【新进展】转基因山羊功劳大大！可大规模产生改良版西妥昔单抗

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作者：竹子

导言：前有研究已证实转基因山羊可在乳汁中产生复合单克隆抗体（Mab）。研究人员在进一步的培育后，发现山羊乳汁中产生了改良版的单克隆抗体西妥昔单抗（Cetuximab），能提高疗效，安全性也相对更高。

单克隆抗体（mAbs）是一类治疗人类严重疾病的重要生物制药药物。大多数治疗性单克隆抗体是在培养的哺乳动物细胞中产生的，但生产过程成本高，有效性也受到了一定的限制。山羊为大规模生产治疗性单克隆抗体（mAbs）提供了一个替代平台。目前临床上最为先进的抗EGFR人/鼠嵌合单克隆抗体，西妥昔单抗，是以爱必妥（Erbitux）品牌商业化生产的，并被批准用于抗癌治疗。

近日，新西兰国家农牧科学研究院Ruakura研究中心主导的研究表明，山羊生产出一种改良的西妥昔单抗，与用Erbitux治疗相比，具有提高疗效和更好的安全性的潜力。此外，研究证实转基因山羊是大规模生产治疗性单克隆抗体的良好平台。该研究发表在预印本网站bioRxiv上。

研究人员从实验室内不同时间段进行的两个独立的转染活动中，分离出23个细胞克隆，经PCR鉴定，这两个转基因均具有稳定整合。

图1A） 编码西妥昔单抗轻链（LC）和重链（HC）的转基因示意图

为了确定不同的转基因系是否在其乳汁中表达gCetuximab，9个转基因系的建立者被激素诱导进入哺乳期并挤奶长达30天。LC和HC转基因拷贝数都很高的两个转基因系（GL8.3和GN118）不能分泌乳酸。研究人员选择（GN388和GN451）进行进一步的表征，并在随后的实验中进一步发展应用。两者基因型稳定，西妥昔单抗产生量高达10g/L。

gCetuximab在不同转基因山羊系中的表达水平

GN388和GN451系山羊的表达水平估计

他们利用下一代测序确定染色体插入位点，从而确认转基因拷贝稳定地传递到下一代。因此，常规育种方法可以很容易地应用于大规模扩大生产mAb的山羊生产线，用于工业化生产山羊生产的西妥昔单抗（goat-produced Cetuximab，gCetuximab）。

然而，他们发现，并不是所有的转基因品系都适合大规模生产。整合了许多转基因拷贝的山羊系不能正常分泌乳酸，很可能是因为转基因表达水平高，可能干扰了mAb和牛奶中自然存在的其他成分的有效分泌。相比之下，西妥昔单抗轻链（LC）和重链（HC）转基因的拷贝之间的低拷贝系泌乳正常。总体而言，没有观察到其他表型，所有山羊都是健康的。

值得注意的是，山羊生产的单克隆抗体gCetuximab与目前的Erbitux产品相比有两个明显的优势：

·首先，山羊乳腺没有用高免疫原性α-Gal表位修饰gCetuximab。相比之下，α-Gal存在于当前的Erbitux产品中，该产品已被证明在一些患者中引发了对α-Gal的免疫反应而引发的不良反应。与Erbitux相比，这将增加gCetuximab治疗的安全性。

·其次，有证据表明，与目前的Erbitux产品相比，gCetuximab的有效性有所提高。Erbitux的作用机制主要是通过干扰EGF与EGFR胞外结构域的结合，阻断受体的二聚和激活。抗体依赖细胞细胞毒性（ADCC）可以提供一种机制来增强Erbitux的有效性，但尚未被开发。gCetuximab样本显示与CD16的结合增加，这表明它们增加了ADCC活性。然后用山羊系GN451产生的单克隆抗体直接证明了这一点，该系具有最高的CD16结合亲和力。gCetuximab样品的ADCC活性比商用产品提高了6倍以上。

比较gCetuximab和Erbitux与EGFR和CD16的结合效率及其增强ADCC的潜力

在另一项研究中，gCetuximab与Erbitux的详细比较特征，包括EGFR抑制和抗肿瘤作用的体外和体内评估，进一步证明gCetuximab具有与Erbitux同等的能力。

综上所述，在乳汁中很容易获得mAb，并且可以对其进行有效的纯化，满足商业生产的一个重要前提条件。与Erbitux相比，gCetuximab具有类似的功能，还可以提供更有效的治疗方案。因此，这些具有高产量能力的动物品种的产生，可以提供一种划算的新改良版本西妥昔单抗，而且不存在α-Gal问题，也会因ADCC的增强而提高效率。

参考：

【1】王颖，“转基因山羊在其乳汁中表达单克隆抗体”，《生物技术通报》1995年05期。

【2】https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.05.137463v1

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