ig基因片段在小鼠体内进行重排和表达，在抗原刺激后这些片段可被选择、表达并活化B细胞而分泌人抗体。

转基因小鼠的不足之处在于转移的基因片段较小。为此，已研制成功异种小鼠（XenoMouse）模型，其原理为：利用YAC将小鼠的IgH和Igκ位点用人的相应部分代替，产生基因工程化小鼠；该小鼠自身的Ig位点被失活，而转入的人Ig基因携带大多数人的可变区位点，故可经历从IgM到IgH的类别转换；同时，把数量众多的人V区位点转至YAC，可促进大量B细胞群成熟，产生广泛而多样的初次免疫位点。XenoMouse免疫系统可将人抗原识别为异源性，引发对人抗原较强的体液免疫应答，所产生抗体的亲和力高并可重复使用。

6.基因工程抗体衍生技术

（1）抗体的抗原化技术：

天然抗原结构复杂且纯化困难，而人工制备的肽段存在免疫原性弱、结合力弱和结构稳定性差等诸多缺陷，从而限制对抗原的研究和应用。借助构建人源化抗体的技术，以抗体V区作为分子载体而表达多肽或外源性抗原表位，即为抗原化抗体（antigenized antibody，AgAb）。

AgAb制备原理为：将编码抗原表位的核苷酸片段插入重链CDR3序列中进行表达，产生具有天然抗原表位构象和免疫原性的新型抗体。AgAb的优点为：①能在IgV区的三维折叠结构内表达寡肽，使肽获得与相应天然蛋白相似的稳定构象，从而增强其诱导机体对天然蛋白抗原产生应答的能力；②使免疫应答局限于抗原或受体所选定的部位，此种聚焦效应可排除对抗原功能无关部分的不良应答，并可防止产生针对相邻区域的抗体，从而避免后者对空间构象的阻碍。

通过表达外源性蛋白肽（如NP、RGD等）和自身蛋白分子（如CD4），AgAb可在免疫应答的不同阶段发挥作用，故在疾病的免疫防治上具有广阔应用前景。作为一种理想的疫苗，AgAb可诱导构象依赖性抗体以攻击病原体、中和毒素，或阻断异常的免疫应答。

（2）抗体融合蛋白和免疫毒素：

将编码抗原结合部位的基因片段（如Fab或Fv段）与毒素或酶的基因融合，可将特定的生物活性物质导向特定组织部位。

1）重组抗体融合蛋白：

基因工程抗体分子不仅局限于改造抗原结合位点，且可改造抗体C区。抗体融合蛋白主要有Fc融合蛋白（Fc fusion protein）和抗原结合融合蛋白（antigen binding fusion protein）两类。

2）重组免疫毒素（immunotoxin）：

借助 DNA重组技术连接编码抗体和毒素的基因，可构建重组免疫毒素，其组合类型包括ScFv/毒素、ScFv/细胞因子或细胞因子/毒素等。其优点为：导向性能高；体内稳定性较好；易穿透肿瘤；体内使用安全。

（3）催化抗体（catalytic antibody）或抗体酶（abzyme）：

其原理为：以酶促反应过渡态中间体的结构类似物为抗原，通过免疫应答而获得的抗体具有催化活性。抗体酶的本质是免疫球蛋白，其可变区具有酶的属性，故也称为催化抗体。催化抗体可被视为一种模拟酶，与天然酶相比，它更能按照人们意愿和目的发挥对底物的催化功能，甚至能“创造”出生物体内天然不存在的催化功能。

催化抗体的特点在于将酶的催化特性与抗体本身特性有机结合，优点为：可特异性、立体选择性、高亲和性地与底物可逆性结合，加速催化特定反应；具有酶所难以比拟的高度多样性；可操作性强。催化抗体的出现，为开发新型生物催化剂提供了新的可能，临床上可用于某些代谢性疾病（如尿酸症等）的替代疗法、肿瘤的前体药物治疗等。

第二节　放射免疫显像与放射免疫靶向治疗

1953年，Pressman用¹³¹I标记抗鼠骨肉瘤抗体，并证明了放射性标记抗体在骨肉瘤组织内的浓聚，这一开创性工作启动了放射免疫显像（radioimmunoimaging，RII）和放射免疫治疗（radio-immunotherapy，RIT）的研究。直到20世纪70年代中期，Kohler和Milstein建立了单克隆抗体（monoclonalantibody，McAb）制备技术，才使这一领域的研究取得巨大的进展，Kohler和Milstein因此获得1984年的诺贝尔奖。尽管如此，直到最近数年，放射免疫显像与治疗才逐渐走向临床。但是，随着分子显像不断发展，特别是¹⁸F- FDG PET显像的出现，使RII的研究与应用发展减慢，而RIT的研究与临床应用却取得了较大进展。迄今为止，放射性免疫显像与治疗研究主要集中在肿瘤的诊断和治疗领域。因此，本章节中主要介绍放射免疫显像与治疗在肿瘤中的应用。

一、放射免疫显像与治疗的原理

RII与RIT是用放射性核素标记肿瘤相关抗原的特异性抗体，通过静脉或其他途径注入体内，这种携带放射性核素的特异性抗体与肿瘤细胞表面相关抗原进行特异性结合，使肿瘤内浓聚大量放射性核素，通过体外显像可对肿瘤病灶进行定位和定性诊断，通过放射性核素衰变过程中发射射线的辐照作用破坏或干扰肿瘤细胞的结构或功能，起到抑制、杀伤或杀死肿瘤细胞的作用。

RII与RIT主要的不同之处在于使用的放射性核素类型不同，RII使用的放射性核素通常是短半衰期、发射γ光子或正电子的放射性核素，对患者的辐射剂量很小，而RIT使用的放射性核素是能释放α、β粒子的放射性核素，通常半衰期较长，能量较高，注射剂量也较RII高，辐射剂量也较大。目前使用的有些核素既发射γ射线可用于显像，同时也发射β射线可用于治疗，用于诊疗一体化，如¹⁷⁷Lu、¹³¹I等。

二、放射免疫显像与治疗的主要技术及进展

RII及RIT的基础是标记抗体能选择性地浓聚于肿瘤部位，肿瘤部位浓聚标记抗体的高低取决于很多因素，其中主要的有：①肿瘤抗原的特异性程度；②相应抗体的特性，即抗体与肿瘤抗原结合的特异性和亲和力以及抗体在体内的分布、非特异性结合、代谢等；③标记同位素的性质和标记技术，要求标记方法简单，标记率高，标记物稳定，对患者的毒副作用低；④显像设备的灵敏性和清晰程度。在这些因素中，抗体的特性是决定放射免疫显像与治疗的关键。

（一）单克隆抗体问世及研究进展

抗体是机体对进入体内的外来免疫原性物质反应产生的免疫球蛋白。所有的抗体都是由两条重链（heavy chain）和两条轻链（light chain）组成。重链之间，重链与轻链之间由二硫键相连，形成Y字形结构。抗体与抗原产生结合反应的部位称为互补决定区（complementary determinant region，CDR）。早期使用的抗体为多克隆抗体，是用具有免疫原性的抗原免疫动物获得，特异性和亲和力都较差。1975年Kǒhler和Milstein首次成功地应用淋巴细胞杂交瘤技术，将绵羊红细胞预先免疫的小鼠脾细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，产生一杂交体，经过筛选、反复单个细胞培养等步骤，获得可在体外长期繁殖的杂交瘤细胞。又因经多次筛选和克隆化，获得分泌针对单一抗原决定簇抗体的单克隆细胞系，所以也称“单克隆抗体技术”。一个杂交瘤细胞产生一个克隆，由其产生的抗体为McAb。

McAb具有以下优点：是同一类或亚类免疫球蛋白（Ig），化学组成均一；只针对一种抗原决定簇，特异性强；与抗原亲和性强；无批间差异和可大批量生产等。

McAb技术的问世是免疫学的重大突破，被誉为免疫学中的一场革命，它与DNA分子重组技术并列为近代生物学发展的两项重要成就，Kǒhler和Milstein也因此荣获1984年诺贝尔医学奖。McAb技术在医学生物学领域产生了重大影响，它广泛地应用于医学生物学各个领域。历经三十多年发展，这一技术日趋完善。虽然McAb应用于RII和RIT还存在一些有待解决的问题，但近年来RII和RIT的研究取得了一些进展，展示了无限生机。

