双特异性抗体正从研究走向临床开发
除了传统的单克隆抗体(mAb)，其它抗体疗法也在开发中，如双特异性抗体(bsAb)。将bsAb推向市场是一个非常重要的关注点。WuXi Biologics首席科学官兼执行副总裁Jijie Gu博士表示，由于大多数人类疾病是复杂的，往往由多个不同的机制驱动，单靶点方法(如mAb)可能不足以实现最佳治疗效果。
此外，许多治疗概念需要两个或多个靶点的物理连接。Gu 证实，在这种情况下，靶向两个或多个靶点的bsAb 或多特异性抗体 (msAb) 可能会提供 mAb 难以或不可能实现的新型治疗应用。
Lonza上游技术和CMC 全球总监Nikki Nogal解释说，bsAb 显示出了极有希望的有效性，因为它们可以同时结合两种不同的抗原 - 一种具有广泛应用和优势的功能参数，可以实现精确的靶向性和更高的效力，以及传统mAb 无法获得的广泛作用模式。此外，多个结合位点可以帮助减少后续临床耐药性的形成。这些优势推动了行业对bsAb 研究和开发的极大关注。
Nogal 补充说，bsAb在肿瘤免疫治疗中具有广泛的临床应用，它们可以应用的其它领域包括神经系统疾病、靶向药物递送或感染性疾病。
“在过去的几年里，生物制药产品管线一直在向更复杂的蛋白质形式发展。自2001 年以来，共有 273 个双特异性分子成功进入临床，”Nogal 说。“我们预计双特异性蛋白质和其它复杂蛋白质形式将在未来 5到 10 年内主导药物开发管线。”
Nogal 解释说，这类生物治疗药物不仅提高了治疗的准确性，而且还提供了灵活性，包括治疗方法，这些因素在药物开发商追求双特异性治疗方面发挥了决定性作用。“利用已知的药物给药方法，双特异性药物有望为无法在传统环境中接受治疗的患者带来希望，从而消除障碍并为治疗创造机会，”她说。
抗体产品的下一步
术语“双特异性抗体”描述了识别两种不同抗原或表位的分子，与传统mAb 相比，后者是只能识别一种抗原的分子。Nogal表示，bsAb 的范围从小蛋白 - 两个连接的抗原结合片段 -到带有其它连接结构域的大免疫球蛋白分子。
“bsAb 和 mAb 之间的主要区别 -即 bsAb 能够同时与两种抗原结合而 mAb 只结合一种抗原的能力 -是它们的基本‘改进’。有了bsAb，我们现在能够相比mAb靶向更多的目标，”Nogal 解释说。
此外，肿瘤治疗中的 bsAb 可以提供更高的结合特异性，从而提高精确度，允许免疫系统直接接触肿瘤细胞并增强其细胞毒性。Nogal指出，这种效果可能会减少所需的剂量，从而改善患者体验，这一直是肿瘤治疗的首要目标。此外，当与其它治疗方式结合时，bsAb有助于减少临床耐药性的发展，因为它们能够与多个位点结合并避免平行通路的调节，Nogal补充道。
相比之下，传统 mAb 表现出单一的抗原-靶点结合特异性，主要是由于抗体的结构对称性。因此，这限制了mAb 的功能和医疗益处，Nogal 强调说。
“相较而言，抗体的两半对于双特异性抗体并不相同，因此可以同时对同一抗原上的两个不同表位或两个不同的抗原靶点具有特异性，”她说。
mAb 的另一个因素是，鉴于两个对称结构域相似，分子的构建通常不太具有挑战性。相反，对于双特异性形式，分子组装是构建的一个组成部分。Nogal 透露，这种组合是长期以来阻碍 bsAb 开发工作的一个挑战，因为容易出现配对错误，直到“旋钮入孔”（knobs-into-hole）技术的出现提供了一种有效的解决方案，但这也只是部分的方案。
Gu 指出，除了具有累加效应或协同效应之外，bsAb最令人着迷的应用是它们有可能实现新颖且通常具有治疗意义的概念，后者对于单独或组合使用mAb 是不可能的。“这种所谓的专性bsAb可以为开发新疗法开辟全新的途径，”Gu说。
治疗机制
由于疾病机制通常很复杂并且涉及无数的信号通路，而bsAb 提供了仅用一个分子而不是多个 mAb 的组合从多个角度解决疾病的优势。此外，Lonza 首席科学家、小组负责人 Ahmad Sediq 强调说，一项有趣的应用是通过靶向适当的抗原并通过bsAb 驱动共定位，有可能“招募”细胞介导的免疫反应到肿瘤位点。
与此同时，Nogal 继续解释说，由于双特异性分子的每一半都具有不同的功能，这种特性允许这些分子募集和激活各种免疫细胞，干扰/灭活受体信号和信号配体，并促使大量蛋白质复合物的强制结合。“从治疗的角度来看，与传统 mAb 相比，这种多功能性的改进是可取的，”Nogal说。
此外，Nogal 指出，与单独使用 bsAb 相比，采用bsAb与现有新疗法的组合方法可以显著提高反应率和持久性。
