雖然抗體是生物科學(xué)領(lǐng)域的主力，但是它的可靠性一再讓研究人員處于窘境。隨著(zhù)理解的加深以及技術(shù)的發(fā)展，學(xué)界有望克服這一問(wèn)題。

一只小鼠提醒了Clifford Saper這樣一個(gè)事實(shí)：抗體正在誤導科學(xué)界。在1994年到2011年間，Clifford Saper擔任《比較神經(jīng)學(xué)》（Comparative Neurology）雜志的主編。在此期間，他看到了一大堆依靠抗體來(lái)標記神經(jīng)遞質(zhì)及其受體位置的論文。2000年前后，基因敲除小鼠在生物領(lǐng)域大受歡迎，但結果令人不安。按道理說(shuō)，基因敲除動(dòng)物的染色結果應該和對照組小鼠的染色結果存在很大差別。但很多時(shí)候結果相同。據如今是波士頓貝絲·以色列·迪肯尼斯醫療中心（Beth Israel Deaconess Medical Center,BIDMC）神經(jīng)部門(mén)主席的Saper回憶，他們發(fā)現越來(lái)越多的論文因此被撤稿。同時(shí)Saper也意識到，他們缺乏系統的方法來(lái)評估這些使用抗體的論文。
于是單個(gè)雜志革命開(kāi)始了。Saper和編輯部的同事們提出了一條規則，要求作者提供論文中使用的抗體的廣泛驗證數據。據Saper回憶，這條政策對文章的嚴謹性有很大好處，但對于論文的投稿不利。“很多作者會(huì )覺(jué)得麻煩，會(huì )選擇投稿到其它雜志。”但Saper堅持這一原則。他的努力最終形成了JCN抗體數據庫，一個(gè)包含幾千個(gè)可信賴(lài)的神經(jīng)解剖學(xué)抗體的清單。
如今，醫學(xué)研究者仍然不斷遭遇抗體悲劇。最常見(jiàn)的悲劇是騙人的抗體：購買(mǎi)的用于檢測蛋白X的抗體優(yōu)先與蛋白Y結合（甚至可能完全不與X結合）。另一個(gè)悲劇是可重復性差：用新抗體重復以前的實(shí)驗，發(fā)現結果無(wú)法重復。一個(gè)好項目因此擱淺（見(jiàn)文末：處于困境的抗體市場(chǎng)）。
但技術(shù)的進(jìn)步和科學(xué)界的需求變化將會(huì )終結這個(gè)抗體泥潭。
抗體是生命科學(xué)領(lǐng)域最常用的工具之一。最普遍的用法是在 Western blot中揭示細胞或組織樣本中特定蛋白質(zhì)的表達量的多少。此外，它們也被用于免疫組化和免疫熒光染色，以便于在顯微鏡下可視化地觀(guān)察蛋白，以及其它各類(lèi)基于抗體會(huì )與特定生物分子結合的實(shí)驗。據網(wǎng)上生物試劑商城Biocompare 2015年發(fā)表的一份報告估計，科研用抗體市場(chǎng)規模達到25億美金，并且仍在增長(cháng)?？贵w的選擇也讓人眼花繚亂——有數以百計的抗體供應商。
在這一巨大市場(chǎng)的背景下，抗體的不可靠性問(wèn)題非常讓人警醒。特異性不足、敏感度和批次差異性等導致了錯誤的科研發(fā)現和大量的科研精力浪費?？贵w的不可靠性造成了癌癥、代謝、老化、免疫學(xué)和細胞信號轉導以及任何研究復雜的生物分子的領(lǐng)域的巨大損失。因抗體而造成的、在時(shí)間和資源方面的浪費非常巨大。據估計，每年因購買(mǎi)質(zhì)量差的抗體導致的損失達到8億美金，更不要說(shuō)所造成的無(wú)數的錯誤結論、不可解釋的（或曲解）實(shí)驗，以及浪費了的病人樣本和增加了的徒勞的研究時(shí)間。
瑞典皇家理工學(xué)院（Royal Institute of Technology）的研究員Mathias Uhlén表示，因抗體而造成的挫敗已經(jīng)太多了，是時(shí)候做出改進(jìn)了。“學(xué)界對解決這個(gè)問(wèn)題懷有很大興趣。”

勢在必行
對抗體的不滿(mǎn)意激勵了各領(lǐng)域人士采取行動(dòng)。今年9月，Uhlén主持了由人類(lèi)蛋白質(zhì)組組織（Human Proteome Organization，總部在溫哥華，一個(gè)國際財團支持的、研究蛋白質(zhì)的大型項目）舉辦的抗體驗證工作組成立大會(huì )。同月，美國實(shí)驗生物學(xué)學(xué)會(huì )聯(lián)合會(huì )（ Federation of American Societies for Experimental Biology）主辦的圓桌會(huì )議也探討了抗體問(wèn)題，預計明年年初發(fā)布抗體選擇建議。美國國立衛生研究院（National Institutes of Health, NIH）也參與了這次會(huì )議。從明年1月起，基金分配必須包含驗證實(shí)驗所需的抗體和其它關(guān)鍵資源質(zhì)量的項目。長(cháng)遠的解決方案很可能在明年9月在由全球生物標準研究所（Global Biological Standards Institute）主辦的會(huì )議上敲定。會(huì )議將在加利福尼亞州阿西羅馬舉行。40年前的這個(gè)會(huì )議上，科學(xué)家們謹慎敲定了利用基因重組技術(shù)操控DNA的細則。