（二）McAb在临床应用中存在的主要问题

RII及RIT的研究已经有数十年的历史，特别是自McAb问世以后，RII和RIT的研究曾经一度成为研究的热点。30多年来，人们研制出许多种McAb，相应地进行了很多RII和RIT临床应用尝试，并取得了一些进展，但迄今为止，RII及RIT尚未在临床成为常规的诊断与治疗手段，原因在于RII及RIT在临床应用中遇到了一些问题。

1.人抗鼠抗体的产生及解决办法

最初使用的McAb均为鼠源性McAb，其对人体是一种异种蛋白，使用过程中可能产生人抗鼠抗体（human antimouse antibody，HAMA）反应，特别是当反复注射时更是如此。注射一次McAb，HAMA反应的发生率为30%，注射二次为50%，注射三次为70%。HAMA的产生不仅对患者造成不良影响，可能引发Ⅲ型变态反应，对第二次给药造成困难，而且还影响靶组织对McAb的摄取量和McAb在体内的分布与代谢，影响显像及治疗效果。

为了降低McAb的免疫原性，减少HAMA反应的发生，已进行了大量的研究工作，取得了一些进展，单克隆抗体也经历鼠源性、人源化性、全人源性的发展历程。

减少HAMA产生的方法：

（1）减小抗体分子：

适合的抗体应当具备尽可能小的免疫原性以满足重复给药，同时还要有优良的抗原-抗体结合能力，血管穿透能力，以及易于从正常组织中清除的特性来满足特异性肿瘤靶向的要求。最初的抗体为完整的IgG，分子量较大，穿透性差，组织中清除缓慢，显像图像靶/非靶比值较低，治疗副作用大。随着分子生物学技术的不断进展，使开发小分子抗体如抗体片段或亚片段成为可能。与完整的IgG抗体相比，二价F（ab′）₂抗体片段和单价 Fab′抗体片段尽管在肿瘤内的残留时间也出现了降低，但它们仍然表现出了良好的肿瘤穿透能力，并在动物和临床研究中均取得了良好的治疗效果。

更小分子量的单链抗体片段类抗体，如分子量50 000左右的双功能抗体（diabodies），分子量55 000左右的（ScFv′）2抗体，及多种微抗体（miniantibodies）或者小免疫球蛋白（small immunoproteins）构建后能同时与2个抗原分子结合，并能很快从体内清除。但不幸的是随着抗体分子的变小，其在肿瘤内的滞留时间也缩短。

尽管抗体片段和亚片段展示出了更高的肿瘤/非肿瘤摄取比，但由于与完整抗体相比，抗体片段和亚片段与肿瘤结合能力降低，在一个相当长的时期内，抗体片段没有受到重视。但最近的很多研究表明，这一观点受到了挑战。数年前发表的动物模型上的RIT研究已经揭示出F（ab′）₂抗体药物比完整IgG抗体更有优势。这优势可能来源于抗体片段，尤其是Fab′的初始吸收剂量效率更高。事实上，在1983年即有研究提到，在利用¹³¹I标记的Fab′进行恶性黑色素瘤临床RIT试验时，Fab′片段比二价偶联抗体在治疗中更具优势，可惜的是，该小组没有进行进一步的后续临床研究。

（2）人 -鼠嵌合型抗体（chimeric antibody）：

嵌合抗体是通过基因重组技术用人McAb的恒定区基因替换鼠McAb的恒定区基因，从而编码产生的McAb，也就是将鼠源性单抗在保留其抗原结合活性的基础上，尽可能去除鼠源化部分或代之以人源化片段，减少了鼠源性抗体的免疫原性，从而尽可能减少单抗的异源性，同时保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力。1984年出现了嵌合重组抗体技术，1994年美国批准第一个嵌合抗体药物上市，至今嵌合抗体药物总数已有多个，包括 Abciximab、Basiliximab、Pdtmximab、Cetuximab等。但嵌合抗体仍保留了30%的鼠源性，可诱发人抗鼠反应。

（3）人源化抗体（humannized antibody）：

又叫CDR移植抗体（human reshaped antibody，or humanized antibody）。抗体可变区的CDR是抗体识别和结合抗原的区域，直接决定抗体的特异性。将鼠源单抗的CDR移植至人源抗体可变区，替代人源抗体CDR，使人源抗体获得鼠源单抗的抗原结合特异性，同时减少其异源性。此抗体可明显降低由鼠源单克隆抗体所致的HAMA反应，但由于其仍残存少量异源基因，仍可引起免疫排斥反应。这种抗体结合抗原的能力明显下降，仍然在改进。

人源化抗体较嵌合抗体有所改进，人源化单克隆抗体与鼠单克隆抗体相比，具有以下优点：特异性较强；人类组织相容性抗原（MHC）的单克隆抗体可以对人类MHC的结构和功能进行分析；应用于人体时，不易发生过敏反应及免疫复合性疾病；在人体内维持的时间较长，鼠源性单克隆抗体在人体内半衰期为1～2天，人鼠嵌合抗体的半衰期为4～15天，人源化抗体的半衰期为3～24天；可制备用于人的抗独特型抗体。1997年美国批准第一个人源化抗体药物上市，如今总数已达10余种。

（4）全人源化单克隆抗体：

直接使用人源性McAb，是解决HAMA反应的根本办法。完全人源化抗体是转基因技术的产物，是先灭活小鼠内源免疫球蛋白基因，再将人免疫球蛋白基因嵌于其基因组后产生的。事实上，即使是全人源化的抗体仍然可能引起T细胞免疫或抗独特性免疫。研究者已经创建了一系列的方法来制备此抗体：

1）噬菌体抗体库技术：

噬菌体抗体库技术是迄今发展最成熟、应用最广泛的抗体库技术。它以改构的噬菌体为载体，把待选基因片段定向插入噬菌体外壳蛋白质基因区，使外源多肽或蛋白质表达并展示于噬菌体表面，进而通过亲和富集法表达有特异肽或蛋白质的噬菌体。通过这种方式，形成一个具有上亿个体外方式制得的不同抗体的基因数据库，使从真实的抗原中迅速分离高度相似的同族抗体成为可能。得到的抗体可用于制备完全人源化抗体。但该技术也存在一定的缺陷，如从非免疫抗体库获得的抗体亲和力不高；在筛选过程中会出现高亲和力低拷贝的特异性噬菌体抗体的丢失；免疫抗体库的库容量不足，难以涵盖一些动物抗体的多样性等。

2）核糖体展示技术：

核糖体展示技术是一种完全在体外合成并筛选蛋白质的技术。该技术利用聚合酶链反应扩增含目的基因的cDNA文库，同时引入启动子、核糖体结合位点及茎环结构，在转录/翻译偶联系统作用下，形成“蛋白质-核糖体-mRNA”三元复合物，构成核糖体展示的抗体库，再用相应的抗原对翻译混合物进行筛选并从中分离mRNA，通过反转录-聚合酶链反应富集目的基因，并将目的基因导入表达载体，从而获得库容量大、特异性强、亲和力高的人源基因工程抗体库。

3）基因工程小鼠制备全人抗体：

制备全人抗体的基因工程小鼠包括人外周血淋巴细胞-严重联合免疫缺陷小鼠（hu-PBL-SCID小鼠）、基因小鼠和转染色体小鼠制备人抗体技术。hu-PBL-SCID小鼠是将已产生一定免疫反应的供者或癌症患者的外周血淋巴细胞移植于严重联合免疫缺陷小鼠，经抗原免疫后可获得人源抗体。转基因小鼠制备的基本原理是将改建后的目的基因（或基因组片段）导入小鼠的受精卵（或着床前胚胎细胞），然后将此受精卵（或着床前胚胎细胞）再植入受体动物的输卵管（或子宫）中，使其发育成携带有外源基因的转基因小鼠，将编码人抗体的基因序列转化鼠细胞形成转基因鼠，在抗原的刺激下，该转基因鼠可分泌合成人抗体。由转基因小鼠产生的McAb经历了正常装配和成熟的过程，产生的抗体具有较高的亲和力。转染色体小鼠是通过微细胞介导法（MMCT方法）将人14号染色体上产生IgH的胚系片段和2号染色体上5～50Mb的κ轻链片段转染到ES细胞，获得小鼠经人血清白蛋白免疫之后，可产生抗人血清白蛋白的人Ig，再次免疫后产生IgM。

