百余位科学家联名呼吁生物医学研究采用重组抗体

生物医学研究中再现性的核心在于能够使用与已发表论文中描述的完全相同的试剂。然而，令人担忧的是，最广泛使用的蛋白质结合试剂抗体的可靠性存在严重缺陷。

在生物体中，抗体可以帮助对抗病原体。在实验室里，生物学家长期使用它们来追踪感兴趣的蛋白质，因为抗体可以结合特定的目标。然而，在2008年的一项研究中，在大约6000种常用的商业抗体中，只有不到一半能够识别出它们的特定目标。结果，一些制造商继续生产良好的抗体，而另一些制造商生产的抗体效果不令人满意。

上述数据可能仍然乐观。事实上，我们认为，对于特征不明确、定义模糊的抗体问题，我们可以参考一项研究，发现53项重要临床前研究中只有6项科学结论可以复制。在生物医学研究领域，这个问题造成的材料、时间和金钱的浪费是巨大的。据估计，仅美国每年的支出就达3.5亿美元。

为了防止这种损失，我们呼吁开展全球合作和资助项目，旨在根据编码序列定义所有结合试剂。最重要的是，研究人员应该使用重组抗体或结合试剂。它们都是由可靠的细胞系组成，这些细胞系是通过将基因与质粒DNA分离并结合，然后将质粒转移到细胞或细菌中进行培养而获得的。

抗体的可靠性难以保证

几十年来，研究人员一直在使用多克隆抗体。它们是通过将目标(通常是蛋白质)注射到动物体内，并利用获得的血清作为抗体来源而产生的。然而，在多克隆试剂中，只有0.5% ~ 5%的抗体能结合到其预定的目标上。同时，不同批次的抗体功能不同，即使同一只动物被免疫，也不会产生完全相同的抗体组合。这使得研究人员难以确定以这种方式获得的每一特定批次组合试剂的特异性。

四十年前，第一种单克隆抗体是通过将正常的产生抗体的B淋巴细胞注射到癌细胞中产生杂交瘤而产生的。生物医学界认为，以这种方式获得的细胞系可以解决多克隆抗体带来的许多挑战。不幸的是，单克隆抗体并非没有问题。

杂交瘤细胞株将一个接一个死亡，并失去其抗体基因，或者当它们离开冷冻条件时不再生长。这意味着特异性单克隆抗体的来源可能会永久丢失。更重要的是，这种抗体可能结合一个以上的目标，也许是因为它们实际上是具有多种特异性的抗体组合，或者仅仅是因为它们可以结合许多蛋白质。因此，需要详细的特性描述。

许多制药公司和大型生物技术公司都有部门来确认抗体的有效性并对其进行表征。因此，大多数临床试验，尤其是美国食品和药物管理局和欧盟欧洲药物管理局批准的医疗程序中使用的试剂，都非常可靠。

除了临床试验，在确认试剂的有效性时很难达到相同的程度。此外，例如，只有44%的已发表论文提供了关于供应商的足够信息，因此研究人员可以购买相同的抗体。利用生产批次信息(如不同规格的功能)生成的文档质量也有很大不同。即使提供，也可能与供应批次不匹配。

提高试剂质量需要两个步骤

如果所有的抗体都可以通过它们的序列来定义和重组，那么世界各地的研究人员就可以在相同的条件下使用相同的结合试剂。重组抗体的永久生产线可以通过将含有抗体DNA的质粒与细胞系结合来设计。

实际上，提高结合蛋白质的试剂的质量需要两个步骤。首先，应该获得这些试剂的序列，用于生产广泛使用的杂交瘤单克隆抗体。只有这样，这些抗体才能重组。然而，多克隆抗体应排除在研究之外。

其次，研究人员应该采用能够直接获得重组结合试剂的方法，这些试剂可以容易地测序和表达。它们包括从数以亿计的变异体中选择最佳结合试剂的双杂交方法，以及对数以百万计的动物或人类B细胞进行测序以在抗体受到免疫攻击后进行确认的方法。

通过使用序列信息作为通用参考系统，研究人员可以选择最适合他们需要的结合试剂，并以标准化的方式使用这些试剂。除了抗体，不同种类的结合试剂正在开发中，包括具有人工引入的结合表面的重组蛋白骨架和基于核酸的结合试剂。与抗体相比，一些替代试剂更容易使用和生产。

依靠市场力量

在我们看来，生产研究中常用的抗体的重组版本是商业上有利可图的，即使序列信息是公开的。研究抗体市场上缺乏这些试剂主要是出于经济考虑，而不是技术挑战。许多制造商只是被利润更高的治疗市场所吸引。

目前，重组结合试剂的生产成本与单克隆抗体的生产成本相似，但随着技术的进步，成本应该会降低，需求会增加，生产过程将实现自动化。如果DNA序列是免费的，研究人员原则上可以自己生产重组试剂，但大多数人更喜欢从供应商那里获得质量控制的产品。基于此，两年前，一家名为绝对抗体的初创公司开始销售由重组和测序产生的单克隆抗体试剂。目前，许多序列不受专利权的限制。

这意味着市场驱动本身并不能提高结合蛋白质的试剂的质量，这一点在过去30年中已经得到了证实。CiteAb数据库中列出的近200万种抗体中的大多数很少用于研究，因此它们不能形成有吸引力的商业前景。

实现向可代表的重组蛋白结合试剂的大规模过渡，需要北美、欧洲和亚洲等世界最大经济体的公共资助机构增加技术研发投资。这将减少费用并提高关键瓶颈的效率-试剂目标的生产、结合试剂的选择和下游表征。自2010年以来启动的五年测试计划——包括国家卫生研究院的“蛋白质捕获试剂项目”和欧盟的“亲和组学项目”——表明重组技术可以大规模应用。这些项目应该扩大，投资应该至少持续十年。

我们估计，利用现有技术，将需要10亿美元来生产针对所有20，000种初始人类基因产物的可代表的重组结合试剂。这可能低于过去两年无效试剂的全球浪费支出，而且由于数据可以更好地重现，从长远来看，这一支出很容易得到补偿。

然而，我们不主张为科学家们几乎不感兴趣的目标储存试剂。相反，应该开发高效的装配线来生产任何需要的高质量结合试剂。一种可能性是由公共和私人基金资助的中心集中于用户所需的靶序列信息的生产、选择、表征和公布，而商业公司集中于试剂的生产和分配。一个有用的参考框架是结构基因组研究联盟。在过去的十年里，这种合作关系利用公共和私人资金来设计由学术界和商业公司部署的高效人类蛋白质生产线。

作为第一步，我们希望科学研究界的*——国家卫生研究院和EU-将说服学术用户、技术开发商、生物技术公司、资助机构和出版商为过渡到这些高质量的结合试剂制定一个切实可行的时间表。

仅仅通过生产已被测序和良好表征的试剂是不可能改变研究人员的行为的。这要求出版商和资助机构规定，根据具体的资助情况，已发表论文中的所有结合试剂必须在5至10年内按序列水平进行重组和定义。这将反映过去几年的需求，即基因序列和新蛋白质结构的坐标信息应该被存储并公开。

如果这些措施能够实施，科学家将不再希望使用非测序结合试剂，并且缺乏测序信息将导致供应商在市场上处于劣势，并且非特征和非测序研究抗体也将被消除。(燕杰)