人源化解决方案

人源化的实现是通过抗体结构的同源建模预测其抗体的结构并对整个CDR结构进行分析，通过计算CDR氨基酸与其它框架区的氨基酸距离、范德华力、静电作用力等等的计算来确定框架区与CDR区氨基酸有紧密作用力的氨基酸，并对此氨基酸在第一轮人源化中进行保留。在具体的实现过程中，对CDR的结构位置分析设置了3轮的人源化，其中第一轮的人源化设计最为保守，可以保证人源化后的抗体亲和力不变、甚至有的抗体人源化后亲和力还会有所提高。在第二轮及之后的第三轮人源化设计中，我们又把在第一轮人源化中保留的氨基酸再依据其与CDR氨基酸作用力的强弱进行进一步的分类，把作用力相对较弱的氨基酸进一步的突变成人源的氨基酸。

人源化方案一与人源化方案二的运行原理是一样的，不一样的地方在于其人源模板的选择。方案一为与鼠源的抗体在序列上最为相似的人源的模板。方案二则是在相似度大于50%中搜寻已经有其它抗体药物使用过的人源模板中表达量最高的人源模板。如下图所示：

工作站会给出2套人源化的设计方案，这2套方案分别会选择不同的人源的模板。

方案一为与鼠源的抗体在序列上最为相似的人源的模板。

方案二为综合考虑了人源模板的相似性、成药性与表达量而选择的综合性不错的模板。

结果解读：

如上图所示，通常我们会得到如上图的表格，从左至右每列分别为:

Name：抗体名称
Expression：人源化模板的表达量水平(mg/L)，选定的人源重链与轻链模板搭配后的表达量，此数值来源于实际实验数据。
Htem_Structure：人源化重链模板，选定的重链人源模板的编号（IMGT数据库中的人germline的编号），点击后会提供PYMOL版的抗体结构文件，保存后用PYMOL打开可以查看抗体的结构并将CDR区标注为黄色，人源化替换的氨基酸标注为粉色，为了不影响亲和力而保留鼠源的氨基酸标注为深蓝色。
Ltem_Structure：人源化轻链模板，选定的轻链的人源模板的编号，点击后会直接显示抗体的结构，不需要提前安装PYMOL软件，与上面的一样，抗体结构会将CDR区标注为黄色，人源化替换的氨基酸标注为粉色，为了不影响亲和力而保留鼠源的氨基酸标注为深蓝色。
HLmatch2：重轻链模板是否被已成药的抗体使用过，结果显示1/89代表着此人源的重链与轻链的配对在89个抗体药物中出现过1次，此89个抗体药物的轻链是kappa链，数据库里还有10个左右的lambda链的抗体药物数据。
Hratio：重链模板在人体中出现的比率引用下面的链接自文献A fully synthetic human Fab antibody library based on fixed VH/VL framework pairings with favorable biophysical properties
Lratio：轻链模板在人体中出现的比率
HLfreq：重链与轻链配对出现的百分率引用下面的链接自文献A fully synthetic human Fab antibody library based on fixed VH/VL framework pairings with favorable biophysical properties
Similarity：与人源模板的相似度，结果数值比如60%:70%/56%:69%，60%:70%分别代表着鼠源抗体重链与人源模板的Identity（一样氨基酸的所占百分比）与Similarity（相似氨基酸的所占百分比）值。56%:69%分别代表着鼠源抗体轻链与人源模板的Identity与Similarity值。
HumanizeValue：人源化数值，此数值代表着除CDR区域外保留了鼠源的氨基酸的个数，因此数值越低代表人源化程度越高。0代表着除CDR区域外所有的鼠源的氨基酸都替换成了人源的氨基酸。
HumanizedPI：第一轮人源化后用igG1恒定区的等电点，根据计算前选择Fc标签的种类，如IgG1或者IgG4,计算最终人源化后的抗体的等电点值，通常治疗性抗体的等电点数值范围在8-9之间，人体内的PH值大概在7.4左右。

点击抗体名词Name后，会进入到下图结果中：

如上图所示，结果第一行颜色标注体现了人源化后的序列的氨基酸的一些性质及可能的修饰位点，第二行的蓝颜色标注的是CDR区域。

点击Htem_Structure后，会有PYMOL格式的结构文件，可以下载到本地电脑后用PYMOL软件打开。

点击Ltem_Structure后，会得到此抗体的结构展示，如下图所示：

点击进入的界面可以直接通过鼠标操作来调整观看立体3D结构的视角，右侧是一些功能的按钮，可以根据需求来点击调用。抗体结构会将CDR区标注为黄色，人源化替换的氨基酸标注为粉色，为了不影响亲和力而保留鼠源的氨基酸标注为深蓝色。