美國國立綜合醫學(xué)科學(xué)研究所（National Institute of General Medical Sciences）主任Jon Lorsch指出，他們希望，學(xué)界能提出一致同意的解決方案。如此這樣，基金申請人和基金評委在描述如何認證材料時(shí)，都將有據可依。
其中一種解決方案就是使用明確了抗體重要標準的菜單。Uhlén提到，他們關(guān)注的，不是抗體的好與壞，而是在特定實(shí)驗、特定上下文中抗體的效果。 評價(jià)體系可能包括利用基因敲減和敲除，來(lái)驗證在目標蛋白缺乏的情況下，抗體是否仍會(huì )發(fā)生結合。另一種方法是把靶蛋白帶上熒光標簽，驗證抗體是否會(huì )與未標記的蛋白發(fā)生結合。還可以把新抗體和質(zhì)量好的抗體進(jìn)行比較。最后，研究者可以通過(guò)質(zhì)譜儀來(lái)檢測分析抗體能與哪些分子結合。

一些抗體供應商發(fā)布了自己的驗證結果，新的技術(shù)也將有助于抗體質(zhì)量的驗證。英國的生命科學(xué)試劑供應商Abcam的首席執行官Alan Hirzel表示，為了驗證出售的抗體的質(zhì)量，該公司使用了可以精細調整DNA的CRISPR–Cas9基因組編輯方法。該公司計劃在各種目標基因經(jīng)CRISPR–Cas9技術(shù)切除的人類(lèi)細胞系中驗證抗體，然后把每個(gè)抗體的驗證結果發(fā)布出來(lái)。
位于馬薩諸塞州沃爾瑟姆的生命科學(xué)工具提供商Thermo Fisher Scientific的首席科學(xué)官Klaus Lindpaintner指出，現在他們擁有能夠驗證抗體質(zhì)量的技術(shù)，而5年前、10年前，他們根本沒(méi)辦法做到這點(diǎn)?？贵w公司開(kāi)始把有抗體驗證的數據看成是一大競爭優(yōu)勢。今年6月，生命科學(xué)公司Bio-Rad發(fā)布了一系列經(jīng)過(guò)12種不同細胞系裂解物Western Blot實(shí)驗驗證的抗體。2014年年中以來(lái)，抗體公司Proteintech利用小干擾RNA敲除基因的表達，然后驗證每一個(gè)新抗體產(chǎn)品的信號是否隨著(zhù)蛋白表達的下降而下降。然而，這些努力仍然不夠，只有極小一部分公司愿意展開(kāi)驗證工作。
NIH的抗體鑒定項目（Antibody Characterization Program）實(shí)驗室主任Gordon Whiteley表示，并不是所有的公司都披露具體的測試條件，或何種情況下抗體的表現不佳?？贵w鑒定項目的目的是鑒別癌癥生物學(xué)可靠的抗體清單。他指出，寫(xiě)明測試條件和測試結果同樣重要。
抗體生產(chǎn)商Cell Signaling Technology公司的首席科學(xué)官Roberto Polakiewicz表示，檢測抗體并沒(méi)有最佳方法。開(kāi)發(fā)一種抗體是一種科學(xué)試驗。你需要有專(zhuān)業(yè)的人士來(lái)驗證抗體。如果客戶(hù)不能基于驗證結果做出選擇，他們會(huì )傾向于尋找一種新的抗體。
但研究人員有時(shí)只是很草率地掃一眼數據，很多人甚至都沒(méi)有意識到，抗體在一個(gè)特定實(shí)驗或特定樣本中的表現良好，并不意味著(zhù)它在其它實(shí)驗里也能表現良好。
此外，正如索爾克研究所（Salk Institute）的神經(jīng)科學(xué)家Paul Sawchenko提醒的那樣，商業(yè)供應商不能保證一個(gè)給定的抗體對每種組織樣本都有效。除非碰巧有人在和你一樣的樣本、一樣的實(shí)驗條件下驗證過(guò)該抗體的特異性，否則你需要自己去驗證這個(gè)抗體到底有沒(méi)有效。

重要信息
