前言
近年来，单克隆抗体(mAbs)的研发得到了快速发展，已成为目前最重要的一类生物制剂，具有巨大的诊断和治疗应用潜力，得利于噬菌体展示技术（Phage display technology）等相关领域的专利到期，促使该技术在学术实验室和抗体药物研发等领域得到了广泛应用，这将促进大家不断创新，进一步探索多样化和新颖的靶点，有利于对噬菌体展示方法的改进和优化。基于前文详述了噬菌体展示技术（Phage display technology）的原理，并带大家一起回顾了过去10年这项技术的发展和更新，这篇文章我们将从噬菌体展示技术的商业视角出发，与大家共同探讨噬菌体展示技术近年来在抗体药物开发方面的应用优势、机遇与挑战以及未来趋势。
1.目前单抗的主要研发技术分类（见图1）
图1 单抗（mAbs）研发技术分类
2.单抗研发技术的优缺点分析（见图2）
数据来源于：公开专利
噬菌体展示技术（phage display technology）最初由乔治·史密斯在20世纪80年代中期开发，到20世纪90年代初，John McCafferty和Gregory Winter将噬菌体展示方法扩展到抗体工程中【1】。
过去由于噬菌体展示技术的商业应用仅限于少数拥有其技术专利的公司【2】，导致其发展受限。但近年来，随着欧洲和美国的大部分噬菌体展示专利已经过期，这为噬菌体展示的自由使用提供了巨大的机会，
特别是在基于抗体药物研发方面发挥了关键作用，该技术相对于早于近20年发展起来的杂交瘤技术（hybridoma technique）有很多优势，杂交瘤技术仅限于获得啮齿动物的单克隆抗体，而噬菌体展示技术能够分离人类抗体，因此在用于人类治疗时，可最大限度地减少与非人类抗体相关的免疫原性反应【3】，对治疗性抗体的发展产生了重大影响【4】。
3.诺贝尔化学奖与噬菌体展示技术（见图3）
图3 2018年诺贝尔化学奖授予噬菌体展示技术的研究
来自噬菌体展示技术的抗体药情况
2018年诺贝尔化学奖授予美国科学家弗朗西丝·阿诺德和乔治·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特，以表彰他们在酶的定向演化以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术方面取得的成果。
4.噬菌体展示技术较杂交瘤技术的优势
优势一：靶点蛋白的选择性更广。如毒性抗原、自身抗原、免疫耐受原和弱免疫原性抗原无法产生有效免疫，采用杂交瘤技术来制备这类抗体是不可行的。但是可以采用噬菌体展示天然抗体库、合成或半合成抗体库来筛选这类抗原的抗体；
优势二：库容量更大。即使采用电融合技术，杂交瘤产生的候选克隆数也只有104个，但是噬菌体展示抗体库的容量可达1010以上，同等条件下，候选克隆数越多，筛选得到理想的抗体就越容易；
优势三：周期短、效率高。作为异源杂合的子代细胞，杂交瘤候选克隆数需要亚克隆后才能够稳定存在，如果不及时进行亚克隆，那么很容易造成候选杂交瘤克隆阳性的丢失，批量亚克隆耗时耗力，工作量大且工序繁杂，然而噬菌体展示库筛选出的抗体可直接检测，不需要做亚克隆；
优势四：可重复筛选。杂交瘤筛选一旦失败，面临的就是重新免疫或重新融合，这个过程需要很长的时间周期，但是噬菌体展示抗体库一旦建成就可以重复筛选大量的靶点，无需重新构建（噬菌体展示免疫库除外）；
优势五：重新优化的重轻链组合。噬菌体展示抗体库实质上是抗体基因工程技术，抗体的重链和轻链经过重新组合配对，可能优化抗体性能；
优势六：抗体不需要进行人源化（免疫库除外）。噬菌体展示技术可构建天然全人源的抗体文库，筛选到的抗体不需要人源化，但是杂交瘤技术由于伦理限制，只能对啮齿动物类的抗体进行发现，发现出来的抗体要用于药物开发时，还需要进一步人源化改造；
优势七：低成本，通量高。噬菌体展示抗体库是一项基因工程技术，杂交瘤是一项细胞工程技术，前者不涉及细胞培养等一系列实验，在成本上具有很大优势，且能进行高通量筛选，更容易筛选得到理想的抗体。
预计国内药企研发投入在未来3-5年仍会继续快速增长。此前市场担心医保谈判“灵魂砍价”压缩创新药的利润水平，叠加带量采购，打击药企的研发积极性。但是国内研发投入的整体现状仍然会快速增长，有三个原因：
（1）与带量采购的仿制药相比，创新药能给企业带来相对稳定收入增长，以及相对较高的利润水平；
（2）与发达国家相比，近年来上市的创新药、创新治疗方法在国内的应用水平相对较低，且由于国内患者数量大，部分me-too、me-better的创新药在国内仍有较大销售空间，这也给药企由仿入创转型带来了机遇；
（3）长期来看，我国仿制药行业逐渐从完全靠仿制药支撑向大部分靠仿制药支撑+部分靠me-too、me-better的创新药支撑的方向发展，最终发展成少部分靠仿制药支撑+first-in-class的创新药支撑，在这个过程中企业的研发投入比例将不断上升（数据来源于:2020中国CRO&CDMO行业研究报告http://www.doc88.com/p-81999966741775.html），其中抗体药市场表现抢眼（见图4）。