2.靶/非靶（T/NT）的放射性比值低是影响放射免疫显像与治疗的根本原因

（1）T/NT比值低的原因及其对显像的影响：

在放射免疫显像与放射免疫治疗中，抗体的一个重要功能在于将放射性核素靶向运输到肿瘤部位。因此抗体的特异性决定了放射性标记抗体的靶向性。与抗体相连的放射性核素的特性决定了放射性标记抗体的用途，即如果行放射性核素显像，则选择适合显像的放射性核素，如果需要治疗，则选择产生β、α粒子的放射性核素。放射性核素的一个主要问题在于只要其在体内存在，就会对人体产生一定程度的辐射损伤。因此，不管是放射免疫显像还是治疗，都希望放射性核素能尽快到达靶组织并从非靶组织快速清除，以保证较高的靶/非靶比值（T/NT）。

最初使用的放射性核素标记的IgG及早期的放射性核素标记的单克隆抗体在血液中清除慢，到达肿瘤组织的时间长，因而T/NT比值较低，放射性核素对正常组织特别是骨髓等重要组织的损伤较大。虽然随着单克隆抗体研究的进展，特别是小分子抗体及其片段的出现，放射性标记单克隆抗体的T/NT比值有所提高，但不幸的是小分子抗体及其片段在体内清除快，很难在靶组织中达到需要的剂量，无法获得较好的显像与治疗效果。T/NT比值低，也使得体积较小及位于某些特殊脏器的肿瘤显像受到限制。对于体积较大的肿瘤，受很多因素影响，标记抗体很难快速进入肿瘤内部，一般注射后要经过2～3天，肿瘤内部抗体的量才能达到最大。同时，只有很小一部分标记抗体能被肿瘤摄取，这就造成实体肿瘤放射免疫治疗效果不理想。此外，标记抗体在肿瘤内定位和从正常组织脏器（本底）清除相对缓慢，不利于^99mTc等短半衰期核素的应用。

（2）如何解决T/NT比值低的问题：

要达到最佳T/NT比值，只有增加肿瘤摄取减少非肿瘤组织摄取，加快血液清除。研究者们企图通过缩小抗体体积，加快血液清除来得到最佳T/NT比值。但是抗体体积缩小后，虽然血液及正常组织清除加快，肿瘤组织中滞留时间也缩短，使得治疗效果下降。预定位技术的出现，使这一问题得到一定改善。

1）预定位技术：

首先将载有特异性标识物的抗体（第一交联物）注入体内，待其与肿瘤细胞表面相关抗原结合达到饱和（通常2～4天），血液循环中未结合抗体被吞噬或代谢，正常组织本底降低后，再注射放射性核素标记的小分子化合物（第二交联物），通过不同的机制使已定位的抗体与标记小分子化合物结合，达到肿瘤显像、治疗和降低本底的目的。因此预定位技术的引入为迅速降低本底，获得T/NT高比值提供了新的希望，预定位技术还有另外一个作用：改善放射性金属在显像及治疗中的作用，也使短半衰期核素的应用变为现实。

2）预定位系统

第一交联物：指预定位中抗体与特异性标识物的交联物。目前已使用的有4类：①生物素（biotin，Bt）标记的或生物素化抗体；②链霉亲和素（streptavidin，SA）标记的或链霉亲和素化抗体；③单抗-寡核苷酸交联物；④双功能或双特异性抗体。上述4类标识物与单抗交联的部位均在Fc部分，且均可被相应的第二交联物识别。

交联后抗体的免疫原性是否会改变要根据交联物的情况而定。单抗易于生物素化，每个抗体分子上结合2～3个生物素分子不会影响抗体的免疫活性及药代动力学特征。而单抗与链霉亲和素交联后因分子量增加了40%，具有较缓慢的药代动力学特征。链霉亲和素由4个亚基组成，只需其中一个亚基就可将其连接至单抗上，由于内源性生物素或血浆中其他能与链霉亲和素结合的物质含量低。人体内仅含0.5～1.0nmol/L，因此，单抗链霉亲和素化后基本保持其免疫活性。将寡核苷酸连接至单抗上，每抗体分子上结合3～5个寡核苷酸仍可充分保留其特异性，但由于存在空间位阻效应或电荷干扰作用，单抗的免疫活性平均降低50%。双功能抗体具有针对肿瘤相关抗原和放射性效应化合物的双重特异性。但是由于双功能抗体与肿瘤抗原的结合呈单价态以及与母本链的不匹配关系，其与肿瘤结合的亲和力通常较低。

第二交联物：指选择性识别第一交联物上特异性标识物的放射性化合物。它应具备免疫原性低，药代动力学分布广，与预定位到肿瘤上的抗体结合达到最高浓度时能迅速从正常组织和血液中清除。第二交联物以针对生物素化或亲和素化单抗上的放射性标记的亲和素、链霉亲和素或生物素分子最常用。

常用的预定位系统：虽然有多种预定位系统，但目前常用的预定位系统为亲和素/链霉亲和素-生物素系统。

生物素又称维生素H，由含有一个咪唑酮环基的“头”部和脂肪链“尾”部组成。头部与亲和素结合，尾部的羧基端是抗体标记的唯一结构。该羧基要进行化学修饰后才能标记抗体。生物素分子与抗体的共价结合不影响后者抗原结合能力。亲和素（avidin，AV）为寡聚蛋白体，是一种碱性糖蛋白。它由4个相同的亚基组成，经二硫键互相连接，各有一个生物素结合位点，故1mol亲和素可结合4mol生物素。

亲和素与生物素（avidin-biotin）的亲和力强，其结合常数Ka值高达10¹⁵mol/L，是迄今发现的最为牢固的非共价键结合。两者结合迅速，而且一旦结合，在各种pH值、有机溶剂或其他变性剂中均很稳定。链霉亲和素具有与亲和素相同的生物素结合活性，只是理化特性有所不同。

亲和素-生物素系统的核素标记大多是¹³¹I、¹²⁵I、¹¹¹In和^99mTc。标记方法有直接法和间接法（即通过共价连接一螯合剂然后再与合适的核素结合法）。

生物素与核素标记的位点在羧基端。间接法中最常用的螯合剂是EDTA、DTPA及其衍生物。Bt或AV经放射性核素标记后仍保持其分子结构的完整性，结合活性保存率为90%～100%。虽然不同螯合剂、不同核素其生物学行为有所差别，但这些核素标记化合物注射后全身清除迅速，非常适合用作预定位系统的第二交联物。而AV的血液清除快、脏器滞留量低，可能较Bt更适合用作放射性核素的效应化合物。

3）预定位方法：

根据与抗体交联的特异性标识物、放射性核素标记的对象及注射次数的不同预定位技术可分为两步法和三步法。

两步法原理：常见的是生物素化抗体——放射性标记物SA（方法A）或链霉亲和素化抗体—放射性标记Bt（方法B）的两步预定位法。原理是先注射生物素化抗体，部分生物素化抗体与肿瘤细胞表面抗原结合，部分游离于血液中，3～4天后多余的生物素化抗体被肝肾清除，再注射放射性标记的链霉亲和素，在肿瘤部位形成“抗体-生物素链霉素-核素复合物”。游离在血液中的“链霉亲和素-核素”因分子小而快速清除，使正常组织（如骨髓）受到的辐射减少。方法B的原理类似A。药代动力学研究表明将放射性标记物转运至瘤内的最大摩尔浓度两种方法是相近的，但方法B缩短了达到峰值所需的时间。比较方法A和单抗直接标记法发现，不论是肿瘤原发灶或转移灶的定位，还是T/NT比值或每克百分注射量（%ID/g），两步法均优于单抗直接标记法。

双特异性抗体-放射性标记双价半抗原的两步法能增加T/NT比值，提高阳性探测的敏感性。而使用单抗-DNA免疫偶合物和放射性标记互补寡核苷酸的两步法，虽然抗体免疫活性有所下降，但该法非特异性结合低，非常适用于肿瘤RTT，其临床应用仍有待进一步研究。

