摘要：Fab片段抗体（Fragment antigen-binding）是由抗体的可变区域（VH和VL）组成的片段，具备与全长抗体相似的抗原结合能力，但缺乏抗体的恒定区（Fc区域），因此通常不具备免疫效应功能。Fab片段抗体在免疫学研究、疾病诊断和靶向治疗等领域有着

Fab片段抗体（Fragment antigen-binding）是由抗体的可变区域（VH和VL）组成的片段，具备与全长抗体相似的抗原结合能力，但缺乏抗体的恒定区（Fc区域），因此通常不具备免疫效应功能。Fab片段抗体在免疫学研究、疾病诊断和靶向治疗等领域有着广泛的应用。

1. Fab抗体的定义与结构

Fab抗体由抗体的可变区（VH和VL）及部分恒定区（CH1和CL）构成，因此它是抗体的一个重要功能片段。与全长抗体相比，Fab抗体缺乏Fc区域，因此不具备通过Fc受体诱导的免疫效应，如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）和补体依赖性细胞毒性（CDC）。然而，由于其较小的分子结构，Fab片段抗体具有更强的组织穿透力和更低的免疫原性，适合用于早期药物开发和一些特殊的靶向治疗。

2. Fab抗体表达与制备方法

2.1 Fab抗体的基因克隆与载体构建

Fab抗体的制备首先从克隆其基因开始。通常，Fab抗体的基因由抗体的可变区（VH和VL）序列组成，而这些序列可以通过免疫源的mRNA逆转录获得。随后，基因克隆的过程会涉及将VH和VL基因分别与合适的恒定区基因（CH1和CL）融合，形成Fab抗体的完整基因序列。该序列被插入到合适的表达载体中，准备进入宿主细胞进行表达。

2.2 Fab抗体的表达系统选择

Fab抗体的表达通常采用以下几种表达系统：

- 大肠杆菌系统：适用于高效生产小规模的Fab抗体。此系统的优点是低成本和高产量，但由于大肠杆菌无法进行复杂的糖基化修饰，因此产物可能缺乏部分功能。

- 酵母表达系统：酵母系统可以进行简单的糖基化修饰，相对较低的成本和较为简便的操作，使其成为常用的Fab抗体表达系统之一。

- CHO细胞系统：CHO细胞能够进行复杂的糖基化修饰，因此适合生产功能性较高的Fab抗体，尤其是在临床药物开发中常见。

2.3 Fab抗体的纯化

Fab抗体的纯化过程通常包括亲和层析、离子交换层析以及凝胶过滤等技术。由于Fab抗体的分子较小，亲和层析是最常用的纯化方法。通过与抗原或抗体的Fc区域结合的抗体结合柱，能够有效地从培养液中分离和纯化目标Fab抗体。

2.4 Fab抗体的定量与表征

Fab抗体的定量分析常通过ELISA、SDS-PAGE、质谱等方法进行。通过SDS-PAGE可以观察Fab抗体的分子量，进一步确认其正确性和纯度；ELISA则用于检测Fab抗体与特定抗原的结合能力和亲和力。

3. Fab抗体的应用领域

3.1 Fab抗体在靶向治疗中的应用

由于Fab抗体具备与全长抗体相似的抗原结合能力，但不具备免疫效应功能，因此它被广泛应用于靶向治疗中，尤其是肿瘤治疗。Fab抗体能够与肿瘤细胞上的特异性抗原结合，从而阻断抗原与其受体之间的相互作用，抑制肿瘤生长。

例如，使用Fab抗体片段进行靶向抗癌治疗时，能够提供较高的靶向性和穿透力，同时由于缺乏免疫效应功能，减少了副作用。

3.2 Fab抗体在诊断中的应用

Fab抗体的较小分子结构使其成为诊断应用中的理想选择。由于能够较快速地结合到目标抗原，Fab片段抗体常用于各种免疫诊断试剂的开发，如ELISA检测、免疫组织化学染色等。Fab抗体还可以通过标记荧光、放射性物质等进行靶向成像，在疾病诊断中发挥重要作用。

3.3 Fab抗体在疫苗开发中的应用

Fab抗体片段由于其能够精准识别和结合特定的抗原，成为疫苗开发中的潜在工具。通过将Fab抗体与抗原结合，可以诱导机体产生特异性的免疫反应，提升疫苗的效果。此外，Fab抗体还可以作为抗体药物研发中的关键步骤，用于筛选和识别靶向抗原。

3.4 Fab抗体在结构与功能研究中的应用

Fab抗体常被用作结构与功能研究的工具。通过使用Fab片段抗体，可以在分子水平上研究抗原与抗体的结合特性，进一步了解免疫反应的机制。此外，Fab抗体可以通过抗原结合来研究抗原的构象、特性及其变化。

4. Fab抗体制备的挑战与前景

4.1 生产挑战

虽然Fab抗体的表达和纯化技术已有了显著的进步，但在大规模生产过程中，仍面临着低产量和高成本等挑战。尤其是在CHO细胞等复杂表达系统中，生产效率和成本之间的平衡仍然是制约产业化进程的关键因素。

4.2 临床应用的前景

随着基因工程技术和免疫治疗领域的不断发展，Fab抗体作为抗体治疗的重要工具，具有广阔的市场前景。通过不断优化其表达、纯化和生产技术，Fab抗体有望在疾病治疗和诊断中发挥更大的作用。

Fab抗体因其独特的优势，正在成为抗体药物开发和诊断领域中不可忽视的工具。通过不断优化Fab抗体的制备过程，并拓宽其应用领域，未来Fab抗体有望在医学研究、疾病诊断和治疗中发挥越来越重要的作用。

参考文献：

1. Barbas, C. F., et al. "Phage display: A powerful technique for the generation of therapeutic antibodies." Nature Biotechnology, 2017.

2. Presta, L. G. "Molecular engineering and design of therapeutic antibodies." Current Opinion in Immunology, 2019.

3. Carter, P. J., et al. "Antibody-drug conjugates: A new era in targeted therapy." Nature Reviews Drug Discovery, 2020.

来源：泰克生物