加利福尼亞大學(xué)（University of California）的信息科學(xué)家Anita Bandrowski指出，從其他研究者的論文中得到信息是最高效的方法。但問(wèn)題是，只有不到一半的實(shí)驗論文具體描述了試劑使用的抗體貨號。即使作者們寫(xiě)明了抗體貨號，公司可能會(huì )停止出售該產(chǎn)品。Bandrowski是資源識別倡議項目（Resource Identification Initiative，一個(gè)NIH支持的、由不同群體的學(xué)術(shù)合作參與的研究項目）的組長(cháng)。這一倡議有助于建立一個(gè)獨特的抗體識別體系，并說(shuō)服幾十種雜志要求作者明確地寫(xiě)明使用的抗體。

信息開(kāi)始積累。目前已有十幾個(gè)專(zhuān)門(mén)幫助研究人員選擇抗體的網(wǎng)站。一些網(wǎng)站收集用戶(hù)對抗體性能的評價(jià)，并提供比較工具?？茖W(xué)出版社F1000旗下網(wǎng)站Antibody Validation Channel，允許研究人員把自己在抗體購買(mǎi)網(wǎng)站上的賬戶(hù)貼出來(lái)，甚至還能請同行針對抗體結果給出意見(jiàn)和建議。Biocompare雇了一個(gè)內容編輯，專(zhuān)門(mén)聯(lián)系研究者們，請他們對抗體寫(xiě)評價(jià)。
一些抗體供應商，如St John's Laboratory，為研究人員提供使用產(chǎn)品，要求使用者寫(xiě)試用心得。Antibodies-online，一個(gè)抗體的網(wǎng)上銷(xiāo)售平臺，就安排了一個(gè)獨立的、第三方機構對抗體進(jìn)行驗證。Antibodypedia網(wǎng)站的基因敲減計劃于9月推出，該計劃里研究者可以通過(guò)抗體驗證掙到幾百美金：免費試用抗體，通過(guò)小干擾序列或CRISPR–Cas9等基因沉默技術(shù)來(lái)驗證抗體的信號強度隨著(zhù)蛋白表達的下降而下降，然后把數據提交到網(wǎng)站，就可以坐等網(wǎng)站獎勵的幾百美金。
但許多科學(xué)家都對匿名評論的信息保持警惕。用戶(hù)和公司提供的數據都很少，一些抗體驗證項目只貼出可靠性高的抗體。“有時(shí)找個(gè)驗證機構都比訂一個(gè)抗體來(lái)的簡(jiǎn)單。”一個(gè)抗體網(wǎng)站上的評論寫(xiě)道。

未來(lái)的評估
一些研究人員正在研發(fā)直接比較抗體的機制。多倫多大學(xué)（University of Toronto）的Aled Edwards是國際結構基因組學(xué)聯(lián)盟（Structural Genomics Consortium, SGC）主任。他和他的同事們使用質(zhì)譜檢測和比較1000多種抗體免疫沉淀的蛋白質(zhì)。該測試由5個(gè)參考實(shí)驗室進(jìn)行，歷時(shí)4年，花費了3百萬(wàn)美元，還不算各種人士的好心捐贈。最終，它建立了一個(gè)程序來(lái)評估抗體質(zhì)量和提供抗體性能的定量信息，尤其是蛋白沉降實(shí)驗。在這種實(shí)驗中，研究人員使用抗體將溶液中的目標蛋白沉淀下來(lái)。
挪威奧斯陸大學(xué)國家醫院（Oslo University Hospital）的蛋白組學(xué)專(zhuān)家Fridtjof Lund-Johansen正在開(kāi)發(fā)一個(gè)高效的、可同時(shí)檢測幾千種抗體的磁珠試驗法。該方法計劃將細胞蛋白分離成許多不同的組分，然后用兩種不同的方法對每個(gè)組分中的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測分析。一種是質(zhì)譜法，另一種是基于磁珠陣列、攜帶幾千種抗體的芯片。質(zhì)譜數據作為參照，用于檢測芯片結果。Lund-Johansen也承認，把這個(gè)想法變成成品，將需要巨大的前期工作。“這個(gè)想法非常大膽，甚至有些瘋狂，但這是唯一的途徑。”其他科學(xué)家對這種方法很感興趣，但不知道它是否能預測抗體在普通試驗中的性能。
瑞典烏普薩拉大學(xué)（Uppsala University）的蛋白組學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)商Ulf Landegren表示，對抗體的全面評估可能被過(guò)分解讀。“討論一種實(shí)驗中，一種抗體與目的蛋白結合的能力遠比討論抗體是否能與正確的蛋白質(zhì)以及其它分子結合有意義。”例如，當抗體結合非目的蛋白以外的蛋白時(shí)，有可能發(fā)生了交叉反應。交叉反應性不僅取決于一個(gè)特定的抗體，也取決于樣品的復雜性、抗體的濃度和目標蛋白的豐度。他建議，研究人員與其僅僅依賴(lài)一個(gè)抗體，不如成對地檢測能與同一目標蛋白不同部分結合的抗體。與這兩種抗體都發(fā)生結合的分子不太可能代表非目的蛋白。
