新一代生物药创新浪潮

　　

　　前言

　　随着第一个双特异性抗体卡妥索抗体（Catumaxomab）在欧盟获得批准，越来越多的双特异性抗体药物进入研发管线，国内企业也纷纷布局。近日，国内双特异性抗体项目好消息不断，康方生物的PD-1×CTLA-4双特异性抗体进度全球领先，有望冲击首个获批上市PD-1的双特异性抗体，康宁杰瑞的PD-L1×CTLA-4双特异性抗体不甘示弱，占领PD-L1双抗高位，成为全球领先。基于目前双特异性抗体的发展势头强劲，接下来，Dr.G就带领大家一起了解下双特异性抗体的相关知识。

　　1. 双特异性抗体的概念

　　单克隆抗体在20世纪90年代首次进入市场，截止目前，由美国FDA批准上市的抗体高达百余种。用于靶向治疗的单克隆抗体在人类许多重大疾病的治疗上发挥了巨大的作用，如癌症、炎症性疾病和病毒感染等。但是，疾病的发生通常病因非常复杂，涉及到许多因素及信号通路之间的相互作用，所以单一的靶向治疗是存在局限性的，而且越来越多的临床数据表明，单克隆抗体的治疗并未达到预期的治疗效果。因此，为了提高抗体治疗临床疗效，针对两种抗原的双特异性抗体（bispecificantibody, BsAbs）成为治疗性抗体的发展方向。

　　双特异性抗体是指可以与同一抗原的两个不同抗原表位或者两个不同抗原相结合的一种分子。其作用机制更加灵活，可以发挥两种单抗联用的协同作用，从而实现免疫治疗的“一箭双雕”，甚至可以达到1+1>2的效果。双特异性抗体在自然状态下并不存在，需要通过基因工程或者细胞融合技术而实现的。

　　图1：双特异性抗体的基本结构（来源：amgenscience.com）

　　2. 双特异性抗体的发展历程

　　1960年，Nisonoff等人将两种不同的抗原结合片段通过再氧化连接到一起，证明了该产物可以募集两种不同类型的细胞，首次提出了双特异性抗体的概念。

　　1983年，Milstein等人第一次利用融合的两种杂交瘤细胞生产出不对称结构的双特异性抗体，该方法避免了化学合成法在处理抗体进行解链时引起蛋白变性导致的抗体失活。生产的不对称结构与天然抗体结构类似，具有最低的免疫原性，在临床治疗方面具有显著的优势。但在融合杂交瘤细胞的重链和轻链的随机配对中，产生了大量的无用抗体，使得双特异性抗体的产率极低，这一现象被称为链交联问题。

　　1985年，Perez等人第一次提出了可以特异性靶向T细胞表面受体T3和靶细胞表面抗原的双特异性抗体，研究表明，该抗体可以特异性连接效应细胞，使其杀伤第二抗原结合位点结合的靶细胞，增强抗体依赖的细胞毒作用。该研究使用的靶细胞包括鸡红细胞和异种肿瘤细胞，揭示了效应细胞的重定向可以用于肿瘤或其他表达特异性表面抗原的病原体的体内治疗，基于双特异性抗体的免疫治疗奠定了基础。

　　1993年，抗体二聚体Diabodies横空出世，因其不含Fc段的双特异性抗体、抗体分子小、组织穿透能力强、易于抵达病灶位置等特点，在免疫治疗中有着重要的作用。

　　1995年，Lindhofer等人发现将大鼠和小鼠杂交瘤进行融合，可以增加轻链与重链配对的正确率，他们这一发现解决了链交联问题，同时使得双特异性抗体的产率显著增加，提供了其大规模生产的可能性。

　　2009年，世界上第一个双特异性抗体药物卡妥索抗体（Catumaxomab）在欧盟获得批准，用于治疗EpCAM阳性的恶性腹水患者。由于其副作用较大以及其它商业因素，最终于2017年6月官宣退市。

　　2014年，博纳吐抗体（Blinatumomab）在美国获得批准，它一端可以与B细胞表面的CD19结合，另一端可以与T细胞表面的CD3结合。它是首个美国食品药品监督管理（FDA）批准的CD19双特异性抗体，用于前体B细胞急性淋巴细胞白血病的治疗，并于2015年获得欧盟批准。上市后，博纳吐单抗一路高歌猛进，成为市场上价格最高的药物之一。

　　2017年，艾美赛珠单抗（Hemlibra）在美国获得批准，成为血友病领域的首个双特异性抗体药物，用于存在Ⅷ因子抑制物的血友病的常规预防，并于2018年在欧盟获得批准。艾美赛珠单抗的获批预示着血友病的治疗不再局限于传统的凝血因子替代疗法，适应症大幅拓宽了艾美赛珠的使用范围，向免疫疗法和基因疗法迈进。

　　2021年5月，杨森生物研发的Amivantamab获得美国FDA批准上市，它是一种靶向c-MET/HGFR、EGFR的双特异性抗体，用于治疗EGFR突变的非小细胞肺癌。

