抗体是与免疫系统密切相关的蛋白质，被称为免疫球蛋白（immunoglobulins，“Ig”）。每个抗体由四种多肽组成——两条重链和两条轻链连接形成一个“Y”形分子。“Y”尖端的氨基酸序列在不同抗体之间差异很大。这个由110-130个氨基酸组成的可变区（variable region, “V”）赋予抗体结合抗原的特异性。可变区包括轻链和重链的末端，用蛋白酶处理抗体可以切割该区域，产生含可变区的部分抗原结合片段（fragment antigen-binding, Fab）。恒定区（constant region, “C”）决定了用于破坏抗原的机制，抗体根据其恒定区结构和免疫功能分为五大类：IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。
可变区进一步细分为超变区（hypervariable region, HV）和骨架区（framework region, FR）。相对于FR中最常见的氨基酸，HV在给定位置具有很高比率的氨基酸变化。在轻链和重链中，存在三个高变区——HV1、2、3。具有更稳定氨基酸序列的4个FR区将HV区分开。HV直接接触抗原表面的一部分。为此，HV有时也称为互补决定区（complementarity-determining region, CDR）。FR通常会形成一个β折叠结构，用作支架以将HV保持在接触抗原的位置上。
具有高特异性与亲和力的抗体在诊断学和治疗学中应用非常广泛。最常用的形式是多克隆抗体（polyclonal antibodies）和单克隆抗体（monoclonal antibodies，mAbs）以及各种抗体片段（例如单链可变片段(single-chain variable fragment, scFv)、部分抗原结合片段 (fragmentantigen-binding,Fab) 和单链抗体 (single-chain antibody, scAb) 。它们用于许多诊断应用，用于治疗各种癌症（例如头颈癌、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌、白血病和多发性骨髓瘤），以及关节炎、哮喘和牛皮癣。截至2018年5月，美国FDA已批准超过80种治疗性单克隆抗体和基因衍生抗体。
据报道，不稳定性是抗体制备与利用的一个非常重要的问题，必须通过调整生产条件以确保抗体稳定性。由于稳定性影响越来越重要的基于抗体的诊断和治疗的功效，因此在表达、生产、储存（保质期）和应用过程中抗体稳定性的研究、分析和促进/增强是紧迫的问题。
最佳抗体稳定性的储存与使用条件：
众所周知，储存条件（pH值、缓冲液类型、稳定剂、抑菌剂、蛋白酶抑制剂、温度和冷冻/解冻循环）在抗体稳定性中起着至关重要的作用。
1. 配方和辅料
赋形剂（excipient）可以极大地影响抗体及其衍生物的稳定性。Laptoš和Omersel指出，保持pH值（例如Tris、乙酸盐、组氨酸和柠檬酸盐缓冲液）和防止氧化（例如糖和多元醇）的赋形剂可以增强蛋白质稳定性。Manikwar等人表明蔗糖增加了折叠稳定性并导致单体含量降低较慢（即聚集较慢），蔗糖还降低了大部分mAb结构的局部灵活性和不溶性聚集体的形成。与之形成鲜明对比的是，精氨酸降低了mAb的构象稳定性，并显著增加了结构特定部分的局部灵活性，尤其是在CH2结构域中。精氨酸还增加了可溶性和不溶性聚集体的水平，导致单体损失率增加。
