羊駝抗體介紹

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文/羅浚晅醫師、林建廷醫師(卡洛生醫團隊)

前言:什麼是抗體?

抗體(又稱免疫球蛋白)是人體裡非常重要的一種蛋白質,更是人體免疫系統的重要防線,由B細胞漿細胞產生。它們的任務是尋找並鎖定入侵的細菌或病毒,並招募免疫系統的其他成員一同消滅入侵者。可以想像每一種抗體像是一把「鑰匙」,能精準插入特定病原體的「鎖孔」。我們的身體能製造出數百萬種不同的抗體鑰匙,每一種都專門對付某一類病原體,讓免疫系統能靈活應對各式各樣的威脅。

抗體的作用機制

雖然抗體有多種細分類,但都由一個像「Y」字的典型抗體單元所組成,典型的抗體單元呈「Y」字形,由兩條重鏈兩條輕鏈對稱組成。

  • 「Y」字的頂端是抗原結合位點,負責專一性地辨認病原體,用來「精準抓取」抗原的部位。每個抗原結合位點的形狀都是獨一無二的,能夠區分極為微小的差異,甚至一個胺基酸的差異都可能會改變抗體的專一性。
  • 「Y」字的下端是恆定區,決定抗體的類別與附帶效應功能。

當抗體遇到對應的抗原,就會牢牢結合,觸發一系列的免疫反應,包括中和病毒或毒素、啟動補體系統、活化自然殺手細胞、巨噬細胞等。

因此,抗體不僅能防禦感染,也被廣泛開發並且應用於醫療診斷與治療,可以說現代化的醫療根本離不開抗體。目前常用的抗體來源包括小鼠、人類、與兔子,經過不同程度的人源化或其他修飾,甚至也可做成雙特異性抗體、抗體藥物結合複合體、甚至嵌合抗原受體T細胞(CAR-T)等型態,以進一步提升療效。

駱駝:沙漠裡的抗體寶庫                                             

您可能不知道,生活在非洲的駱駝與南美洲安地斯山脈的駱馬、羊駝,它們不僅僅是耐旱的沙漠之舟,或是長得很可愛、喜歡吐口水的萌物,他們的免疫系統也很與眾不同。駱駝、羊駝與駱馬等駱駝科動物身上有一種特別的抗體:VHH抗體(又稱單域抗體,single-domain antibody)。

這一發現源於 1989 年,比利時布魯塞爾自由大學的 Raymond Hamers 教授研究駱駝血清時,意外發現了一種比傳統抗體更小、更簡單的分子,起初被認為是冰存太久導致樣本降解的結果。後續研究證實,這不是樣本降解,而是駱駝科動物特有的抗體結構。1993年,《Nature》期刊正式發表這項發現,開啟了 VHH 研究的新時代。

為何駱駝科會進化出這樣的抗體?研究者推測,牠們長期生活在高海拔與嚴酷環境下,免疫系統因而演化出只有重鏈、沒有輕鏈的特殊抗體,但是專一性並不受影響,可以維持抗體穩定與高效。

VHH抗體的優勢

  1. 體積小:僅傳統抗體的三分之二大小,更容易穿透腫瘤組織,並鎖定一般抗體難以觸及的隱蔽表位,是其一大優勢。
  2. 成本低:相較於傳統的抗體,VHH抗體可進一步縮小為「奈米抗體」(nanobody),是現今自然界中最小的抗原辨識單元。這些小巧的奈米抗體更容易在實驗室中大量製造,甚至能在大腸桿菌等系統中大量生產。
  3. 穩定性高:傳統抗體需要重鏈與輕鏈結合共同組成抗原結合位點,缺一不可。然而傳統抗體可能在不適當的環境下,例如高溫或極端酸鹼值,會導致凝集、變性、失去結合能力與抗體功能。而VHH抗體即使在高溫或極端酸鹼環境下,仍能保持活性。
  4. 免疫原性低:鼠源的抗體如果反覆進入人體,因為分子較大,比較容易誘發人體免疫排斥效應,也就是人體會產生對抗鼠源抗體的中和抗體,有可能誘發過敏反應或導致抗體藥物療效變差,因此,現代鼠源抗體藥物大多需要經過人源化(humanized)的步驟,以降低以上不良反應的發生風險。而VHH抗體不易引起人體排斥反應,與鼠源抗體相比更安全,即使未經人源化,也較少產生中和性抗體。

因此,羊駝與駱馬成為理想的VHH抗體來源,體型也更適合實驗操作以用來篩選抗體。

羊駝抗體與CAR-T療法

CAR-T細胞療法是一種基因改造免疫療法:將患者的 T 細胞改造成能識別並攻擊癌細胞的「精準武器」。這項技術的核心,就在於嵌入一段能夠辨識癌細胞的抗體片段。換句話說,沒有優秀的抗體就不可能產出優秀的CAR-T。

目前歐美國家已上市的 CAR-T 產品中,Cilta-cel就使用了駱馬抗體,並在多發性骨髓瘤治療中取得驚人成效,有約三分之一的患者達到長期緩解甚至接近根治的效果。

結語

羊駝與駱馬這些毛茸茸的動物,不僅外表討喜,也在醫學領域扮演了重要角色。VHH抗體的發現,不僅拓展了我們對免疫系統的認識,也開啟了新一代藥物與療法的可能性。隨著臨床研究持續推進,我們有理由相信,未來將出現更多基於VHH抗體的創新療法,為人類健康帶來新希望。當我們接受治療時,也許可以在心裡默默感謝這些來自沙漠與高山的可愛夥伴們。

備註:部份內文資料改寫自新北市醫誌第63期(作者:羅浚晅、翁瑞鴻、林建廷)。

本文僅代表作者立場,不代表本平台立場

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羅浚晅/林建廷
羅浚晅/林建廷
羅浚晅醫師
臺灣大學醫學士、臺灣大學法學士
羅醫師長期投入再生醫療之立法程序,擔任醫師公會全聯會發言人期間,多次參與公聽會、座談會,與醫療生技之「產官學醫病」等單位積極對話;國際新冠疫情來襲時,協助全國醫師積極整備多項防疫物資,有感國內自有醫藥品之匱乏,開始致力於推動本土醫療新科技之發展。羅醫師認為,臨床醫療於生技產業發展至關重大,加強臨床醫師與研發人員合作,對於新藥、新技術的開發能產生前瞻性綜效。期待能創建生技醫療的護國群山,讓國家在尖端產業上站穩腳步,發展得更遠更好。

林建廷醫師
臺灣大學醫學士
林醫師擁有逾15年的臨床經驗,深入涉及血液腫瘤、幹細胞移植、與細胞治療等領域。林醫師曾師承美國嵌合抗原受體T細胞研究大師Carl June,在基改細胞治療的基礎研究投入甚深,並且在設計及執行創新臨床試驗方面也擁有卓越的成就。
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