這種方法的一個(gè)問(wèn)題是，科學(xué)家們很難知道他們購買(mǎi)的抗體到底與哪個(gè)部分結合。供應商往往從不同來(lái)源獲取產(chǎn)品，并且不需要披露原始制造商。因此，想要比較幾種抗體的研究人員可能最終會(huì )比較由多個(gè)供應商銷(xiāo)售的相同產(chǎn)品。一些公司，包括Genlogica和One World Laboratories公司只售原廠(chǎng)提供的抗體，并且提供試用裝抗體，以便研究者同時(shí)測試不同批次的同個(gè)抗體。
Edwards表示，最大的挑戰不是抗體的驗證，而是說(shuō)服細胞生物學(xué)家在抗體完全驗證之后再使用抗體，盡管他覺(jué)得只有雜志強制要求的情況下，研究者們才會(huì )這么做。“現在抗體市場(chǎng)監管不足，產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有保障。”換句話(huà)說(shuō)，只有當研究者們投入精力到抗體的選擇上，供應商才會(huì )開(kāi)始提供抗體的驗證數據，抗體質(zhì)量才有保障。
處于困境的抗體市場(chǎng)
同一個(gè)抗體在幾次實(shí)驗里得出的結果不同，會(huì )產(chǎn)生災難性的結果。這可能與抗體的生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)。
多克隆抗體是通過(guò)收集經(jīng)過(guò)目標抗原刺激免疫的動(dòng)物的血液而制成的。因此，只要這只動(dòng)物還活著(zhù)，就能夠一直提供多克隆抗體。為了產(chǎn)生單克隆抗體，宿主動(dòng)物接受目標蛋白免疫，然后提取出能識別并對該抗原發(fā)生響應的B細胞，使其與骨髓瘤細胞發(fā)生融合，從而成為可永久培養的細胞，從而不斷產(chǎn)生目的抗體。
重組抗體不同于傳統的單克隆抗體，因為它們的制備不需要動(dòng)物。相反，通過(guò)確定產(chǎn)生該抗體的基因序列——要么通過(guò)對動(dòng)物的免疫細胞進(jìn)行測序，要么自己設定序列，檢測產(chǎn)生的蛋白是否符合目標。然后將該基因插入到合適的細胞株中，產(chǎn)生抗體。由于抗體是確定的，即使原始細胞株死亡或發(fā)生突變，也能通過(guò)基因插入，產(chǎn)生需要的細胞株。
出于對抗體質(zhì)量的追求，兩個(gè)公共基金資助的項目開(kāi)始檢測市面上銷(xiāo)售的抗體和蛋白結合試劑的質(zhì)量。這兩個(gè)項目分別是2007年發(fā)起的Protein Capture Regeants和2010年發(fā)起的Affinomics。目前這兩個(gè)項目都已接近尾聲。支持者表示，某些抗體，例如轉錄因子的抗體質(zhì)量格外參差不齊，這些試劑領(lǐng)域的后續投資會(huì )取得較高的回報率。
目前多克隆抗體市場(chǎng)份額較大。一項調查發(fā)現，2006年以來(lái)10000篇生物醫學(xué)論文引用了1293種多克隆抗體、755種單抗隆抗體和1種重組單克隆抗體。一些研究人員認為，多克隆抗體能以多種方式靶向目標分子，不僅容易制造，而且在不同背景下都能特異性地識別目標蛋白。
Eric McIntush是蒙哥馬利Bethyl Laboratories的首席科學(xué)官。Bethyl Laboratories已有40多年銷(xiāo)售多克隆抗體的經(jīng)歷，計劃從2016年起銷(xiāo)售重組抗體。他指出，學(xué)界對重組抗體也會(huì )有需求。公司不可能把資金投入到他們可能永遠不賣(mài)的產(chǎn)品中。鑒于多克隆抗體的廣泛可用性，它是目前研發(fā)最便宜的抗體，適用于制備一些研究較少的抗體。但隨著(zhù)目標蛋白結構和功能的不斷明確，以及臨床轉化的需求，重組克隆抗體也將大有可為。
但瑞士蘇黎世大學(xué)（University of Zurich）蛋白質(zhì)工程學(xué)家Andreas Plückthu等人認為，單克隆抗體和多克隆抗體最終會(huì )被結構更明確的重組抗體完全取代。他同意，許多蛋白質(zhì)不能被現有的試劑識別，但這并不是使用結構不明確的多克隆抗體的理由。“為什么不使用一些基因可識別或存儲的試劑呢？”