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CELL子刊:请勿再利用动物生产抗体!

作者:London-Science.com原创

请想象一下,上百只兔子,老鼠甚至是山羊等动物拥挤在狭小的笼子和窝棚中,吃着劣质的饲料,忍受着病痛的折磨,还要定期被注射针剂,抽取血清。履行完“使命”的动物们甚至要接受安乐死。这是一幅多么可怕的景象!而我们经常使用到的抗体,有很大一部分就是这样被制造出来的。

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7月21日,数位科学家在Cell的子刊Trends In Biotechnology发表文章,揭示了传统抗体生产方式给动物福利带来的严重危害,并呼吁各界使用噬菌体病毒技术来替代动物生产抗体,以保护动物福利。文章指出,尽管这种技术与传统的动物生产模式相比有众多的优点,但还是被人所忽视。人道主义行为,并不一定以牺牲生产力作为代价。改变人们的观念,与改进技术同等重要。

残酷的现实

抗体是一种最常用的生物试剂-不仅仅在基础科研领域,它们也被广泛应用在疾病诊断,临床治疗等各个方面。生物医学领域对抗体的种类和数量有很大的需求。举例来说,仅人类基因组就有20000-25000个编码蛋白质的基因,而mRNA剪切,翻译后修饰等生物过程又会产生许多蛋白质的变体,将蛋白质种类扩大10倍以上。如果要检测这些蛋白质,就必须用到相对应的抗体—强烈的需求创造出了这个发达的市场—全球共有超过200万种科研抗体产品,仅在欧美就有300余家科研抗体供应商(详见:2016年全球科研抗体行业报告)。据估计,整个抗体相关市场规模高达800亿美元以上【1】

而传统的抗体生产方法极大地依赖于动物。用于抗体生产的动物们会接受免疫—被注射抗原和佐剂,激发体内抗体的产生—然后从腹水中分离目标抗体(多克隆抗体),或从肾脏中提取淋巴B细胞,与骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,进而从中提取出目标抗体(单克隆抗体)。

在全球,有上百万只动物被用于抗体的生产和研发。据统计,英国在2013年共有9522只动物被用于抗体生产。而在荷兰,这个数字高达25697只【1】。尽管随着文明的进步,动物福利被越来越多的公司所重视,可还有一些利欲熏心的抗体供应商违背法律和道德,从动物身上榨取利润。在今年五月,抗体行业的巨头Santa Cruz Biotechnology就被指控虐待动物,遭到了美国政府350万美元的天价罚款,并将被禁售多克隆抗体(详见:2016第一个或将倒下的抗体巨头)。为什么说Santa Cruz Biotechnology是抗体巨头呢?因为仅这一家公司所使用的动物数量,在2013年就达到了15648只,超过了全英国总和的1.5倍!

在今天,依旧有许多宣称“动物友好(animal-friendly)”的传统抗体生产方式,但实际上一点都不“友好”!

技术的突破

为什么一定要利用动物来制造抗体呢?难道是技术的局限性吗?

在过去20年间,真正意义上”动物友好“的抗体生产方法在迅速发展,并且早已在技术上十分成熟,足以替代传统的抗体生产方式—利用动物免疫。已经有多种动物友好性亲和试剂(animal friendly affinity reagenats, AFA)被成功开发出来,甚至投入商业化生产。这些试剂的生产完全独立于任何活体的免疫系统,并且能够替代现有的动物免疫技术手段,在广泛的范围内得到应用。AFA是由噬菌体展示,核糖体展示或者酵母菌展示在体外生产出来并进行筛选的。这些产物主要是抗体,但同时也涉及一些非抗体的亲和试剂,如DARPins,affibodies,monobodies,anticalins或其它产物。这篇文章主要强调了一种最成熟,适用性最高的方式—噬菌体展示。

文章指出,使用噬菌体展示制造的抗体,并不仅仅是”看起来像抗体“或者”与抗体有相似的作用“,它们实际就是”原装“的抗体—它们拥有与活体生产出来的抗体完全相同的生物活性—在开发上,功能上,以及结构上,它们无法与活体生产的抗体区分开来。并且,它们的特异性比活体制造的抗体还要优秀,能够有效避免抗体的多态性,继而减少抗体引发的可重复性问题。同时,它们的生产成本更低,产能更大。理论上来说,只需要构建一个良好的噬菌体展示Library ,并进行合理的筛选措施,即可利用这种技术生产出与活体生产等效的抗体。即使生产出来的抗体质量不符合预期,也可以利用各种体外手段来改进抗体的特异性,亲和力以及其他特征。目前,一些大规模的比较性研究,如Structural Genomics Consortium SH2 Pilot、EU programme Affinity Proteome、NIH Common Fund Protein Capture Initiatives,都证实了利用噬菌体展示生产的抗体,在不利用杂交瘤细胞(单克隆抗体制造技术)的情况下,能制造出完全等效的单克隆抗体。市场上以及有一些比较成熟的非动物来源的抗体了:如AbD和Yumab。