三步法原理：三步法与两步法的差别在于注射放射性标记物之前注入一种“追捕物”（chaser）来清除循环中肿瘤未结合的单抗，称之为追击（chase）。三步法中尤以生物素化抗体-冷AV-标记Bt的三步预定位的研究较为深入广泛。第一步静脉注射生物素化抗体，1～5天后相继注射AV和SA（第二步），注射AV旨在与循环中肿瘤未结合的生物素化抗体形成复合物而被清除掉，注射过量SA旨在靶向肿瘤结合的生物素化抗体，使肿瘤SA化，第三步再注射放射性标记Bt，其与SA结合而靶向肿瘤。由于一个单抗分子可能结合多个Bt分子，AV与Bt或其衍生物的反应就是一个放大级，AV可结合4个Bt衍生物，又可进一步产生放大效应，因此三步法结合过程具有信号放大作用，同时AV的追击和放射性标记物的体内快速清除过程进一步降低了本底放射性水平，从而减轻对肾脏、肝脏和骨髓的照射剂量，也使短半衰期放射性核素如^99mTc的应用成为可能。

三步法的缺点是在特定时间内需多次注射，并引入毫克级的蛋白质可造成对异物的免疫应答，尤其是AV的高免疫原性尚需进一步解决。成功的三步预定位法取决于精确的给药时机、给药剂量设计和生物素化单抗与AV的摩尔比例。而后者对获得良好的循环中肿瘤未结合单抗的清除及肿瘤亲和素化的优化至关重要。因此三步法的应用增加了RII和RIT的复杂性。

三、RII与RIT的应用进展

迄今为止，美国FDA批准用于临床显像用的单克隆抗体有5个，其中4个用于肿瘤显像。而FDA批准用于临床治疗的单克隆抗体却有数十个，尚有数百个正在研究中。

（一）放射免疫显像：从免疫SPECT到免疫PET

自放射免疫显像出现以来，主要采用一些适合平面或SPECT显像的放射性核素标记抗体进行显像，如常用的放射性核素 ¹³¹I、¹²³I、¹¹¹In、^99mTc。但是由于标记抗体自身存在的一些问题及SPECT显像分辨率低、敏感性差、不能定量等原因，免疫SPECT显像的应用受到限制。随着SPECT/CT及PET/CT的临床应用，放射免疫显像取得一些新进展，特别是免疫PET/CT的出现，使放射免疫显像有了新的转机。

1.免疫PET的定义及优势

免疫正电子发射型断层显像（immuno-positron emission tomography，PET）简称免疫PET，其采用发射正电子的放射性核素标记单抗，通过静脉注射到人体后，用PET进行显像（表15-4）。它将PET的高敏感性、高分辨率的特性与单抗的高特异性有机地结合起来，提高了肿瘤的诊断效率。同时PET与CT同机融合，使肿瘤的定位更加准确。PET与SPECT比较还有一个突出的优势：PET能定量分析，在肿瘤患者的个性化治疗中，免疫PET能判断单抗对肿瘤的靶向作用并对其进行量化分析。因此，免疫PET或PET/CT可作为单抗治疗患者时的决策依据。可通过免疫PET或PET/CT选择出能从昂贵的单抗治疗中获得最大益处的患者。此外，免疫PET或PET/CT还可用于筛选新的、有潜力的单抗或单抗偶联物。

2.用于免疫PET的正电子核素及抗体

适合于免疫PET的正电子核素必须满足下列条件：正电子核素应具有合适的核衰变特征，易于生产且价格便宜，与单抗标记的方法应有效、稳定且标记后抗体与抗原的体内结合力必须充分保持，所使用的正电子核素的物理半衰期与单抗或单抗片段的生物半衰期以及为获得最佳T/NT比值所需的时间相一致。一般单抗或其片段达到最佳T/NT所需时间分别为2～4天和2～6小时。基于上述考虑，目前正在研究的适合于免疫PET的正电子核素包括：⁶⁸Ga（镓 -68）、¹⁸F（氟 -18）、⁶⁴Cu（铜 -64）、⁸⁶Y（钇 -86）、⁷⁶Br（溴 -76）、⁸⁹Zr（锆 -89）和¹²⁴I（碘-124）。⁶⁸Ga和¹⁸F等非常短半衰期正电子核素只能与单抗片段联合应用或应用于预定位；⁸⁹Zr和¹²⁴I半衰期长，可以在较晚的时间内进行显像，尤其适合与完整单抗联合应用。¹²⁴I可通过直接标记法与单抗偶联，而其余正电子核素则需借助间接标记法，例如双功能螯合剂或其他辅助基团与单抗相连接。

选择正电子核素应考虑的另一个重要因素是与肿瘤细胞上靶抗原结合后单抗是否存在内化，⁷⁶Br和¹²⁴I标记单抗因内化作用而发生降解，可导致靶细胞上的放射性核素迅速被清除，从而降低PET显像肿瘤对比度，无法真实反映单抗分布情况。与此相反，⁶⁸Ga、⁶⁴Cu、⁸⁶Y和⁸⁹Zr标记单抗被靶细胞内化处理后，会沉积于细胞内溶酶体中。因此，在选择正电子核素用于免疫PET时应充分考虑核素残留现象，例如在应用曲妥珠单抗、西妥昔单抗和贝伐珠单抗进行免疫PET时最好使用有这种残留作用的正电子核素。

免疫PET可用于筛查适宜于RIT治疗的患者。为此，用于免疫PET和RIT的放射免疫结合物应具有相似的生物学分布，选择化学性质具有可比性的放射性核素。例如，RIT最常用β发射体是 ⁶⁷Cu（T_1/2为 62 小时）、¹⁷⁷Lu（T_1/2为 161 小时）、⁹⁰Y（T_1/2为 64小时）和 ¹³¹I（T_1/2为 192小时），那么配对的PET/RIT放射性核素分别有⁶⁴Cu/⁶⁷Cu、¹²⁴I/¹³¹I、⁸⁶Y/⁹⁰Y、⁸⁹Zr/^I77Lu、⁸⁹Zr/⁹⁰Y。目前 ¹⁸F、⁶⁸Ga、⁶⁴Cu、⁹⁰Y和¹²⁴I在国外已有商品供应且价格合理，很快⁸⁹Zr也将在市场上有售，为免疫PET常规临床应用开辟了途径。

3.免疫PET的应用现状

目前，有5个^99mTc或者¹¹¹In标记的mAbs被美国FDA批准用于临床SPECT显像。其中，放射性标记的靶向肿瘤相关抗原的糖蛋白72（TAG-72）、前列腺特异性膜抗原（PSMA）、癌胚抗原（CEA）以及上皮细胞附着分子已经被FDA批准用于肿瘤显像。这些显像剂主要用于怀疑复发或者转移的肿瘤患者的分期。但是，其总体的临床价值还受到限制。迄今为止，免疫PET的研究多数仅在动物模型中进行，但临床应用评价的报道也日渐增多。

（1）肿瘤诊断：

免疫PET对肿瘤的探测较免疫SPECT更灵敏，最常用的正电子核素是¹⁸F，其半衰期110分钟，比较适合PET显像。但¹⁸F免疫PET仅限于单抗片段。短半衰期核素⁶⁸Ga也被用于标记单抗片段行PET显像。⁶⁸Ga的优点是可方便地从⁶⁸Ge发生器中淋洗而获得，已用于预定位以及标记小的单抗片段。近年来⁶⁸Ga-PSMA对前列腺癌的显像得到了很好应用，尤其对前列腺癌转移灶的探测其敏感性和特异性明显优于常规的¹⁸F-FDG显像，即使血清PSA低于2ng/ml的患者仍然有较高的阳性率。但是对于PSMA阴性表达的前列腺癌患者，⁶⁸Ga-PSMA显像可呈阴性，而¹⁸F-FDG显像具有优势，两者具有很好的互补作用。

⁶⁴Cu也被用于免疫PET研究。用⁶⁴Cu-曲妥珠单抗F（ab′）₂ PET显像来监测抗癌化合物治疗后动物肿瘤HER-2表达，结果表明，通过离体肿瘤放射性测量来量化示踪剂的摄取与用PET测定示踪剂的摄取之间有线性关系，显示出定量免疫PET显像的潜在作用。用⁶⁴Cu经螯合剂DOTA标记抗结直肠癌鼠单抗1A3行Ⅰ/Ⅱ期临床试验也表明免疫PET具有潜在的作用。

