最近来自WuXi Biologics公司的研究人员在Antibody Therapeutics 发表了一篇题为“Biology drives the discovery of bispecific antibodies as innovative therapeutics”的综述论文，很好的总结了双特异性抗体（BsAb）的研究现状，BsAb格式设计和选择合适的BsAb的生物学因素，以使新的BsAb治疗理念成为可能，这里小编分两期将对其进行介绍。
目前，全球已有约100种抗体治疗药物获得监管机构的批准，抗体治疗药物已成为开发新药的支柱之一。在过去的几年中，BsAb的临床研究数量呈指数增长(图1A)。然而大多数临床开发中的BsAb都处于早期阶段 (67%在Phase I阶段，25%在Phase II阶段)(1B)。大多数临床阶段的BsAb(∼84%)用于治疗癌症，特别是实体瘤、乳腺癌和急性白血病。尽管如此，仍有一些产品设计用于治疗其他疾病，如自身免疫性疾病(图1C)。在开发中的双特异性产品中，近一半的策略是通过使用CD3或CD16靶向臂来清除恶性肿瘤细胞。另一种常用的策略是确定肿瘤或组织特异性标记物。为此，许多公司都设计了自己的技术来制造BsAb，例如安进的BiTE、MacroGenics的DART和罗氏的CrossMab平台。
虽然mAb在多个疾病领域显示了明确的治疗效果，但人们认为BsAb可以通过使分子具有新的作用机制(MOA)并提供mAb无法实现的新的功能优势来进一步促进治疗性抗体的成功。我们认为一个好的BsAb分子应该基于三个原则(图2) ：(1)BsAb分子能够提供独特的生物学功能，在独特的生物学驱动下，以适当的安全性达到预期的疗效；(2)所选择的形式应该使该分子能够实现其期望的功能，使生物学与最佳形式相匹配；(3)选择作为临床开发候选的分子应满足对临床开发和商业生产至关重要的六个标准，即期望的临床疗效、适当的安全性、良好的药代动力学/药效学(PK/PD)性质、良好的物理化学性质、可制造性以及最小或没有免疫原性风险。图2. 寻找良好治疗性BsAb的原则、标准和筛选漏斗下面将讨论这六个黄金标准：理化特性、可制造性、免疫原性、PK/PD特性，最重要的是，有效性和安全性，以及它们如何对产生的BsAb的结果产生重大影响。目前已经探索了许多策略来解决CMC的质量问题，如错配、稳定性、聚集、溶解性、粘度、纯化等。良好的双特异性临床候选药物应：(1)易于表达；(2)没有明显的聚集或低聚集，因为聚集可能影响疗效和增加免疫原性风险；(3)具有良好的溶解性、高稳定性和低粘度，以满足预期的临床剂量；（4)制造成本较低。根据不同的临床应用，这些要求的严格程度可能会有所不同。例如，用于静脉输液(IV)的重组冻干制剂在肿瘤学应用中通常是可以接受的，而为皮下注射（SC）开发的液体制剂可能是大多数自身免疫适应症的首选。对于眼科疾病来说，高溶解度、高稳定性、低粘度是具有竞争力的产品的必要条件。随着BsAb技术的发展，越来越多报道的BsAb形式能够以合理的产量表达和纯化，满足给定的临床应用的合理的物理化学性质，并可用于大规模生产，尽管其中一些形式确实需要大量的CMC优化和更长的开发时间。
免疫原性是限制生物治疗药物临床应用的关键因素之一，因为ADA的产生可能导致药物快速清除，中和疗效，甚至在临床上发生严重的不良反应。根据ADA响应的持续时间可以分为瞬态ADA和永久性ADA。持续性ADA需要T细胞的帮助，通常会导致更严重的后果。产生的ADA的性质和水平受患者的身体状况(自身免疫倾向与免疫抑制、预先存在的ADA等)以及抗体的固有属性(即序列、杂质、格式、MOA、给药方案等) 的影响。例如，癌症患者通常是免疫抑制的，而患有自身免疫性疾病的患者容易产生自身反应性抗体和ADA。含有强T细胞表位的抗体诱发T细胞依赖性持续性ADA的风险很高。与消耗B细胞的BsAb相比，增强免疫系统反应的BsAb可能有更高的概率诱发ADA。由于已报道的大多数BsAb形式都是高度工程化的，并且引入了非天然的Ig序列，因此BsAb很可能比普通mAb具有更高的免疫原性风险。大多数的BsAb仍处于早期临床阶段，只有非常有限的信息和结果可用于评估BsAb的免疫原性问题。由于其对临床结果的严重影响，在早期发现阶段已开发出将免疫原性风险降至最低的方法。首先，越来越多的抗体疗法正在利用人源化甚至完全人源化的抗体或片段来减少非人类序列，从而降低免疫原性风险。