近年来,随着生物制药技术的发展,多个双特异性抗体(Bispecificantibody,BsAb)类药物的成功上市,引发了制药企业对BsAb类药物的研发热情。尤其是在肿瘤治疗领域中BsAb类药物研发持续增长。NMPA于0年0月11日发布了《双特异性抗体类抗肿瘤药物临床研发技术指导原则(征求意见稿)》,预示着国内双特异性抗体类药物的研发逐步进入高速发展阶段。
双特异性抗体的概念最先在年[1]首次提出,是指同时具有两个不同抗原结合位点的抗体,此类型抗体能同时特异性结合两种抗原或两个表位。双特异性抗体在自然条件下并不存在,它们通过基因重组、化学偶联或四重杂交瘤的方式构建,相比于传统的单克隆抗体,BsAb的灵敏度和特异性更高,具有募集免疫细胞、双重阻断信号通路等功能,近年来BsAb类药物在肿瘤免疫治疗、抗感染、自身免疫性疾病等领域快速发展,从而实现“1+1”的治疗效果。
双特异性抗体的优势1.临床治疗优势与单抗相比,BsAb因其具有额外的特异性抗原结合位点,显示出以下治疗优势:增强疗效:双特异性抗体的一个重要作用机制是介导免疫细胞杀伤,双特异性抗体有两条抗原结合臂,其中一条与靶抗原结合,另一条与效应细胞上的标记抗原结合,后者可以激活效应细胞,使其靶向杀伤肿瘤细胞。目前已经批准上市的其中个双特异性抗体产品都属于这个类别,TrionPharma公司开发的Catumaxomab能够靶向肿瘤表面抗原EpCAM和T细胞表面受体CD,而Amgen公司开发的Blinatumomab可以同时结合CD19和CD。两者都是通过激活并召集杀伤性T细胞,从而达到治疗肿瘤的目的。防止耐药:BsAb因其同时结合双靶点,可阻断双信号通路。受体酪氨酸激酶(receptortyrosinekinase,RTKs)是最大的一类酶联受体,在细胞增殖过程中发挥重要的调节作用,如Her家族等。RTKs在肿瘤细胞表面异常高表达,导致肿瘤细胞恶性增生,因此也是肿瘤治疗的重要靶点。针对RTKs单靶点的单抗已在肿瘤治疗中得到广泛应用。但是,肿瘤细胞可以通过转换信号通路或通过HER家族成员自身或不同成员之间的同源或异源二聚体激活细胞内信号进行免疫逃逸。因此采用双特异性抗体药物同时阻断两个或多个RTKs或其配体,可以减少肿瘤细胞逃逸,提高治疗效果。降低*性:利用双特异性抗体两个抗原结合臂可以结合不同抗原的特点,两个抗原结合臂分别结合癌细胞表面种抗原,可以有效增强抗体对癌细胞的结合特异性和靶向性,降低脱靶等副作用。降低治疗成本:与传统抗体相比在组织渗透率、杀伤肿瘤细胞效率、脱靶率和临床适应症等指标方面都具有较强的竞争力,临床优势显著。特别在使用剂量方面,由于其治疗效果可以达到普通抗体的-0倍,使用剂量最低可降为原来的1/,显著降低药物治疗成本。相对于组合疗法,双特异性抗体的成本也远远低于两个单药联合治疗。.靶点优势经最新统计,截至01年底,统计的已获批药物靶点数量扩展到89个,其中个是人蛋白。假设传统药物(不包括核酸药和细胞治疗)可开发的药物靶点共有0个,所有生物技术和制药公司的共同竞争空间则受到极大的禁锢。但如果考虑双靶点或者多靶点的话,药靶空间会根据随机组合数增长,可解决药物研发靶点不足的困境,同时piggybacking模式下,将以前无法单独成药靶点的药物开发成为可能,未来将是双抗药或多抗药物全面爆发的时代。图1药物双靶点随机组合可达到的数量双特异性抗体的风险1.细胞因子风暴细胞因子风暴是双抗细胞桥接机制下最大的*副作用,这主要是由CD的高亲和力和Fc介导的免疫效应造成[]。CD较高的亲和力可导致双抗在尚未结合肿瘤细胞时就活化T细胞,诱发细胞因子快速剧烈地释放,引发细胞因子风暴。同时CD高亲和力也会加速药物代谢,减少双抗在肿瘤内的分布,影响药效。另外,双抗的Fc结构与其他效应细胞表面的Fc受体结合,同样也会诱发细胞因子风暴。已上市的Removab虽然具有较好的疗效,但由于其较为严重的副作用,导致该产品在年退市。