⁶⁴Cu免疫PET的敏感性在腹部和盆腔部位最高，对肺和肝转移灶检出率低，这是由于血池内放射性和⁶⁴Cu螯合剂复合物在肝内积聚所致。在荷人结肠癌鼠模型中，用⁶⁴Cu-DOTA-TM84.66/GS18（基因工程抗CEA微抗体）进行的免疫PET显像也证实于注药后2～24小时即可检出27～395mg的肿瘤，但是观察到肾脏和肝脏有明显非特异性摄取，妨碍了肝内转移灶的检出。有报道用新的螯合剂进行⁶⁴Cu的偶联以降低肝脏的摄取，仍有待进一步的临床评价。

⁷⁶Br标记单抗的研究报道不多，有文献报道用⁷⁶Br标记纤维连接蛋白外区B的人重组抗体片段L19-SIP，并证实是一种用于肿瘤血管生成免疫PET显像令人瞩目的探针。

对于免疫PET，长半衰期¹²⁴I和⁸⁹Zr特别适合与完整单抗的联合应用。在不同的异体移植瘤动物模型中，应用多种标记的单抗均获得极佳的显像效果和定量分析结果。利用¹²⁴I标记的抗CEA T84.66双体抗体和微型抗体片段，已经成功地应用在荷人结肠癌裸鼠模型肿瘤显像。Divgi等使用¹²⁴I标记嵌合型单抗G250用于肾癌患者显像，由于G250靶向碳酸酐酶Ⅸ并在肾透明细胞癌中过度表达，在25例拟行手术切除的肿块中，有16例为透明细胞癌，其中有15例患者的病灶为阳性，而9例非透明细胞癌患者的肾肿块均为阴性。¹²⁴I免疫PET还可作为¹³¹I RIT前的一项筛査检査。

¹²⁴I标记抗体的缺点：结合在靶抗原上的¹²⁴I标记单抗会发生内化作用，在溶酶体内蛋白水解酶作用下引起¹²⁴I脱落而被清除，使得肿瘤显像的对比度下降，因此，标记单抗更适合没有内化或内化缓慢的靶抗原，这样放射性标记物在靶组织中可保持高浓度，在非靶组织中如肾、肝则因代谢和排泄作用迅速降低。

自⁸⁹Zr首次应用于免疫PET以来，目前已可大规模生产并建立了稳定的标记方法，相继进行了多项⁸⁹Zr标记单抗的临床前免疫PET研究，包括嵌合型单抗 U36、G250、DN30（抗 cMet）、替伊莫单抗、西妥昔单抗、利妥昔单抗、贝伐珠单抗和曲妥珠单抗等。现已证实，⁸⁹Zr标记单抗具有敏感性高并可准确量化的特点，还可用来预测RIT时⁹⁰Y或¹⁷⁷Lu标记单抗的生物学分布。有研究者使用⁸⁹Zr标记嵌合型单抗U36探讨其在有颈淋巴结转移的头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中的诊断价值。纳入研究的20例患者在术前进行CT和/或MRI检査、⁸⁹Zr-U36免疫PET显像，结果发现免疫PET检出全部原发肿瘤以及25枚淋巴结转移灶中的18枚，而遗漏的淋巴结相对较小且肿瘤组织含量极少。在一项用⁸⁹Zr-曲妥珠单抗探测乳腺癌患者HER-2阳性肿瘤病灶以及HER-2表达定量分析的研究报吿中发现⁸⁹Zr-曲妥珠单抗PET显像较¹¹¹In-曲妥珠单抗SPECT显像具有更高的敏感性与分辨率。

基于以上令人鼓舞的试验结果，下一步将全面开展各种单抗形式的免疫PET显像的临床试验研究，包括双体抗体、亲和蛋白体和F（ab′）₂片段等。相信随着新的正电子核素、螯合剂和优质放射免疫结合物的研制成功，终将使免疫PET显像在肿瘤的诊断、治疗性抗体的有效筛选以及对抗体治疗获益最大的患者选择等方面发挥更大的作用。

（2）指导治疗方法的选择：

放射免疫显像不仅可以用于探测肿瘤病灶以及判断其良恶性，还可以用于预测肿瘤患者的疗效，从而指导治疗方法的选择。事实上，目前用于显像的细胞表面标志物（靶）多数都可作为放射免疫治疗的靶点。其中有些免疫治疗已经在临床应用。免疫PET不但可以证明肿瘤靶抗原的存在、量化抗原-抗体结合的情况，还可以评价非靶组织摄取放射性标记抗体的程度以评估放射性对非靶组织辐射损伤的情况。

例如曲妥珠单抗（Trastuzumab，anti-HER2）是一种治疗乳腺癌的单克隆抗体，其仅对HER2阳性乳腺癌患者有效（20%～30%），但HER2的表达随病情发展而变化，而且原发灶和转移灶间也有明显不同，即使是HER2阳性的患者，如果单独接受曲妥珠单抗治疗，只有34%到35%的患者有效，但联合化疗后有72%到81%患者有效。

⁸⁹Zr-曲妥珠单抗PET显像发现HER2阳性的患者中，大多数肿瘤病灶摄取⁸⁹Zr曲妥珠单抗较高，但是少部分摄取⁸⁹Zr-曲妥珠单抗较低。该结果揭示出⁸⁹Zr-曲妥珠单抗PET显像不但可测定HER2表达，并且可以测定抗体靶向肿瘤的能力，其作为一种非侵入性、可定量分析的方法在判断哪些患者适合曲妥珠单抗治疗，甚至预测同一个患者的哪个病灶会对曲妥珠单抗治疗起反应中具有潜在的作用。

免疫PET较SPECT敏感性更高，且可以定量，更适合用于预测患者疗效。进一步还可以研究摄取剂量与毒性反应之间是否存在量效关系。

（3）估计放射免疫治疗的剂量：

放射免疫治疗最理想的情况是放射性核素标记抗体均被肿瘤细胞摄取，从而对周围及其他正常组织特别是骨髓的损伤小。但实际却很难达到这种效果。因此治疗前放射免疫显像可以显示放射性标记抗体的体内分布情况，可协助确定治疗剂量。

一些放射性核素如¹³¹I、¹⁷⁷Lu等既可以释放γ光子用于显像，又可以释放β粒子用于治疗。因此，治疗前可以用SPECT进行显像以确定治疗的剂量。如¹³¹I-托西莫单抗（tositumomab）治疗前用SPECT显像来估计治疗的剂量。但是¹³¹I的能量高，放射性对正常组织损伤大，另外，患者注射¹³¹I后对周围人群特别是家人的辐射高，因此临床应用受到限制。最理想的是采用纯β发生体如⁹⁰Y标记抗体用于治疗，但是其不能用于显像，所以不能直接通过显像来估计放射免疫治疗的剂量。⁸⁶Y因与⁹⁰Y的化学性质相似，因此可以用⁸⁶Y代替⁹⁰Y行免疫PET显像估计⁹⁰Y治疗用量。类似配对的PET/RIT放射性核素还有⁶⁴Cu/⁶⁷Cu、¹²⁴I/¹³¹I、⁸⁶Y/⁹⁰Y、⁸⁹Zr/^I77Lu、⁸⁹Zr/⁹⁰Y。

（4）评价治疗反应：

由于免疫PET可以测定肿瘤细胞表面某种生物标志物表达情况，因此可以较传统的方法如CT等更早评价放射免疫治疗效果。如采用托西莫单抗治疗荷SK-OV-3的小鼠3天后发现肿瘤摄取¹²⁵I标记的抗- HER2C6.5双抗下降42%，而肿瘤摄取¹²⁴I标记的抗-HER2C6.5双抗下降更加显著。用同样方法治疗荷BT-474的小鼠6天后也得到类似的结果。