Gu指出，截至2022 年 1 月，FDA 已批准了 5种 bsAb，其中 4 种是专性bsAb，其作用机制无法通过单独使用 mAb 或 mAb 组合来实现。例如，Gu指出，最近批准的 amivantamab（商品名 Rybrevant，强生旗下Janssen的产品）靶向间充质-上皮转化因子 (c-MET) 通路和表皮生长因子受体(EGFR )，在携带 EGFR 外显子 20 插入突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC) 患者中显示出了显著的治疗效益。
“这种类型的 NSCLC 对常见的 EGFR 抑制剂（EGFRi）疗法具有耐药性。与 EGFRi 疗法相结合，EGFR mAb 疗法已显示出对此类 NSCLC 患者的一些临床益处，但与这种联合疗法相关的严重毒性可能会限制其应用，”Gu说。然而，Janssen公布的bsAb 产品数据显示，通过在其 bsAb 产品中仔细筛选和设计 cMET 和EGFR 靶标臂，amivantamab 不仅显示出有希望的治疗效果，而且显示出了优化的安全性，这推动了其在 2021 年的加速批准。”Gu指出。
Nogal 指出，bsAb目前在肿瘤免疫治疗和药物递送中具有重要应用。此外，各家公司正在探索bsAb 在其它疾病中的更多应用，例如血液系统恶性肿瘤、糖尿病和阿尔茨海默病。
Nogal 解释说，常规mAb 通常不会激活 T 淋巴细胞，因为这是双特异性形式独有的特性，并指出，正是这种区别转化为 bsAb 在血液恶性肿瘤中的出色临床疗效。尽管有这些优势，但对实体瘤的治疗效果仍然难以捉摸，其主要原因是晚期实体恶性肿瘤因其抑制性肿瘤微环境(TME) 而“臭名昭著”，这会阻碍 T 细胞的活性，从而导致免疫功能欠佳。“能够通过激活 T细胞来应对 TME 的疗法具有实现显著治疗效果的潜力，特别是在传统 mAb 可能缺乏或失败的情况下。”Nogal 说。
“由于双特异性分子更具可定制性，它们可以被设计成具有更高的细胞毒性潜力并结合相对弱表达的抗原，使这类分子形式最适合肿瘤，”Nogal说。
在Gu前面提到的5款上市的bsAb中，3款用于肿瘤治疗，1款用于血友病A，1款用于老年性黄斑变性。Gu 指出，bsAb临床开发管线主要由肿瘤治疗项目组成。
“自身免疫性疾病是 bsAb 应用的第二大领域。大多数项目专注于肿瘤治疗的原因不仅是因为巨大的医疗需求未得到满足，还因为作为一种独特的药物，bsAb可以重定向免疫效应细胞，以消除肿瘤细胞，具体而言，即通过将 bsAb 的两个臂分别接合到效应细胞和肿瘤细胞上，”Gu说。
Gu 指出，第一个获得FDA 批准的 bsAb 是 Amgen 的BLINCYTO (blinatumomab)，属于此类将 T细胞重定向以杀死肿瘤细胞的药物。“现在，随着对免疫细胞如何杀死肿瘤细胞的深入了解，新一波具有更高临床疗效和更好安全性的免疫细胞衔接bsAb 正在临床开发中。”
“BsAb 和 msAb 为探索以前未开发的治疗选择开辟了巨大的机会，”Gu继续说道。“我们相信，未来十年将见证采用一些新的作用机制(MOA) 的 bsAb 或 msAb 在肿瘤和传染性、代谢、眼部和其它具有重大未满足医疗需求的疾病中获得临床成功。”
从研究到临床
尽管 bsAb 是一波有前途的新疗法，但从研究到临床开发阶段，bsAb 一直面临挑战。
与 mAb 相比，bsAb 在研发阶段显示出了更高的复杂性。Gu 解释说，特别是技术方面的考虑，尤其是化学、制造和控制(CMC) 以及机制或生物复杂性是主要挑战。
Gu 补充说，除了CMC 挑战之外，还需要特殊的测试系统来表征bsAb 治疗候选药物在研究阶段以及临床前和临床开发阶段的潜在治疗功效、毒性、药代动力学/药效学特征和免疫原性风险。“与用于评估mAb 的系统相比，其中许多系统可能相当复杂，”Gu说。
因此，许多公司正在开发各种 bsAb 技术来应对这些技术挑战。例如，WuXi Biologics 已经建立了技术平台（WuXiBody、SDArBody），可以开发新型 bsAb。Gu 表示，该公司的平台 (WuXiBody) 对几乎任何 mAb 序列对的组装都表现出了增强的兼容性，为构建多价形式提供了独特的结构灵活性，并提供了可应对CMC 挑战的可开发性优势。Gu还表示，从该技术平台（WuXiBody）中诞生的2种分子目前正在临床开发中，其中1种分子已进入研究型新药（IND）申报阶段。
