糖基化修飾對蛋白質(zhì)的理化特性和功能有著重要影響。對于非抗體類重組蛋白來說，糖基化修飾作用主要是影響穩(wěn)定性、半衰期及生物學(xué)效應(yīng)。而對于抗體類重組蛋白，糖基化修飾主要影響其抗體依賴細(xì)胞毒性（ADCC）及補(bǔ)體依賴細(xì)胞毒性（CDC）。單克隆抗體藥物的糖基化結(jié)構(gòu)對于藥物的療效和安全具有重要意義，且具有高度的異質(zhì)性。由于糖基化種類的多樣性以及連接方式的多樣性，因而形成了自然界中最復(fù)雜和最多樣化的蛋白結(jié)構(gòu)。
糖基化修飾是復(fù)雜的酶促系列反應(yīng)，因此不同宿主細(xì)胞自身修飾酶的酶活水平差異直接影響了抗體的糖基化修飾水平。重組蛋白表達(dá)系統(tǒng)主要包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞、酵母細(xì)胞和大腸桿菌等。由于具有能夠表達(dá)與人類相似的糖基化蛋白能力，哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用最廣，包括人源的HEK293 和PER.C6、鼠源的CHO、NS0、SP2/0、BHK、MF-9 等細(xì)胞系，目前抗體藥物商業(yè)化生產(chǎn)用宿主細(xì)胞主要是CHO、NS0、SP2/0 細(xì)胞，其中CHO 細(xì)胞應(yīng)用最為廣泛。
不同宿主細(xì)胞甚至不同克隆間的生長、代謝、重組蛋白表達(dá)能力和修飾水平均存在一定差異，所以，選擇合適的宿主細(xì)胞，甚至選擇合適的克隆十分關(guān)鍵。宿主細(xì)胞和克隆本身的糖基化修飾酶水平存在先天差異，主要區(qū)別在于唾液酸化、半乳糖化、高甘露糖、巖藻糖化等。因此對于生物類似藥研究和生產(chǎn)，優(yōu)先選擇與原研藥相同的宿主細(xì)胞，且在項(xiàng)目早期如克隆篩選過程中提前關(guān)注糖型結(jié)構(gòu)的差異性。對于生物藥新藥研究，重點(diǎn)考慮宿主細(xì)胞或者克隆本身特點(diǎn)帶來的質(zhì)量影響，從而指導(dǎo)后續(xù)培養(yǎng)工藝和純化工藝，控制質(zhì)量走向。
目前絕大多數(shù)治療類重組蛋白主要使用哺乳動(dòng)物細(xì)胞作為宿主細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)和制備。盡管其他異源表達(dá)系統(tǒng)，如大腸桿菌（表達(dá)重組人胰島素）、酵母細(xì)胞（表達(dá)重組人干擾素）、昆蟲細(xì)胞（表達(dá)人乳頭瘤病毒蛋白）作為過去幾十年重要的宿主細(xì)胞，但是哺乳動(dòng)物細(xì)胞因其具有能夠表達(dá)與人類相似的糖基化蛋白的優(yōu)勢，而在現(xiàn)代生物制藥中占據(jù)更加主要的地位。
據(jù)報(bào)道，人類的IgG末端唾液酸殘基以α-2，6連接， CHO細(xì)胞來源的抗體以α-2，3連接。然而，無論是人類的IgG，還是CHO細(xì)胞來源的抗體，末端唾液酸殘基的含量都很低（僅有不到5%的糖含有唾液酸殘基）。因此，唾液酸殘基連接的不同對產(chǎn)品的質(zhì)量可能不會(huì)造成影響。而且，許多人類血清糖蛋白也含有α-2，3連接的唾液酸殘基。
圖1. 重組單抗聚糖結(jié)構(gòu). A. 人源細(xì)胞；B．CHO細(xì)胞系；C．鼠源細(xì)胞系（NA-0，SP2/0）