图4 2014-2023年中国抗体药物市场规模趋势及预测（亿元）
数据来源：公开资料整理
随着创新药市场需求量逐年加大，相应的研发外包数量也很快上升，亟需成熟的研发外包技术服务平台来助力新药研发，但是目前除了化学合成和CMC有较长的全球业务国内转移历史外，其余的如药物筛选、数据统计等仍处于全球产业链国内转移的早期阶段。想要成熟高效的创新药研发技术平台、技术体系、质量标准等在国内迅速发展还需要一定时间，机遇与挑战就在我们面前，生物医药研发之路任重而道远。
图5 噬菌体展示技术在Fab抗体文库构建上的应用流程
图片来源于：成都仁域生物
1. 固相筛选原理（以Fab筛选为例，见图6）
图6 固相筛选原理流程图
图片来源于：成都仁域生物
2. 液相筛选原理（以Fab筛选为例，见图7）
图7 液相筛选原理流程图（可根据靶点蛋白的特性及大小选择最优筛选方法）
图片来源于：成都仁域生物
噬菌体展示方法已经在蛋白质工程领域掀起了一场革命，对抗体工程产生了重大影响。噬菌体展示技术相较于杂交瘤技术在进行抗体筛选时有一个非常大的优势就是噬菌体展示可以进行负向筛选，这能够使靶点蛋白的特定表位被抗体准确的找到，大大地减少了其非特异性结合的情况在筛选过程中的影响，提高了筛选效率，如pMHC靶点的TCRlikeantibody发现【5】。
在噬菌体展示淘选的过程中有很多地方需要被重视，必须要根据靶点抗原的特点以及用途来确定筛选方案，如分子量大小、温度、PH值、高亲和力、有无细胞活性、成药还是功能研究、固相筛选还是液相筛选、如何使用封闭液、控制好筛选压力等，只有用最优的筛选方案才能筛选得到最理想的抗体，切勿盲目的将任何靶点按照同一套筛选方案来做。在国内新药研发日新月异，逐步接轨全球的今天，一项纯熟专业的技术无疑是核心竞争力的体现，所以噬菌体展示技术的广泛应用未来将是趋势。
仁域生物，是一家专注于创新抗体药物分子发现的技术服务平台型公司，核心技术团队在抗体分子发现领域深耕多年，拥有全新升级的噬菌体展示技术体系，能够为客户提供全面高效的抗体发现技术服务。
公司目前拥有高效的噬菌体展示天然全人源抗体（scFv/Fab）文库构建技术平台、噬菌体展示天然驼源（骆驼/羊驼）纳米抗体（VHH）文库构建技术平台、噬菌体展示免疫驼源（骆驼/羊驼）纳米抗体（VHH）文库构建技术平台、噬菌体展示免疫鼠源、兔源等抗体（scFv/Fab）文库构建技术平台以及极速的抗体筛选技术平台等（特点：高通量、高效、固相筛选、液相筛选，根据蛋白特点提供个性化的、最优的筛选服务商务模式）。
参考文献
1. McCafferty, J.; Griffiths, A.D.; Winter, G.; Chiswell, D.J. Phage antibodies: Filamentous phage displaying antibody variable domains. Nature 1990, 348, 552–554. [CrossRef]
2. Frenzel, A.; Schirrmann, T.; Hust, M. Phage display-derived human antibodies in clinical development and therapy. mAbs 2016, 8, 1177–1194. [CrossRef]
3. Almagro, J.C.; Daniels-Wells, T.R.; Perez-Tapia, S.M.; Penichet, M.L. Progress and Challenges in the Design and Clinical Development of Antibodies for Cancer Therapy. Front. Immunol. 2017, 8, 1751. [CrossRef]
4. Kohler, G.; Milstein, C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature 1975, 256, 495–497. [CrossRef]
5.Yixiang Xu , Georgina To’a Salazar, Ningyan Zhang, Zhiqiang An. T-cell receptor mimic (TCRm) antibody therapeutics against intracellular proteins[J].Antibody Therapeutics, Volume 2, Issue 1, 1 January 2019, Pages 1–11.
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