WuXi Biologics 的另一个平台(SDArBody) 是一个基于单域抗体的 msAb 平台，可以灵活地构建多特异性或多功能抗体，从而为治疗应用提供独特的 MOA。以该平台开发的分子也表现出了良好的 CMC 可开发性。Gu指出，WuXi Biologics在 bsAb 技术以及多种通用 bsAb 形式方面的经验使其在稳定细胞系生成、蛋白质表达、纯化、表征以及bsAb 药物底物和药物产品的生产和制剂方面拥有显著优势。这一优势将有助于成功地把bsAb 分子从研究阶段推进至临床开发。
Nogal 指出，生产 bsAb 面临着独特的挑战，特别是与它们在上游工艺中的表达以及它们在下游工艺中的分离和纯化有关。“由于 bsAb 由两条不同的重链和轻链组成，因此在生产组装过程中可能有多种组合。表达过程中轻链和重链之间的错配可能导致出现错误组装的抗体种类，由于它们与正确形式的相似性而难以去除，”她说。
Lonza 也开发了一个解决bsAb 开发技术限制的平台 (bYlok)。该技术依赖于调整其中一个二硫键的位置，当与旋钮入孔技术结合使用时，有利于形成正确的异二聚体种类。根据Nogal 的说法，该平台提供了超过 95% 的正确重链和轻链 (HC-LC) 精确配对。该平台使用类似mAb 的方法，并获得在产量、稳定性、免疫原性和功能等关键特征上模仿亲本抗体的bsAb。
Nogal 补充说，与传统mAb 相比，双特异性抗体的优势和多功能性不仅使它们从治疗的角度更具吸引力，而且将它们区分为更复杂的蛋白质，难以构建、设计和生产。
双特异性抗体通常分为两类：免疫球蛋白 G (IgG) 样和非 IgG 样。“由于存在重链Fc [可结晶片段] 区域，IgG 样分子相对较大的分子量简化了纯化过程。这也改善了属性，包括稳定性和溶解度，并增加了血清半衰期和亲和力，从而增强了生物活性，”Nogal说。
与此同时，Sediq 解释说，由于这些分子表现出多种形式，部分表现出与天然蛋白质不相似的复杂结构，复杂的 bsAb 可能具有更高的免疫原性风险。此外，多种抗原特异性的组合对安全性评估提出了挑战，例如，在选择相关动物模型以及需要测试非常低的剂量以建立产品安全性时。
“太多的不同 bsAb 形式和新兴的新形式也对创造稳定的制剂构成了重大挑战。与已有大量经验和知识的传统mAb 不同，bsAb 还不是这种情况。这意味着不能利用“平台”，需要为每个特定分子定制方法；因此，这可能会导致更长的开发时间，”Sediq 说。
RealHOPE 项目的用武之地
虽然与传统 mAb 相比，bsAb 具有增加结合特异性的优势，但这可能会带来早期临床试验所需的在用和相容性研究（例如剂量确定研究）的缺点。“对于高效分子，静脉给药的浓度可能会降至 µg/mL，这对分析小组评估 bsAb 的质量/稳定性和数量构成了重大挑战，”Sediq 强调说。
“众所周知，振动、热或阳光照射（例如，在运输、处理和配送过程中发生）可能会影响蛋白质的稳定性。然而，几乎没有关于生物产品在离开生产现场后的稳定性的研究 -这是不幸的，因为药物的旅程并没有就此结束，而是一直持续到最终的溶液被送到医院或诊所的患者手中， ”Sediq解释道。
Sediq 还指出，在过去的20 年中，发生了许多与医院药物制剂不当和/或错误有关的严重不良反应甚至死亡的案例。由于它们的敏感性，处理 bsAb 等基于蛋白质的溶液可能会通过聚集或化学降解（如氧化）增加物理不稳定性水平，从而危及它们的质量。他警告说，这些杂质会导致药物不良反应和/或药物有效性的改变。
为了帮助解决这个问题，Lonza 参与了Real-World Handling of Protein Drugs—Exploration, Evaluation and Education (RealHOPE，蛋白质药物的真实世界操作 -探索、评估和教育) 项目。这是一项由创新药物倡议和欧洲制药工业协会联合会合作伙伴发起的倡议；该项目旨在测量药物处理过程中可能破坏基于蛋白质的治疗方法的真实事件。
“通过成为 RealHOPE 项目的一部分，我们的目标是彻底了解这些药物在临床实践中或在患者家中的真实处理，开发模拟模型和分析方法，评估处理对产品质量和引入最佳实践来控制或避免稳定性和有效性挑战，”Sediq说。
本文节选、翻译自以下原文，由于水平有限，详细内容，请参考原文。本文旨在知识、信息分享，如有任何问题，请私信联系。
原文：F. Mirasol, “Bispecific Antibodies are Moving from Research to Clinical Development,” BioPharm International 35 (6) 16–20 (2022).
相关阅读：