噬菌体展示scFv片段向天然IgG1结构重组的载体开发及其在体内成像与治疗中的应用

本研究针对单链抗体片段(scFv)在免疫治疗应用中需重组为完整IgG1结构的关键问题，开发了可在同一载体中克隆轻重链的哺乳动物表达系统。通过构建含λ/κ轻链的IgGγ1载体，并引入铰链区与CH2结构域突变以消除Fc效应功能，成功在HEK-293和CHO-K1细胞中表达出正确折叠且具有抗原特异性的抗体，为临床级抗体生产及放射性免疫成像提供了高效技术平台。

　　

在生物医药领域，单克隆抗体犹如精准的"生物导弹"，已成为治疗癌症、自身免疫疾病等重大疾病的核心武器。然而传统杂交瘤技术产生的鼠源抗体易引发人体免疫排斥（HAMA反应），而通过噬菌体展示技术筛选的人源单链抗体片段（single-chain Fv, scFv）虽规避了免疫原性问题，却面临结构不完整、半衰期短的困境。如何将这类"微型抗体"重组为具有完整Fc功能的IgG1分子，并确保其正确折叠和糖基化修饰，成为制约抗体药物开发的瓶颈问题。

剑桥大学癌症研究中心的研究团队在《Journal of Immunological Methods》发表的研究中，创新性地构建了基于pBudCE4.1载体的哺乳动物表达系统。该系统允许将scFv片段高效重组为具有天然构象的完整IgG1抗体，特别针对体内成像需求设计了突变型载体——通过在IgG1铰链区和C_H2结构域引入关键突变（如L234A/L235A），有效阻断Fcγ受体结合，避免非特异性免疫激活。研究选用抗MT1-MMP（膜型基质金属蛋白酶1）IgG1/λ和抗TACE（肿瘤坏死因子α转换酶）IgG1/κ两种模型抗体，在HEK-293和CHO-K1细胞中实现毫克级表达，经结构表征证实其正确形成二硫键和四聚体组装，功能实验显示可特异性抑制肿瘤细胞侵袭。

关键技术包括：1）从人B细胞RNA扩增IgGγ1重链（C_H1-C_H2-C_H3）和λ/κ轻链恒定区；2）采用XhoI/SfiI限制性内切酶构建双表达载体；3）通过定点突变消除Fc效应功能；4）使用瞬时转染和稳定转染策略评估蛋白产量。

【Construction of expression vectors for IgG, F(ab)₂, and Fab】
研究团队以pBudCE4.1为载体骨架，通过PCR扩增获得人源IgG1重链恒定区与λ/κ轻链恒定区基因片段。引物设计引入XhoI和SfiI酶切位点，实现scFv可变区与恒定区的无缝拼接，确保轻重链在单一载体中协调表达。

【Design and construction of IgG1 expression vectors】
载体设计采用"轻重链同框"策略，重链选择IgGγ1亚型，轻链提供λ和κ两种同种型选项。针对成像应用的特殊需求，在C_H2结构域引入"Fc沉默"突变，通过分子动力学模拟证实这些突变不影响抗体整体结构稳定性。

【Discussion】
该表达系统成功解决了scFv向完整IgG重组过程中的三个关键难题：1）保持抗原结合亲和力；2）确保正确折叠和糖基化；3）实现规模化生产。相比传统CDR移植（互补决定区移植）技术，该方法将抗体开发周期缩短60%以上。特别值得注意的是，突变型载体产生的抗体在保持肿瘤靶向性的同时，其放射性标记产物在动物模型中显示极低的本底噪音，为精准影像诊断创造了条件。

Marton Fogarasi等研究者通过CRediT系统详细记录了贡献分工：Fogarasi负责实验设计、数据验证和论文撰写，Corina Roman参与方法学建立和数据分析，Simona Dima统筹项目管理和资金获取。这项获得欧盟"地平线欧洲"计划资助的研究，不仅建立了标准化抗体重组平台，更通过模块化载体设计为双特异性抗体、抗体-药物偶联物（ADC）等新型制剂开发铺平了道路。正如作者强调，该技术体系已成功应用于放射性免疫偶联物TRIP项目的临床前研究，未来或将成为转化医学领域的重要工具。