免疫PET除了可以用来评估免疫治疗的效果，还可以评估其他治疗方法的效果。许多小分子药物及其他干预治疗会导致细胞表面的改变，如HER2及VEGF的表达依赖HSP90抗体的活性，该过程可以被格尔德霉素及其类似物抑制。HSP90抑制剂17-AAG治疗前后分别给荷HER2阳性肿瘤小鼠注射⁶⁸Ga-托西莫单抗F（ab）₂并行PET显像，结果表明治疗后肿瘤摄取⁶⁸Ga-托西莫降低80%。HSP90抑制剂PU-H71治疗前后用⁸⁹Zr-托西莫单抗显像，治疗后肿瘤摄取⁶⁸Ga-托西莫降低80%。

采用抑制剂NVP-AUY922治疗接种人卵巢癌的小鼠两周后，⁸⁹Zr-贝伐珠单抗（抗-VEGF抗体）显像发现治疗后肿瘤摄取⁸⁹Zr-贝伐珠单抗明显降低，同时发现降低程度与VEGF表达具有很好相关性。

舒尼替尼（Sunitinib，一种酪氨酸激酶抑制剂，抑制肿瘤血管生成）治疗卵巢癌后⁸⁹Zr-雷珠单抗（ranibizumab）显像发现治疗后肿瘤摄取⁸⁹Zr-雷珠单抗明显降低。停止治疗后摄取⁸⁹Zr-雷珠单抗有所增加。与¹⁸F-FDG或者¹⁵O相比，⁸⁹Zr-雷珠单抗显像更能反映肿瘤细胞增殖、血管生成、组织学等变化。

（二）放射免疫治疗的进展与面临的挑战

1.放射免疫治疗的特点

RIT是以特异性单克隆抗体为载体，用释放α、β射线的放射性核素进行标记，注入体内与肿瘤细胞相应抗原特异性结合。当McAb与肿瘤细胞表面的抗原结合后，一方面通过抗体依赖性细胞介导细胞毒（ADCC）和补体依赖细胞毒（CDC）的细胞溶解效应杀伤肿瘤细胞，另一方面也作为靶向载体，使肿瘤组织内浓聚大量的放射性核素，通过放射性核素衰变过程中发射射线的辐照作用破坏或干扰肿瘤细胞的结构或功能，起到抑制、杀伤或杀死肿瘤细胞的作用。

由于放射性核素的射程可达数毫米，因此用放射性核素标记的McAb不仅可以杀伤所结合的肿瘤细胞，还可以通过“交叉火力”和旁效应杀伤周围的肿瘤细胞，克服肿瘤抗原表达异质性所造成的盲区。因抗体能与肿瘤细胞特异性结合而增加对肿瘤细胞的辐射剂量，减少对正常组织的辐射。与传统放疗相比，RIT较长时间内持续低剂量照射细胞，将细胞周期阻滞在对辐射最敏感的G₂/M期，且通过抑制DNA的损伤修复而增强杀伤作用。

2.放射免疫治疗的临床应用：不再局限于淋巴瘤治疗

放射性核素标记抗体用于肿瘤细胞靶向治疗这一概念早在20世纪50年代就被首次提出。起初，研究者们利用多种哺乳动物的多克隆抗体进行放射性标记并开始尝试用于放射免疫治疗。1975年，Köhler和Milstein发明的杂交瘤技术为单克隆抗体的生产铺平了道路。短短数年间，早期的放射性标记单克隆抗体就被报道用于小鼠模型上黑色素瘤的治疗测试。随后，放射免疫治疗开始进入人体临床试验。但早期的临床放射免疫治疗研究结果不尽人意，主要存在以下问题：上皮细胞来源的肿瘤对低辐射剂量不敏感；靶标抗体在正常组织中同样有表达；早期小鼠和羽扇豆来源的抗体引发的人体免疫源性影响了反复给药。

目前的RIT应用研究主要在以下几种疾病：

（1）淋巴瘤：

近年来，放射免疫治疗在B细胞非霍奇金淋巴瘤治疗中取得进展，主要是由于B细胞非霍奇金淋巴瘤细胞对于放射性更为敏感，且这类肿瘤细胞表达的抗原基本不在正常组织表达。临床使用的有如下几种单抗：

1）⁹⁰Y-替依莫单抗（ibritumomab）：

替依莫单抗是一种小鼠来源的针对CD20的单克隆抗体，而CD20在成熟的B细胞和大多数B淋巴瘤细胞表面表达。利用螯合剂将这种单抗与一种发射β射线的放射性同位素⁹⁰钇（⁹⁰Y）连接后，可用于放射免疫治疗。⁹⁰Y-替依莫单抗还作为化疗后继续治疗方案中的一线用药，用于在诱导化学免疫疗法治疗后获得“部分缓解”（PR）的患者的后续治疗。2002年获得FDA批准上市。⁹⁰Y-替依莫单抗的缺点是其可诱导人体人抗鼠抗体（HAMAs）的产生。

2）¹³¹I-利妥昔单抗：

利妥昔单抗是一种嵌合抗体，这种抗体在进行放射性核素标记后显示出了良好的抗淋巴瘤效果，同时避免了人抗鼠抗体的产生。1997年，利妥昔单抗作为首个单克隆抗体药物被FDA批准上市。

3）¹³¹I-托西莫单抗：

用于恶性程度较低的B细胞非霍奇金淋巴瘤治疗，2003年获得FDA批准上市。

4）其他抗体：

最有潜力的是⁹⁰Y标记的抗CD22抗体依帕珠单抗（epratuzumab tetraxetan），用于侵袭性B淋巴细胞瘤（NCT01101581）、新确诊的滤泡状淋巴瘤（NCT01147393）以及B细胞急性淋巴细胞白血病（NCT01354457）的治疗，现已进入临床试验阶段。

（2）实体瘤：

实体瘤RIT效果较淋巴瘤差，原因可能有：①实体瘤的放射敏感性较淋巴瘤低，因此需要更高的药物靶剂量才能取得明显疗效；②肿瘤对药物的吸收剂量与肿瘤的半径成反比，因此体积越大，对抗体的蓄积能力越差，且放射性分布不均一。RIT对大肿瘤灶的治疗效果不佳，但对治疗微小的转移灶却有很好的效果。

抗体嵌合技术、单克隆抗体人源化技术、抗体片段应用、预定位技术、剂量计算模型改进以及发射α粒子的核素应用，都开启了放射免疫肿瘤治疗的新领域。大量新的针对实体瘤的放射免疫药物目前已进入了临床试验阶段，其中不少已进入了Ⅱ期或Ⅲ期临床实验中。RIT已经不再局限于淋巴瘤的治疗，在实体瘤治疗中也取得了进展，表现在以下几种肿瘤：

1）结直肠癌：

在美国，结肠和直肠癌是第三大常见恶性肿瘤，约占总病例的9%。2012年统计的结直肠癌新发病例143 460例，死亡病例51 690例。在放射免疫治疗的最早期即有用放射性标记的癌胚抗原（CEA）和肿瘤相关糖蛋白72（TAG-72）用于结直肠癌治疗的研究报道，这主要是因为上述两种肿瘤特异性高表达CEA和TAG-72。

①抗CEA抗体及其片段：20世纪80年代，研究者们尝试利用¹³¹I标记的抗CEA抗体和抗体片段在动物结直肠癌荷瘤模型上检测其疗效。药物剂量学检测中，研究者们很快发现，药物吸收剂量与肿瘤的半径成反比，这表明放射免疫治疗对大肿瘤灶的治疗效果不佳，但对治疗微小的转移灶却有很好的效果。

CEA作为一个早期表征分子且广泛表达于多种结直肠癌中，已成为结直肠癌RIT最常用的靶标。Lane等最先报道了放射性核素标记抗CEA抗体用于人体的试验：17例患者接受了¹³¹I标记的抗CEA的完整抗体A5B7或该抗体的抗原结合片段F（ab′），研究结果发现治疗后患者1例完全缓解（CR）和1例部分缓解（PR），而研究中一个重要的发现则是证实了更小的抗原结合片段能比完整抗体更快聚集到肿瘤部位。此后相继出现了一系列的抗CEA单克隆抗体或抗体片段，如¹³¹I-NP-4、¹⁸⁸Re-MN-14、¹³¹I-hMN-14、^90-Y-cT84.66、¹³¹I-F6 F（ab′）₂、¹³¹I-COL-1、¹⁸⁶Re-NR-CO-2 F（ab′）2 等，它们均对治疗表现出了一定作用。

