双特异性抗体掀起投资热潮
作者 l 郭佳 来源 l 维渡纵横(WeDimension)
一
双特异性抗体简介
双特异性抗体(bispecific antibodys,BsAb)的概念是由Nisonoff和他的合作者在1960年首次提出的,是一种可以同时结合两种特异性表位或目的蛋白的人工工程化抗体,具有同时结合两个不同表位的能力,起到更优的疾病治疗效果。
BsAb双重靶向方法与单纯的两种抗体混合的鸡尾酒疗法有着很大不同,双特异性抗体的结构会产生新的活性,是两种单抗简单混合在一起所不具备的;同时与两个单克隆抗体药物联合用药治疗相比,BsAb减少了药物开发和临床试验的成本。
全球第一个获批上市的双特异性抗体是Trion研发的靶向CD3和EpCAM的catumaxomab (Removab),是一个桥接细胞机制的、含Fc区的双抗药物,用于治疗癌性腹水,但生不逢时,2017年出于商业考虑退出市场;Catumaxomab发明者Lindhofer博士公开表示,依然对Catumaxomab充满信心,他还提到应该把适应症定为腹腔转移癌,而非恶性腹水,期待Catumaxomab的再出发。
双特异性抗体发展历程[1]
2014年,Amgen研发的靶向CD3和CD19的blinatumomab(Blincyto)获FDA批准,是一个桥接细胞机制的、不含Fc区的双抗药物,用于治疗急性B淋巴细胞白血病,是首个由美国FDA批准的桥接T细胞机制的CD19双特异性抗体,是免疫治疗史上具有里程碑意义的事件,也重新掀起了全球投资热潮。
2017年,由Roche研发的血友病领域首个双特异性抗体Emicizumab (Hemlibra)是一个辅助因子模拟机制的(将FIXa和FX结合从而恢复VIII因子的功能)、含Fc区的双抗药物,获得FDA批准,并获得孤儿药认证和突破性疗法认证,上市第二年的销售额约为2.24亿美元,并于2018年11月30日获得中国NMPA批准,2019年收获14.1亿美元的销售额,吸引了业界更多的目光。
二
双特异性抗体的结构类型
01
双抗的结构
根据是否含Fc区可将双特异性抗体分为两类:1)含Fc区的双特异性抗体(IgG-like双特异性抗体),如下图蓝色部分,代表结构如TrioMab、Crossmab/KIH、DVD-Ig、IgG-scFV、FIT-Ig、mAb-Trap等;2)不含Fc区的双特异性抗体(non-IgG-like双特异性抗体),如下图粉色部分,代表结构如BiTE、DART、TandAb、bi-Nanobody、ImmTAC、TriKE等。
其中不含Fc区双特异性抗体全部为片段结构(Fragment-based formats:1+1/1+2/2+2);含Fc区的双特异性抗体则又分为对称结构(Symmetric formats)和不对称结构(Asymmetric formats)。
02
不含Fc区的双抗平台
不含Fc区的双特异性抗体
BiTE(Bi-specific T-cell engager,BiTE)抗体是将两个单链抗体 [注:单链抗体(single chain antibody fragment,scFv)是由抗体重链可变区和轻链可变区通过15-20个氨基酸的短肽linker连接而成的抗体] 通过无免疫原性的甘氨酸-丝氨酸重复序列连接而成的重组蛋白。安进于2012年耗资12亿美元收购Micromet公司后获得了BiTE技术,其获批的第一个双抗药物Blincyto就是一个BiTE抗体。
DART(dual affinity retargeting, DART)将抗体A和B的可变区(VLA-VHB和VLB-VHA)表达出来,并通过短肽连接起来,形成异源二聚体,链间引入二硫键来增加DART抗体的稳定性。
TandAb(tandem diabody, TandAb)是由单个多肽链连接成的两对VL和VH结构域,形成四价的TandAb。此类抗体比IgG或IgG样BsAb分子量小,但比BiTE大。
03
含Fc区的双抗平台
含Fc区的双抗具有Fc介导的效应功能,如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)、补体依赖性细胞毒性作用(complement dependent cytotoxicity,CDC)和抗体依赖细胞介导的细胞吞噬作用 (antibody-dependent cell-mediated phagocytosis,ADCP)。此类双特异性抗体主要有TrioMab,CrossMab/KIH,DVD-Ig,IgG-scFv,FIT-Ig,mAb-Trap 等。
含Fc区的双特异性抗体
04
双抗的优劣势
片段结构(Fragment-based formats)由于不含Fc区,避免了链相关问题,优势是产量高、成本低;缺点是半衰期相对较短。此外,片段结构的双特异性抗体可能会出现稳定性和聚合问题;
对称结构(Symmetric formats)更接近于天然抗体,但在大小和结构上有所不同。这些差异可能对与天然抗体相关的有利特性(如稳定性和溶解度)产生负面影响,从而可能损害这些双特异性抗体的理化和/或药代动力学特性。
不对称结构(Asymmetric formats)与天然抗体非常相似,被认为具有最低免疫原性的潜力。不过,解决链相关问题可能涉及到的复杂工程可能会抵消一些不对称模式双特异性抗体的这一优势。
05
双抗的设计原则
双抗的结构多样也是与其设计原则有很大的原因。药明生物(WuXi Biologics)的聂思惟博士和顾继杰博士于2020年在Antibody Therapeutics上发表了一篇综述文章,详述了双特异性抗体的设计原则[3][4]:
Driven by biology:双抗分子结构设计应该由生物学机理驱动,双抗的设计应以能实现其预期的生物学功能为前提,并兼顾有效性和安全性。
Match biology with an optimal format:双抗的格式应该和生物学机理匹配,这和上述第一点是一致的,不能只是为了不同而设计出新型双抗。
Select a right molecule:选择一个可以进入临床研究的理想双抗分子需要满足六个要素,即:a) Efficacy-理想的临床疗效;b) Safety-合适的安全性;c) PK/PD-合理的药代动力学;d) Physicochemical-合理的理化特性;e) Manufacturability-生产性,即易于临床和商业化生产;f) Immunogenicity-尽可能小的免疫原性。
双抗开发的三大原则和六大要素[3][4]
三
双特异性抗体的作用机制
标准的单克隆抗体的两个结合位点都针对同一靶标,而双特异性抗体的结合位点针对不同的作用靶标,使其能够实现一些新颖独特的作用机制:1)桥接细胞;2)桥接受体;3)辅助因子模拟;4)背负式劫持;5)递送有效载荷。
01
桥接细胞
02
桥接受体
03
辅助因子模拟
04
背负式劫持
05
递送有效载荷
四
国内外双特异性抗体研究盘点
01
国内外代表企业
02
适应症情况
03
靶点情况
全球进入临床阶段的肿瘤治疗方向的双抗药物靶点中,约有一半是桥接T细胞的BsTCEs(CD3×TAAs),其次集中在PD-1/PD-L1、HER2、CTLA4、CD19、BCMA等靶点上面。
全球肿瘤领域临床阶段的双特异性抗体药物靶点如下图所示:
五
展望
[4] 重磅双抗综述|生物学驱动发现创新性双特异治疗抗体. 华人抗体. 2020.
[5] 曼话. Nature: 双特异性抗体最新综述:全球管线、靶点、作用机制. 医药魔方. 2019.
[6] 双特异性抗体作用机理. 生物制品圈. 2019