政策与法规

人道主义和动物保护,在西方国家中一直占有重要的地位。文章中例举了欧盟的科研用途的动物保护政策:3Rs原则—替代,减少,精炼(replacement, reduction, refinement)。从名称上,我们不难看出这项法规的目的就是为了利用政策的调控,促进动物替代品在科研中的应用,从而减少实验动物的使用。例如,法案规定”如果可能,一项技术上满足标准的方法或实验手段(不涉及动物使用),应该作为动物实验的替代方法。“另外,法案还规定“ 如果有其它可以得到理想结果的方法被欧盟法规认可(不涉及动物使用),那么某项涉及动物的实验步骤就不能被执行。”这些规定意味着,在每个欧盟成员国,包括抗体生产在内的各项动物实验都要经过政府部门的审核与评估,以确保”动物使用是唯一的合理选择“。

在欧洲,这就为替代动物生产抗体提供了法律上的支撑。虽然噬菌体展示方法可以作为动物的完美替代品,但由于人们对一些概念上的误解,导致审批部门认为动物生产抗体的方式是”无法替代的“。因此,许多抗体制造的项目依旧可以通过审批,这项替代技术也没有得到足够的重视。

光明的未来

文章的第一作者,来自诺丁汉大学的访问学者Alison Gray博士表示:“科学家们在这个领域的终极目标,因该是在研究和生产上完全替换动物。然而,由于人们对这些替代技术缺乏足够的意识,改变来的不会那么快。利用噬菌体展示来制造多抗和单抗的技术,早在二十年之前就存在了。这是一项高性价比的技术,足以替代当前如此巨大的实验动物用量。事实上,这项技术已经足够成熟,足以淘汰现有的动物免疫手段。”【2】

因此,基于欧盟的3Rs原则,Alison Gray博士带领众多科学家提出了7项行动计划,用来替代动物制造抗体—由欧盟领导,延伸到科研机构和生物技术产业:

  • 完全替换利用动物免疫的方式来制造抗体,包括抗体相关产品的进口,除非能够被证明在某些情况下AFA无法作为替代品。
  • 应当建立一个专家工作小组,专门策划使用AFA来替代动物抗体的行动路线。
  • 设立项目,以促进这项新型技术的转化和扩散。这应该包括设立技术中心,为抗体生产者提供AFA技术培训,确保提供足够的技术支持。
  • 应该对非欧盟地区的动物来源抗体生产进行评估,以保证这些抗体的生产是符合欧盟标准的,尤其是在一些动物保护法规较弱的地区。
  • 欧盟参考实验室(EURL)应该与它的国际合作伙伴一起扩大活动领域,将AFA的生产和应用包含在内。
  • 服从3Rs原则的欧盟国家和机构,以及按照欧盟法规进行化妆品,药品以及食品的商业机构,应该全力支持3Rs原则,停止动物来源的抗体相关产品的进口。
  • 由欧盟委员会出具的实验动物统计数据报告,应当把”用于抗体生产的动物“单独归为一个类别。

总结

作为替代医学实验动物基金(FRAME)的主席,Andrew Bennett博士对这篇文章做出了很好的总结:”Gray博士的这篇文章指出了一个在抗体制造领域十分反常的现状:一方面,抗体可以不依赖于动物来制造,并且这项技术十分成熟;但是另一方面,每年却有成千上万的动物在抗体制造的过程中被杀害。利用动物来制造抗体,是完全没有必要的。更重要的是,利用动物生产出来的抗体,会引发严重的质量问题—有很大一部分抗体效果很差,甚至是无效(详见http://www.london-science.com/project)。相比传统的抗体生产方式,噬菌体展示技术有潜力制造出特异性更强,功能性更好的抗体。“【2】

参考文献

【1】Gray A C, Sidhu S S, Chandrasekera P C, et al. Animal-Friendly Affinity Reagents: Replacing the Needless in the Haystack[J]. Trends in Biotechnology, 2016.

【2】http://phys.org/news/2016-07-scientists-animals-antibody-production.html

文章来源:London-Science.com

原文链接:http://www.london-science.com/archives/1053

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