②抗肿瘤相关糖蛋白72（TAG-72）抗体及其片段：TAG-72是临床研究中的另一个重要治疗靶标。使用最多的抗TAG-72抗体是¹³¹I标记的鼠源化IgG抗体CC49。有数个不同小组发表了¹³¹I-CC49的临床试验结果，但基本都是一期临床试验。由于人抗鼠抗体的产生限制了其临床应用。

③其他：上皮细胞黏附分子（Ep-CAM）不但在胃肠道上皮中有表达，在结直肠癌细胞中也有高表达。与CEA不同，Ep-CAM不会在表达后进入体内循环，因此是一个潜在的放射免疫治疗靶标，抗Ep-CAM的抗体也可以很快地穿透和保留在肿瘤细胞内。

A33是另一种在结肠上皮和结直肠癌细胞上高表达，且不会参与到体内循环的抗原。与Ep-CAM类似，抗体与A33结合后可以进入到细胞内。目前有两例关于鼠源化抗A33的IgG抗体进行的Ⅰ/Ⅱ期临床报道。

总的来说，放射免疫治疗在结直肠癌治疗方面积累了大量的临床经验，发现了包括CEA、TAG-72、Ep-CAM和A33数种具有应用前景的治疗靶标。虽然目前的实验结果仅有少数患者的病情得到客观缓解，看似令人失望，但在针对微小残留病灶时，部分研究显示了良好的总生存率和无进展生存期（PFS）。

2）乳腺癌：

乳腺癌是美国女性癌症疾病中排名第一的恶性肿瘤，2012年估计新发病例226 870例，死亡病例39 510例。乳腺癌也是实体瘤中放射敏感性较高的肿瘤，乳房肿瘤切除术后依靠外照射可有效地消除残留微小病灶。包括CEA和cT84.66在内的抗原靶位也被证实可作为乳腺癌治疗的靶点。其他可以作为乳腺癌治疗的靶点还有黏蛋白抗原MUC-1、L6、TAG-72。

总的来说，乳腺癌单独行RIT的效果一般，而在自体干细胞移植后辅以高剂量RIT的效果更佳。干扰素-α可有效上调乳腺癌中RIT关键靶标分子的表达。另外，鼠源化抗体将导致人抗鼠抗体的高表达，从而限制了重复给药方案。

3）前列腺癌：

最早的临床前列腺癌RIT由Meredith等报道，利用抗TAG-72的抗体¹³¹I-CC49，针对15例雄性激素依赖性的前列腺癌进行了治疗，研究发现抗体可以很好地聚集到已知的肿瘤侵袭区域，同时未见明显毒性。然而，治疗后所有患者均产生了人抗鼠抗体。在有骨骼转移病灶的患者中，约60%的患者疼痛得到了缓解。该小组随后进行了利用干扰素-α来提高¹³¹I-CC49在肿瘤部位聚集，发现大部分可见肿瘤病灶的吸收剂量超过25Gy，较单独使用¹³¹I-CC49有明显提高。

MUC-1被证实在雄性激素依赖性前列腺癌细胞中表达上调，因此也被认为是前列腺癌RIT的良好靶标。一种鼠源化抗MUC-1单克隆抗体m170，被首先用于转移性的雄性激素依赖性前列腺癌治疗的Ⅰ期临床检测，17例患者接受了⁹⁰Y标记的抗体的剂量升级测试。结果显示未达到剂量依赖性的毒副作用测试的上限，而出现的毒性则表现为可恢复的骨髓抑制，治疗后大部分患者的疼痛感得到了明显改善。该小组还进行了⁹⁰Y-21T-BAD-m170联合低剂量紫杉醇，治疗前列腺癌患者的Ⅰ期临床试验，2例患者接受联合治疗后出现了4级中性粒细胞减少，而单独RIT则未见异常；同时由于环孢素的配合使用，仅1例出现免疫原性反应。

前列腺特定膜抗原（PSMA）是另一种用于前列腺癌治疗的放射免疫治疗靶标。PSMA是一种非激素依赖性的跨膜糖蛋白，它仅有极少量进入体内循环且几乎不在前列腺外的组织中表达。一旦结合后，PSMA可进入前列腺癌细胞，并被内涵体回收。抗PSMA的抗体主要有¹¹¹In标记的抗PSMA表面7E11-C5.3表位的单克隆抗体（CYT-356），其已被商品化用于转移性前列腺癌病灶显像。Deb等报道了使用⁹⁰Y-CYT-356对12例转移性前列腺癌患者的Ⅰ期临床试验，治疗后患者未见客观缓解，但药物剂量升高似乎可影响疾病无进展生存期延长，而在4周后患者体内未见免疫原性反应。近年来，应用最多的是¹⁷⁷Lu-PSMA-11前列腺癌诊疗一体化，获得了较好的效果。

J591是一种抗PSMA胞外区域的IgG单克隆抗体，也被用于评估在前列腺癌治疗中的作用。Bander等报道了¹⁷⁷Lu-J591用于治疗35例转移性非雄性激素依赖性前列腺癌的Ⅰ期临床实验。治疗后大部分患者表现出了前列腺特异抗原PSA的水平降低或维持稳定。Milowsky等使用⁹⁰Y-J591针对29例转移性前列腺癌患者进行的Ⅰ期临床试验也取得了类似结果。该小组在将¹⁷⁷Lu-J591和⁹⁰Y-J591进行剂量学比较后认为，¹⁷⁷Lu-J591的骨髓吸收剂量大约比⁹⁰Y高出3倍，是由于衰变释放的β粒子的平均射程较长引起的。此外，¹⁷⁷Lu-J591针对非雄性激素依赖性前列腺癌Ⅱ期临床试验现在正在进行中。

TAG-72、MUC-1和PSMA等一系列针对前列腺癌的放射免疫治疗靶标已经被开发。与大多数实体瘤不同，RIT在前列腺癌治疗显示出了良好的应用前景，尤其是与紫杉类化疗药物联用时。即使单独的RIT也能极大地缓解前列腺癌骨转移患者的痛苦。目前临床试验中最具应用潜力的药物是以PSMA为靶标的¹⁷⁷Lu-J591。

4）卵巢癌：

卵巢癌RIT有多个治疗靶点，其相应的放射性标记抗体也较多，主要的有以下几种：

①人乳脂肪球（HMFG）1：是一种鼠源的抗MUC-1单克隆抗体。Ⅰ/Ⅱ期临床试验显示⁹⁰Y-HMFG1腹腔给药能够使手术、化疗联合放射免疫治疗后完全缓解和无进展生存期延长。与手术加化疗后完全临床缓解的后续标准治疗相比，加入放射免疫治疗药物并没有临床优势；但是，确实能降低腹腔内肿瘤复发率。

②曲妥珠单抗（trastuzumab）：是靶向癌蛋白人表皮生长因子受体2（HER-2）/neu的胞外结构域的人源化IgG单克隆抗体。HER-2通常在乳腺癌、卵巢癌和胃肠道肿瘤中高度表达。已经有多种放射性核素标记的该抗体用于临床前期和临床研究。标记的放射性核素包括⁹⁰Y、¹⁷⁷Lu、¹⁸⁸Re、astatine-211（²¹¹At）、lead-212（²¹²Pb）、actinium-225（²²⁵Ac）、and thorium-227（²²⁷Th）。腹腔内 ²¹²Pb-曲妥珠单抗用于治疗盆腔冲洗阳性或者腹膜转移的晚期卵巢癌患者的Ⅰ期临床试验正在进行中。

③帕妥珠单抗（pertuzumab）：是靶向HER-2二聚结构域的人单克隆抗体。研究人员已经在鼠异种移植模型上研究评估¹⁷⁷Lu标记的帕妥珠单抗。用¹⁷⁷Lu-帕妥珠单抗治疗的小鼠肿瘤进展减缓，且未发现明显的毒性。

④抗TAG-72抗体：与前面提到的实体肿瘤一样，TAG-72也在卵巢肿瘤细胞表面普遍表达。若干卵巢癌临床试验中都有进行对⁹⁰Y或¹⁷⁷Lu标记的CC49的研究评估。研究均表明患者对CC49 RIT耐受性良好，仅有轻微骨髓抑制。经治疗后病情有不同程度缓解。