其次，在电子计算机技术中，人们正在使用一些方法来识别免疫原性表位，特别是可以去除T细胞表位，以防止T细胞依赖的持久性ADA的产生。虽然这些方法仍然需要在临床实践中得到验证，但已经开发了各种计算机算法来预测潜在T细胞表位的存在。为了完善计算机预测，采用了体外分析方法，包括HLA结合分析、PBMC分析、混合淋巴细胞反应分析，以及模拟特定组织条件的3D模型。计算机算法和体外检测的综合结果可以为BsAb的开发提供一些参考信息，并为BsAb的开发提供帮助。PK指的是身体对药物的吸收、分布、代谢和排泄。PK/PD在影响药物疗效和安全性方面起着重要作用，因此对BsAb的发展至关重要。BsAb的许多因素都可以影响PK，包括分子形式、大小、理化性质、FcγR结合以及靶结合亲和力。例如，Harpoon正在基于TriTAC平台开发一种新的蛋白酶激活的T细胞参与平台ProTriTAC。通过修饰非CDR区域，抗白蛋白SDA可以结合和掩蔽抗CD3臂，同时保持其与白蛋白的结合。此外，在抗CD3结合域和抗白蛋白SDA之间的连接物上引入了肿瘤相关蛋白酶裂解位点。在循环中，抗白蛋白使抗CD3臂保持不活动，并赋予分子较长的血清半衰期。ProTriTACs一旦进入TME，就会被肿瘤相关蛋白酶切割，失去抗白蛋白SDA，暴露抗CD3结合位点发挥作用。如果被裂解的分子再次进入循环，由于其尺寸很小，它们将被迅速从系统中清除。通过使用这一策略，他们开发了一种靶向EGFR的ProTriTAC。由于较长的血清半衰期可能会增加组织渗透和治疗效果，并且减少剂量和给药频率，因此有时更倾向于较长的血清半衰期的BsAb。由于与FcRn结合，IgG和白蛋白在血浆中含量丰富，具有较长的半衰期，从而使它们免于内切/溶酶体降解。因此，加强Fc与FcRn的结合，或通过在格式中添加HSA结合域(不含Fc)来改善血清PK是BsAb常用的方法。已经测试了CH2CH3区域的许多突变可以增加Fc与FcRn的结合，但只有YTE和LS突变组合(YTE=M252Y/S254T/T256E；LS=M428L/N434S)得到了临床验证。YTE突变可使人抗体血清半衰期增加4倍，但也会降低抗体的ADCC活性。含有LS突变的VRC01LS也使得人类血清半衰期增加了4倍以上。与YTE突变不同，LS突变对抗体的ADCC活性没有影响。另一方面，在一些应用中，当延长的半衰期是不希望的时，也可以应用突变来减少Fc到FcRn的结合。在某些情况下，降低靶结合亲和力可以延长药物的半衰期，从而提高治疗效果。如Leong等所指出的，CD3×CLL1 T细胞重定向双特性抗体的CD3亲和力与其活性、PK和安全性之间的关系相当复杂。在体外鉴定过程中，他们发现与CD3的高亲和力(CLL1/CD3H)相比，低亲和力的（CLL1/CD3L）显示出较低的效力，但具有更有好的安全性。更重要的是，当他们在体内测试这些分子时，他们发现与CLL1/CD3H相比，CLL1/CD3L具有较慢的药物清除率和更多的药物暴露量，这导致了更持久的抗肿瘤反应。在IL-15/Rα×PD1双功能蛋白中也观察到类似的情况。该融合蛋白被设计成降低IL-15/Rα的效力，但延长了半衰期。他们产生了几个效力降低的变异体，并在活体中进行了比较，低效变异体的半衰期从0.5天大幅延长到9天[US20180118828]。靶结合亲和力除影响血清PK外，还可能影响BsAb在肿瘤/组织中的分布。例如，BsAb与肿瘤抗原的亲和力可以影响肿瘤的穿透性。对肿瘤抗原有极高亲和力的BsAb会卡在入口处，因此肿瘤穿透性很差。而低亲和力的BsAb在肿瘤中分布更广，但分子较小的BsAb可能会减少在肿瘤中的滞留时间。Friedrich等人揭露实体肿瘤中T细胞重定向双特异抗体的分布可能会受到T细胞分布的显著影响，而改变对CD3或TAA的亲和力可能不足以将T细胞重定向双特异抗体和T细胞积聚到肿瘤中。可以使用其他方法来影响BsAb在肿瘤组织内的分布，包括靶点选择、Fc和跨细胞注射。所有调节PK的策略的最终目的都是为了提高总体临床疗效和和将治疗性BsAb的毒性降至最低。同样，也可以通过改变抗原结合活性和Fc介导的效应器功能来进一步提高BsAb的临床潜力，从而改善PD。因此，PK/PD可以通过调整多个因素来修改，而这些因素中的大多数是相互依赖的，改善一种属性有时会影响其他因素，这突显了治疗性抗体设计的挑战。因此，由于BsAb的MOA的复杂性，PK/PD曲线可能与我们预期的不同。迫切需要强大的技术和工具(包括实验和计算机中的)来促进对影响PK/PD性质的BsAb结构决定因素的理解，并指导BsAb的优化。