鼠源細(xì)胞系NS-0糖基化的機(jī)制表現(xiàn)出極大的不同之處（圖1）。一些糖基化水平的改變對產(chǎn)品的質(zhì)量和生物學(xué)活性會(huì)產(chǎn)生極大的影響。大多數(shù)鼠源細(xì)胞系含有一種額外的糖基化酶，這種α-1，3半乳糖苷酶主要介導(dǎo)半乳糖殘基從α構(gòu)象的UDP-Gal轉(zhuǎn)移到末端半乳糖殘基上。人體內(nèi)含有抗α半乳糖表位的抗體。另外，鼠源細(xì)胞系產(chǎn)生NGNA，而并不是產(chǎn)生NANA。NGNA和NANA的區(qū)別是NGNA有一個(gè)額外的氧原子。并且，糖蛋白中若含有NGNA殘基，被認(rèn)為與人體的免疫原性密切相關(guān)。一些已上市的治療型糖蛋白因?yàn)楹蠳GNA殘基而在患者體內(nèi)引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)。鼠源細(xì)胞系NS-0和CHO細(xì)胞系在巖藻糖基化、半乳糖基化、甘露糖基化水平上的表達(dá)區(qū)別尚未見研究報(bào)道。
蛋白質(zhì)翻譯后修飾是細(xì)胞內(nèi)新生蛋白質(zhì)成熟的重要步驟，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能多樣性和調(diào)節(jié)精細(xì)性的重要細(xì)胞生物化學(xué)基礎(chǔ)。目前發(fā)現(xiàn)，與治療性重組蛋白的結(jié)構(gòu)及功能密切相關(guān)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾為糖基化修飾。蛋白質(zhì)的糖基化修飾是蛋白質(zhì)翻譯的同時(shí)或翻譯后發(fā)生，在多種酶的作用下將糖基或糖鏈連接至多肽鏈上，經(jīng)過不同程度的剪切和置換最終形成糖化蛋白的過程。
糖基化可增加蛋白質(zhì)對熱、變性劑及蛋白酶的抵抗力，進(jìn)而維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性。另外，糖基化修飾還能提高重組蛋白的溶解性，如糖鏈唾液酸因其含有親水的基團(tuán)而在一定程度上屏蔽了疏水基團(tuán)的疏水作用從而提高了重組蛋白的溶解性。
通過糖基化修飾增加重組蛋白藥效學(xué)的目的是直接增加其在血液中的半衰期或循壞保留時(shí)間，即降低清除率。如提高促卵泡激素（FSH）唾液酸含量（高度唾液酸化亞型），可顯著降低其腎臟清除率、提高其體內(nèi)活性。
糖基化修飾可改變重組蛋白的免疫原性，如DA（Darbeprotein alfa）是一種新型的促紅細(xì)胞生成素，是經(jīng)N-糖基化修飾的rhEPO，避免了無糖基化修飾的rhEPO 誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生中和抗體的負(fù)效應(yīng)。
另外研究表明，單抗藥物的N-糖基化修飾對抗體的ADCC及CDC 活性均有一定的影響。IgG 抗體藥物的糖基化修飾主要類型見表1。
由此可見，糖基化修飾對治療性抗體療效、安全性及藥代動(dòng)力學(xué)發(fā)揮著重大的作用，在現(xiàn)代單克隆抗體產(chǎn)業(yè)中，調(diào)整和控制糖基化修飾至關(guān)重要。
瑞諾生物提供多種糖苷酶和蛋白酶，用于重組蛋白生產(chǎn)及質(zhì)控中糖基化修飾的表征。
1. 周小菊，納濤等. 糖基化基因修飾對重組蛋白表達(dá)及活性的影響. 中國生物制品學(xué)雜志. 2018 年9 月第31 卷第9 期.
2. 江一帆，賈宇，王龍，王志明. 細(xì)胞培養(yǎng)過程對單克隆抗體糖基化修飾的影響和調(diào)控. 中國生物工程雜志. 2019，39( 8) : 95-103.
3. 王沖. 單克隆抗體糖基化修飾研究進(jìn)展. 現(xiàn)代免疫學(xué).2017年第37卷第3期.
4. 劉曉宇. 單克隆抗體糖基化修飾的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展. 中國生物制品學(xué)雜志2020年2月第33卷第2期.