因此,细胞桥接双特异性抗体的设计重点在于选择合理的抗体亲和力范围,在具有更强特异性的肿瘤靶点的同时,尽可能抑制Fc介导的效应功能。已上市的Blincyto(靶向CD×CD19)去除了Fc结构,降低了T细胞过度活化的风险,两个抗体均采用单链抗体片段,不具备完整的IgG结构,降低了CD亲和力。同时选择了肿瘤特异性较高的CD19靶点,安全性相对较好[-5]。.免疫原性由于双特异性抗体的分子结构在自然中不存在,这大大提高了免疫原性的风险,同时降低了药物的安全性和疗效,产生抗药抗体(ADAs)和中和抗体,也可能导致通过形成药物/ADA免疫复合物和诱发严重的药物相关*性反应或过敏反应[6]。多种因素可影响双特异性抗体的免疫原性,包括:产品相关杂质、抗体来源(人、嵌合)、给药方案、目标分子[6]等。由于BsAb在临床应用时间较短,关于免疫原性的数据也相对有限,如:接受Blinatumumab治疗的患者中仅有少于1%的显示ADA[7]。与此相同,在其他B细胞靶向的双特异性抗体中,如Mosunetuzumab(CD0×CD,1+1IgG)和Glofitamab(CD0×CD,+1IgG),也没有报告ADA相关的问题。这可能与其作用机制有关。产生ADA的B细胞被双特异性抗体消除,导致ADA的消除。据报道,其他T细胞激活的双特异性抗体,如:PRS-(HER×-1BB),在给药.5mg/kg及以上的剂量时,有7.8%患者产生ADA[8]。由AptevoTherapeutics开发的ADAPTIR平台包含两个不同的scFvs连接到Fc域的N端和C端,ADAPTIR平台中的APVO-1(PSMA×CD)超过50%的患者产生ADA,导致进一步的临床研究被搁置[9,10]。AFM1(CD0×CD16A)是以TandAb(四价串联糖尿病)为基础的BsAb,在15例患者中显示ADA,经治疗的8例患者中,半数检测到的ADAs具有中和作用[11]。国内外研发进展1.国外进展在年,Nisonoff等[1]将两个不同的抗原结合片段通过再氧化连接到一起,并证明了该产物可以募集两种不同类型的细胞。在此基础上,年,Milstein等第一次使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[1]。5年,Perez等第一次提出了可以特异性靶向T细胞表面受体T和靶细胞表面抗原的双特异性抗体,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[1],为基于双特异性抗体的免疫治疗奠定了基础。年,不含Fc段的双特异性抗体,二价的抗体二聚体Diabodies首次出现[1]。5年,Lindhofer等解决了链交联问题,他们发现大鼠和小鼠杂交瘤的融合,可以使轻链与重链配对的正确率增加,这一发现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[15]。自年,世界上第一个双特异性抗体药物Catumaxomab在欧盟获得批准用于治疗EpCAM阳性的恶性腹水患者后,截止0年月,全球领域仅有6款已经获批上市的多特异性抗体,可见这一领域研发难度之高,这6款药物分别如下:表1全球双特异性抗体研发进展图双特异性抗体研发平台发展历程.国内进展我国双抗研发虽然起步较晚,截至目前暂无获批药物。但近几年,国内紧跟国际研发脚步,国内诸多研发公司近年来开始布局这一领域。双抗的临床产品申报集中爆发,未来市场空间巨大。国内在该领域内领先的团队包括康方生物、康宁杰瑞、百利药业、武汉友芝友、信达生物、宜明昂科、普米斯、恒瑞医药、百济神州等,研发布局管线总数已超过60余款。其中,01年8月日,康方生物在宣布其PD-1/CTLA-双特异性抗体Cadonilimab(研发代号AK10)已递交上市申请,用于一线治疗持续、复发或转移性宫颈癌,该药有望于今年获批,成为国内首个获批上市的双抗药物,其市场价值预估达到50亿元。