一个合理的疗效/安全窗口是一个好的临床候选者的基础；PK/PD曲线、有效性和安全性曲线通常相互影响。在早期发现阶段表现出较高效力的药物往往被选为治疗候选药物。然而高效力药物在低毒性的剂量下往往没有或非常有限的治疗窗口，这可能会严重阻碍其临床应用。药效合理但安全性较好的药物可能具有较宽的治疗窗口，并且可以在不引起明显毒性的情况下随时增加剂量以提高治疗效果。如上所述，增加药物暴露可能是提高疗效和延长反应持续时间的另一种方式。然而，增加全身暴露也可能增加不良事件的概率和严重程度。尽管blinatumomab在消除肿瘤细胞方面具有极强的效力，但与blinatumomab治疗相关的危及生命的副作用，以及较短的血清半衰期，都大大限制了blinatumomab的应用。含有FC的形式的T细胞重定向双特异性抗体可能具有更好的稳定性，易于生产以及延长血清半衰期。长期接触药物可能会提供更好的疗效和更灵活的给药策略，但如果出现不希望看到的效果，可能会更难处理。Regeneron构建了REGN-1979(Fab+Fab带Fc，1+1)，CD20×CD3 BsAb。体外实验表明，REGN-1979能有效、特异地介导CD20+细胞的杀伤作用。用食蟹猴进行的临床前药理研究表明，REGN1979可导致持久的、深度的B细胞耗竭，血清半衰期为14天。2019年6月，Regeneron报告了REGN-1979的早期剂量升级试验结果：REGN1979(5-320 mg)治疗的14例滤泡性淋巴瘤患者的ORR率为93%和71%；REGN1979(80-160 mg)治疗的7例弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)患者的ORR为57%，均为CR。但在总共81名可评估的患者中，7%的患者经历了3级或更高的CRS，至少有10%的患者经历了3级或更高的不良事件。通过优化术前用药，可以减轻CRS的发生率和严重程度。在2019年ASH年会上，报道了Mosunetuzumab (CD20×CD3，罗氏)在非霍奇金淋巴瘤患者中ORR和CRR分别为62.7%和43.3%的类似结果。REGN-1979和mosunetuzumab对CAR-T治疗后病情进展的患者都有好处。Numab开发了ND-021，这是一种针对PD-L1，4-1BB和HSA的单价三特异性抗体。体外药效试验表明，分子对PD-L1的超高亲和力(2×10−12M)决定了分子的效力，与4-1BB的远端表位结合能更有效地促进4-1BB的聚集，当与4-1BB的亲和力远低于对PD-L1的亲和力时，有效剂量范围可显著扩大。与mAb组合相比，ND-021具有更强的增强活化T细胞应答的活性。由于ND-021的单价性和没有Fc区，显示出严格的PD-L1依赖的4-1BB激活活性，使抗原提呈细胞免于耗竭。体内药效试验表明，ND-021对小鼠的抗肿瘤活性高于单抗联合治疗。最重要的是，ND-021不会引起肝脏毒性。目前，该分子正处于IND阶段，我们期待着看到它的临床结果。基于强大的生物学基础，在精心协调的BsAb形式和精心挑选的结合单元的支持下，BsAb分子刚刚完成了通往最终成功的第一步。一个好的双特异性临床候选药物不仅需要显示出良好的治疗潜力，而且还需要具有良好的理化特性和可制造性。此外，良好的PK特性和较低的免疫原性也是确保候选者成功的关键。除了上述因素外，疗效/安全性比是决定一种BsAb是否最终进入发展阶段的主要考量因素。Siwei Nie, et al. Biology drives the discovery of bispecific antibodies as innovative therapeutics. Antibody Therapeutics，2020.
版权声明：本文转自生物制药小编，如不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即删除
RECOMMEND
本周推荐阅读
关于药融圈
药融圈围绕我国生物医药产业链，针对生物医药大数据、技术和资本投资、药融园(产业园)等开展系列系统性工作，促进我国生物医药产业健康发展，完善产业链，共同面对全球合作和竞争。
联系我们
上海总部地址：上海市浦东新区秋月路26号 矽岸国际一号楼四楼B座
医药一级项目投融资合作：
Edison@pharnex.com
咨询/会议/媒体PR合作 ：
Daniel.peng@pharnex.com
戳原文，即可进入药融圈官网