缓冲液会对mAb构象稳定性产生各种影响，并可能导致片段化。Kubiak等人发现，与PBS相比，当储存在组氨酸-蔗糖缓冲液(HSB)中时，用于抗药物抗体测定的钌化试剂具有较低的聚集水平并产生较低的基线反应。Zheng等人报道，pH值和缓冲液种类都会影响IgG 1亚型治疗性单克隆抗体A的降解过程，其中pH值更为重要。在较高的蛋白质浓度下降解较慢。因此，抗体储存浓度应为1 mg/mL或更高，BSA（2–5%，w/v）通常用作抗体储存中的稳定剂。Chavez等人描述了一种优化的缓冲液（200 mM精氨酸、50 mM组氨酸和100 mM NaCl，pH 6.5），用于改善鼠IgG3在多次冷冻/解冻循环后的长期储存稳定性。Correia等人设计了一种无金属的组氨酸缓冲系统，基于以下发现：在组氨酸存在的情况下，铁会通过铰链区的裂解增加抗体的断裂。他们使用含有组氨酸（1˗100 mM范围）和甲硫氨酸（1˗50 mM）等成分。在这些缓冲系统中制备的Lambda轻链的保质期至少超过24个月，或者能够承受至少5次冻融循环。
通常添加抑菌剂（例如叠氮化钠和/或硫柳汞）和蛋白酶抑制剂以防止细菌生长，从而提高抗体的储存稳定性。请注意，硫柳汞(0.01% w/v)含有汞，而叠氮化物(0.02% w/v)会抑制含血红素的蛋白质，如过氧化物酶，如果处理不当可能会出现爆炸危险。
2. 储存温度
抗体的常用储存温度为4 °C、-20 °C 和-80 °C。酶标抗体应储存在4°C，因为冷冻/解冻压力（例如缓冲液或非缓冲液成分的结晶、结冰、冷变性、相分离、解冻时间、溶质的重新分布和pH波动）会降低酶活性。值得注意的是，IgG3抗体同种型应始终储存在4°C，因为它会在解冻过程中发生聚集。
在冷冻/解冻过程中已经观察到抗体聚集，并且由于冷冻/解冻应力导致溶剂/溶质条件发生复杂的物理和化学变化，冷冻/解冻可能会诱导抗体聚集。因此，减少冷冻/解冻循环的次数应该限制聚集的发生和程度。许多冷冻保护剂富含羟基，优先排斥在蛋白质分子附近，使蛋白质优先水合并因此稳定。此外，冷冻保护剂可以通过延迟抗体溶液的冰结晶和共晶转变来减少抗体聚集。因此，冷冻保护剂可用于抑制冷冻/解冻诱导的抗体聚集。
一般来说，与4 °C（通常为数周或数月）相比，在˗20 °C和˗80 °C下储存更适合长期稳定性（年）。对于在˗20 °C下储存，可以使用添加50% (v/v)甘油或乙二醇来防止冷冻/解冻造成的损坏。抗体储备溶液的等分试样应在冷冻前以小体积分配，以避免多次冷冻/解冻循环。一个或多个小体积的抗体可以随时解冻使用，而其余的抗体则保持冷冻。这样，给定的抗体等分试样仅经历一次冷冻/解冻循环。快速解冻可以使蛋白质变性比慢速解冻高11倍，这表明应采用较慢的解冻（即在冰上）以尽量减少抗体的不稳定性。
极低的储存温度通常有利于稳定性。Kukis等人报告说，单克隆抗体（Lym-1，一种抗淋巴瘤小鼠IgG2α）在-70°C下储存8.5年后仍保持结构和功能完整性。Michaut等人发现，在-80 °C下储存至少3.5年和3 ˗ 12次冷冻/解冻循环后，未稀释的血清样品中的免疫治疗抗体仍保持稳定。然而，还是应避免频繁的冷冻/解冻循环，这会导致抗体变性和聚集。
3. 干制剂
Daugherty和Mrsny指出，通过从药物形式中排除水分可以提高蛋白质的稳定性。一种常见的除水方法是冷冻干燥（或冻干），并添加冷冻保护剂。保持玻璃态是确保冻干蛋白长期稳定性的关键。Park等人用甘露醇在三种不同的pH值（3.0、5.0、7.0）下配制了IgG1 mAb，有和没有蔗糖；然后，他们在一年多的时间里监测了不同温度下的稳定性。mAb的二级结构在pH 3.0和没有蔗糖的情况下变得明显紊乱。存在蔗糖的pH 5.0条件时的结构变化最少，并与长期稳定性（在聚集体形成方面）相关。值得注意的是，Ferraz等人证明，单克隆抗体（同种型IgG和IgM）在滤纸上干燥并在-20 °C下储存超过1年后仍保持稳定性，这可以普遍且轻松地应用于基于抗体的诊断。
参考文献：
https://doi.org/10.1016/j.biochi.2020.08.019
http://www.biology.arizona.edu/immunology/tutorials/antibody/structure.html