卵巢癌RIT还存在多个其他靶点，有些靶点没有或只有很少的临床研究。RIT治疗卵巢癌，特别是对于手术和化疗后仍有高风险出现腹腔微小病灶的患者，具有很好的发展前景。与β粒子相比，α发射体放射线核素具有更高的传能线密度和更短射程，可能取得更好的疗效。因此，需要鼓励进行更多这类新药物的临床试验。

5）胰腺癌：

胰腺癌总体预后不良，死亡率高。特别是肿瘤不可切除的病例，中位生存时间少于1年，仅有很少数长期生存。绝大多数胰腺癌属于黏蛋白产生型腺癌，产生的黏蛋白是非常吸引注意的RIT治疗靶标。

PAM4是一种靶向MUC-1的鼠源单克隆抗体，临床前研究显示该抗体能有效靶向无胸腺小鼠中的胰腺癌异种移植瘤。初步人体试验显示¹³¹I标记的PAM4对胰腺癌肿瘤细胞具有靶向性。

人源化PAM4抗体（hPAM4）的首次人体治疗试验采用递增的⁹⁰Y-hPAM4来治疗20例患者，其中3例出现客观缓解，治疗后的无进展生存期达5.6个月。但大多数患者在RIT后一个月内出现病情进展。后续有100例患者参加的Ⅰ/Ⅱ期研究中，研究者在进行分段放射免疫治疗的同时给予递增剂量的放射致敏剂吉西他滨（Gemcitabine）。结果发现分段RIT的多次循环给药对晚期胰腺癌患者是可行且安全的，接受治疗的58%的患者表现出疾病稳定或客观缓解。接受1次或多次循环RIT的患者中，近一半的总生存期超过1年。递增剂量的吉西他滨并没有促进缓解。为了确定加入放射致敏剂的作用，正在进行一个使用或不使用吉西他滨的⁹⁰Y-hPAM4随机试验。

6）肝癌：

全球每年确诊超过500 000例原发性肝癌，美国约有25 000例。其中超过90%属于肝细胞肝癌（HCCs）。极少数患者在早期可切除阶段确诊，因此多数患者难以长期生存，中位生存期少于1年。

¹³¹I-Hepama-1是研发的第一个靶向肝细胞肝癌表面抗原的RIT药物。早期临床前试验表明，注射该抗体治疗裸鼠的人肝细胞肝癌异种移植瘤，与对照相比，能出现客观缓解，同时改善生存。在Ⅰ期剂量递增试验中，对不可切除肝细胞肝癌患者的药物剂量从20mCi到100mCi不等。所有患者都能耐受治疗，同时，一年总生存率是31%，其中未转移患者生存率为60%。AFP水平增高的患者中3/4表现出50%或更高的肿瘤标志物降低。

肝细胞肝癌相关膜抗原HAb18G/CD147也已经被确认为潜在的RIT靶点，可用¹³¹I标记的单克隆抗体F（ab′）₂片段¹³¹I-metuximab进行肝动脉灌注。在一个Ⅰ/Ⅱ期试验中，73例患者接受2个循环RIT，研究确定每个循环的MTD为0.75mCi/kg；有20例患者出现客观缓解，43例治疗后疾病稳定。中位总生存期19个月。

7）中枢神经系统疾病：

血脑屏障阻碍了大多数蛋白等大分子进入中枢神经系统（CNS）。尽管肿瘤新生血管的血管壁更易被穿透，但仍不足以使足够的抗体或抗体片段进入到中枢神经系统中。外照射放射治疗可以进一步破坏血脑屏障从而增加血管通透性。大多数RIT给药目前仍依赖于直接瘤内给药或颅腔内给药。

中枢神经系统疾病RIT的靶点：

①黏蛋白（tenascin）：黏蛋白是中枢神经系统RIT研究得最为清楚的治疗靶点。是一种集中在恶性胶质瘤胞外基质中的糖蛋白。Rivaet等首次报道了利用一种鼠源抗黏蛋白的单克隆抗体¹³¹I-BC-2，对10例复发性神经胶质瘤的RIT研究中，每次平均给药555MBq，每例患者均接受了多次给药。肿瘤内的累计剂量从70到410Gy不等。患者注射后耐受性良好，未见全身毒性。治疗后1例患者完全缓解，2例部分缓解，3例病情稳定，且全部随访结果显示患者在至少11个月内未见复发。在该小组的一个独立研究报告中，24例复发性胶质瘤患者接受了每次从555～2 109MBq不等，连续4次抗黏蛋白RIT，结果未见显著毒副作用，患者的中位生存期为16个月。17例可评估患者中，3例完全缓解，3例部分缓解，5例病情稳定。

Riva等进行了另一种鼠源抗黏蛋白抗体⁹⁰YBC-4的Ⅰ期临床研究，共20例复发性晚期胶质瘤患者接受了从185～1 110MBq不等的剂量测试，结果显示，最大耐受剂量为925MBq，平均肿瘤吸收剂量为3 200cGy/370MBq，且未见全身毒性。⁹⁰Y显示出了比¹³¹I更好的针对残留病灶的疗效和更佳的辐射防护安全性。

另一种放射性标记的抗黏蛋白单抗为¹³¹I-81C6。在Ⅱ期临床试验中，33例新发神经胶质瘤晚期患者，在接受4 440MBq的¹³¹I-81C6治疗后辅以放化疗，全部患者的中位生存期为86.7周，而出现神经胶质瘤复发的患者生存期为79.4周。针对该研究的剂量分析表明，肿瘤吸收剂量达到44Gy即可显示良好的临床效果。另一个针对43例复发性神经胶质瘤患者的Ⅱ期临床研究表明，患者在接受3 700MBq（100mCi）的¹³¹I-81C6治疗后，未分化型胶质瘤患者和复发性胶质瘤患者的中位生存期可分别达到99和64周。

②表皮生长因子受体（EGFR）：是一种跨膜糖蛋白，在多种组织上均有表达，而它在大多数神经胶质瘤上有表达，且表达与肿瘤进展相关。早期的抗EGFR放射免疫治疗结果是由Brady等完成的，15例复发性恶性胶质瘤患者经由颈动脉或椎动脉给予¹²⁵I标记的抗EGFR-425抗体，患者出现1例完全缓解，2例部分缓解，5例病情稳定。该小组后续进行的Ⅱ期临床试验中，对25例接受手术切除和外照射放射治疗患者，进行了多次灌注的¹²⁵I-425给药，累计剂量从1 480MBq（40mCi）到8 288MBq（224mCi）不等。结果显示，中位生存期为15.6个月，且超过60%的患者在1年后均存活。

最近，Li等报道了针对192例神经胶质瘤手术切除后患者的Ⅱ期临床试验结果，患者在给予¹²⁵I-425和替莫唑胺后，单独接受放射免疫治疗组的中位生存期为14.5个月，而联合治疗组的中位生存期为20.2个月，相比同步放化疗的死亡风险降低了38%。

3.肿瘤RIT新靶点——抗肿瘤坏死疗法

尽管RIT一直致力于靶向到肿瘤细胞膜上的特异性抗原，另一种值得考虑的途径则是靶向到二次治疗或变性引起的正在发生坏死的肿瘤区域。这些已经死亡和正在死亡的细胞的细胞膜通透性明显增加，且对体内循环的蛋白摄取明显增加。Epstein等报道了直接针对正在死亡的细胞中DNA组蛋白H1复合体的单克隆抗体研究，荷瘤裸鼠在接受了一种IgG抗体的F（ab′）₂片段抗体¹³¹I-TNT-1后，肿瘤和血液的放射性比例可达100∶1以上，在肿瘤组织坏死区域表现出了明显的聚集。此后，放射性标记的TNT-1在宫颈癌、结肠癌、肺癌、肝癌和脑部肿瘤的治疗中取得了一定效果。它在临床试验中显示出了很低的免疫原性，中国在2003年批准了该抗体用于晚期肺癌治疗。

总之，RII和RIT均还处于发展阶段，但是具有一定的应用前景，随着新的靶标发现和抗体标记技术的发展，必将有更多的放射性标记抗体应用于临床诊断和治疗中。

（雷 萍　何 勇　田 蓉）

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