　　图2：双特异性抗体的发展历史

　　3. 双特异性抗体的作用机制

　　双特异性抗体主要是通过以下3中作用机制发挥作用：（1）双靶点信号阻断；（2）介导免疫细胞杀伤；（3）促进蛋白形成功能性复合体。

　　3.1 双靶点信号阻断

　　肿瘤等疾病的发生、发展往往涉及多条信号通路。单一信号通路阻断往往不能完全抑制疾病进程，同时还容易引起其他补偿通路激活。双特异性抗体可以特异性阻断多条信号通路，达到更好的抑制疾病效应。目前多个双靶点阻断的双特异性抗体处于早期临床研究阶段，涵盖了肿瘤、自身免疫性疾病和抗感染等多个治疗领域。如HER家族的EGFR，HER2，HER3等多个成员是肿瘤治疗的重要靶标，靶向EGFR的西妥昔单抗、靶向HER2的曲妥珠单抗以及帕妥珠单抗等均已获批上市。然而，研究显示，除EGFR，HER2，HER3等成员的同源二聚外，不同成员之间的异源二聚介导的激活信号在肿瘤发生发展过程中也发挥重要作用，同时阻断多个信号分子，可以有效提高抑瘤效应、减少耐药。因此，EGFRX HER2，HER2×HER3等多个靶向不同受体的双特异性抗体处于不同阶段开发进程中。值得注意的是，除了不同信号分子外，同一个信号分子的不同功能表位也能介导不同的胞内信号，同时阻断2个不同的功能表位也能产生良好的协同效应。

　　除肿瘤领域外，自身免疫性疾病、过敏性疾病等免疫相关疾病也是该类机制的双特异性抗体研发重点。如靶向TNF-αX IL17，IL-4 X IL13，IL17X IL13等不同靶点的双特异性抗体在自身免疫病、哮喘、弥漫性皮肤系统性硬化症等多种疾病临床治疗中取得进展。

　　图3：双特异性抗体的作用机制

　　3.2 介导免疫细胞杀伤

　　双特异性抗体的一个重要作用机制是介导免疫细胞杀伤，如NK细胞、T细胞及巨噬细胞等。近年来，随着对癌细胞免疫逃逸机制认识的深入，激活免疫细胞，特别是激活T细胞的抗体药物研究备受重视。激活T细胞往往需要双重信号:第一信号来自抗原提呈细上MHC-抗原复合物与T细胞受体TCＲ-CD3的结合；第二信号为T细胞与抗原提呈细胞表达的共刺激分子相互作用后产生的非抗原特异性共刺激信号。由于多数癌细胞表面的MHC的表达下调甚至缺失，从而逃逸免疫杀伤。抗CD3 的双功能抗体则能够分别结合 T细胞表面CD3 分子和癌细胞表面抗原，从而拉近细胞毒性T 细胞与癌细胞的距离，引导T细胞直接杀伤癌细胞，而不再依赖于 T 细胞的双重激活信号。抗CD3 双功能抗体独特的T细胞激活方式被认为是其作用机制上的重大优势。目前已上市的两个双特异性抗体卡妥索抗体（Catumaxomab）和博纳吐抗体（Blinatumomab）均通过介导T细胞杀伤肿瘤细胞，此外靶向CD20，CD19，CEA，gpA33，CD123，HER2及GP100 等靶点并介导T细胞杀伤的双特异性抗体已进入临床研究。

　　图4：T细胞活化作用机制图5：卡妥索单抗的作用机制图6：博纳吐单抗的结构和作用机制

　　3.3 促进蛋白形成功能性复合体

　　甲型血友病是凝血因子Ⅷ编码基因突变、基因缺失、基因插入等导致该凝血因子功能缺陷引起的一种凝血功能障碍性遗传病。生理条件下，凝血因子VIII与激活的凝血因子IX形成复合物，在钙离子的存在下，激活的凝血因子IX进而激活下游的凝血因子X，从而启动凝血级联反应。目前常用血液提取或重组的凝血因子Ⅷ作为补充剂进行替代治疗，但是临床上约有30%左右患者会针对外源凝血因子Ⅷ产生特异性抗体，导致无法继续使用此类药物。

　　2017年，靶向向凝血因子X和IXa的双特异性抗体艾美赛珠单抗（Hemlibra）在美国获得批准，其作用机制就是同时连接凝血因子X和IXa，从而效仿凝血因子VIII的生理功能，促进凝血酶的产生。因此，该抗体的上市也丰富了双特异性抗体独特的生物学机制。

　　图7：艾美赛珠单抗的作用机制

　　4. 全球双抗项目研发概况

　　针对双特异性抗体的特殊的作用机制，研究人员可以设计出独特的双特异性抗体分子，从而实现单克隆抗体无法完成的生物学功能。目前，双特异性抗体已经成为了药物研究领域中的新热点。Cortellis药物发现数据库共收录双特异性抗体802个，根据可视化分析结果可以发现，目前已有145种双特异性抗体处于临床研发阶段，双特异性抗体的作用机制非常多样化，靶点主要集中在CD3、PD1/PDL1、EGFR、HER2。从企业看，目前全球布局双抗项目已进入临床试验阶段的公司包括强生、罗氏、再生元、中外制药等公司。国内企业双特异性抗体布局的公司包括三生制药、信达生物、友芝友、康宁杰瑞、岸迈生物等。

　　图7：艾美赛珠单抗的作用机制图8：全球双抗项目研发

　　结语

　　双抗是对单克隆抗体进行基因工程改造的一个重要突破，可以同时靶向两个表位。在某些治疗领域，双抗的出现已经彰显出单克隆抗体乃至单克隆抗体组合疗法无法媲美的优势。现在国际上比较主流的双抗平台有罗氏CrossMab平台、GenMab的Duobody平台、艾伯维DVD-Ig平台等。与此同时，国内多家企业也已经开发出比较成熟的双抗平台，如金斯瑞SMABody平台、药明生物WuXiBody平台、友芝友生物的YBODY平台等。国内双抗平台的搭建如火如荼，目前已进入高速发展阶段，大量项目进入临床阶段，相信在不久的将来，会有越来越多的双特异性抗体在临床中展示其开发优势和治疗价值。

　　参考文献

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　　8. https://www.amgenscience.com/

　　9. https://www.immunology.org/

　　10. https://www.hemlibra.com/

　　11. https://www.cortellis.com/

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