点击Hratio那列链接后，会进入到如下的界面：

如上图列表所示，此表格展示了我们的目标抗体的重链与所有的人源模板重链的相似度，并按照序列比对的Identity（一样氨基酸的所占百分比）的值由大到小排列出来，从左至右每列分别为：

人源模板名称Germline Name：

人源模板的序列：

与此人源模板比对的Identity值：一样氨基酸的所占百分比。

与此人源模板比对的Similarity值：性质相似氨基酸的所占百分比。

点击Lratio那列链接后，会进入到如下的界面：

如上图列表所示，此表格展示了我们的目标抗体的轻链与所有的人源模板轻链的相似度，并按照序列比对的Identity（一样氨基酸的所占百分比）的值由大到小排列出来，从左至右每列分别为：

人源模板名称Germline Name：

人源模板的序列：

与此人源模板比对的Identity值：一样氨基酸的所占百分比。

与此人源模板比对的Similarity值：性质相似氨基酸的所占百分比。

点击形似程度Similarity那列链接后，会进入到如下的界面：

如上图所示，内容分为两大部分。上面的部分是重链的人源化方案，下面的是轻链的人源化方案。

人源化设计方案中，左侧写有Mouse的序列是筛选到的鼠源的序列，左侧写有Human的是我们选用的人源的模板序列，左侧写有Humaniz的序列是把鼠源氨基酸替换为人源模板的最终的人源化后的序列。

在序列中，标注有棕色的是通过Kabat方法定义的CDR区域，红颜色的是通过对鼠源抗体序列与人源的模板序列比对后不一样的鼠源的氨基酸，绿颜色是通过比对后人源模板的人源的氨基酸。

左侧标注有Humaniz的序列是最后的人源化后的抗体序列，其中绿颜色是最终替换成人源的氨基酸，红颜色是考虑到CDR的结构与亲和力保留了鼠源的氨基酸，棕色是CDR区域。

点击人源化模板的表达水平Expression那一列后，会得到如下的表格：

如上图表格所示，从左至右每列分别为：

Expression：人源化模板的表达量水平(mg/L)，选定的人源重链与轻链模板搭配后的表达量，此数值来源于实际实验数据，数据来源为A fully synthetic human Fab antibody library based on fixed VH/VL framework pairings with favorable biophysical properties
Hgermline：人源化重链模板，选定的重链的人源模板的编号，点击后会提供PYMOL版的抗体结构文件，保存后用PYMOL打开可以查看抗体的结构并将CDR区标注为黄色，人源化替换的氨基酸标注为粉色，为了不影响亲和力而保留鼠源的氨基酸标注为深蓝色。
Lgermline：人源化轻链模板，选定的轻链的人源模板的编号，点击后会直接显示抗体的结构，不需要提前安装PYMOL软件，与上面的一样，抗体结构会将CDR区标注为黄色，人源化替换的氨基酸标注为粉色，为了不影响亲和力而保留鼠源的氨基酸标注为深蓝色。
Freq：重链与轻链配对出现的百分率引用下面的链接自文献A fully synthetic human Fab antibody library based on fixed VH/VL framework pairings with favorable biophysical properties
HLmatch：重轻链模板是否被已成药的抗体使用过，结果显示1/89代表着此人源的重链与轻链的配对在89个抗体药物中出现过1此，此89个抗体药物的轻链是kappa链，数据库里还有10个左右的lambda链的抗体药物数据。
Hratio：重链模板在人体中出现的比率引用下面的链接自文献A fully synthetic human Fab antibody library based on fixed VH/VL framework pairings with favorable biophysical properties
Lratio：轻链模板在人体中出现的比率
HIdentity(%)：重链与人源模板的相似度
LIdentity(%)：轻链与人源模板的相似度
FvPI：把鼠源的CDR直接移植到此人源模板后可变区的等电点
Htemseq：重链的人源的模板序列，其中蓝颜色的是CDR区域，红颜色的是带负电荷的氨基酸。
Ltemseq：轻链的人源的模板序列。
把鼠源的CDR直接移植到此重链人源模板后的序列：
把鼠源的CDR直接移植到此轻链人源模板后的序列：