国内在双特异性抗体领域布局的企业有很多,大部分项目尚在临床前阶段。从国内开发的靶点来看,以PD-1/PD-L1、CTLA-及HER为靶点的项目居多。从中国的临床申报情况来看,尚处于快速发展的初期,从临床到真正上市还有相当长的路要走。双特异性抗体的分类1.按照结构分类双特异性抗体根据结构可分为大类:含Fc片段的双特异性抗体(IgG-like双特异性抗体)与不含Fc片段的双特异性抗体(non-IgG-like双特异性抗体)。IgG-like双特异性抗体:IgG样BsAb有Fc部分,具有Fc介导的效应功能,如抗体依赖性细胞介导的细胞*作用(ADCC)、补体依赖的细胞*作用(CDC)和抗体依赖的细胞介导的细胞吞噬作用(ADCP)。IgG样BsAb其Fc部分有助于抗体后期的纯化并提高其溶解性、稳定性,但相对分子量较大,且Fc部分与受体FcRn结合,增加了抗体血清半衰期,同时也具有较高的免疫原性[16]。此类抗体结构主要包括Triomabs/quadroma、DVD-Ig(dualvariabledomainIg)、CrossMAb、Two-in-oneIgG、scFv-Fc[17-19]。non-IgG-like双特异性抗体:非IgG样BsAb缺乏Fc片段,仅通过抗原结合力发挥治疗作用,具有较低的免疫原性、易于生产、分子量小等特点。因相对分子量较小,其在肿瘤组织的渗透性较高,因此具有更强的治疗效果[0]。这些BsAb有诸多形式,主要包括TandAb(tandemdiabody)、scFv-HSA-scFv、BiTE(bi-specificT-cellengager)、DART(dualaffinityretargeting)、Nanobody[1-6]。图双特异性抗体的结构类型[6]
、按作用机制分类根据作用机制的不同,FDA将双特异性抗体分为以下两大类:以“桥联细胞”的双特异性抗体和抗原交联的双特异性抗体。根据NMPA发布《双特异性抗体类抗肿瘤药物临床研发技术指导原则(征求意见版)》分为:桥联细胞、桥联受体、桥联因子三种作用机制的双特异性抗体。
第一类以“桥联细胞”的双特异性抗体。该类抗体通常包含这两个抗原结合位点:一个对T细胞(CD)或NK细胞(CD16)具有特异性,另一个则可特异性结合肿瘤细胞的相关抗原(TAA)。该类双特异性抗体可在肿瘤细胞和免疫细胞之间“搭桥”,在与肿瘤细胞特异性结合后,通过另一抗原特异性地引导目标免疫细胞至肿瘤细胞周围,进而发挥细胞杀伤作用[7]。
图桥联细胞的双特异性抗体作用机制目前开展的临床试验,大部分双抗为细胞桥联型。肿瘤端识别TAA(肿瘤相关抗原),免疫细胞端选择CD(识别T细胞)或CD16(识别NK细胞)。肿瘤相关抗原(TAA)和肿瘤特异抗原(TSA)区别在于TAA在肿瘤细胞和正常细胞均表达,只是在肿瘤细胞占优势。TSA则仅在肿瘤细胞表达,正常细胞不表达[8-0]。第二类“桥联受体”的双特异性抗体。该类双特异性抗体在相当于单抗的“进化版”,在特异性识别的两种抗原间发挥桥联作用,基于替代信号靶点补偿和加强阻断肿瘤细胞生长/存活的信号,或提高免疫细胞功能,或促进相关蛋白质复合物的形成,进而实现抑制肿瘤的效应。其可以靶向免疫细胞上的个不同受体,也可以是作用于肿瘤细胞上的个不同靶点,还可以靶向肿瘤细胞表面同一抗原的不同表位[1-]。第三类“桥联因子”的双特异性抗体。该类BsAb可以用于促进蛋白复合物和膜受体蛋白复合物的形成,提高抗体药物偶联物或激动性抗体的活性。例如,靶向凝血因子IXa和X的双特异性抗体可以通过同时桥联结合凝血因子IXa和凝血因子X,从而仿真FVⅢ的生理功能,促进凝血酶的产生。图5桥联受体和因子的双特异性抗体作用机制
双特异性抗体的指导原则比较和解读1.双特异性抗体相关指导原则现状对于双特异性抗体的个药指南,FDA最早发布相关药物的研发指导原则,欧盟暂未发布针对双特异性抗体药物的个药指南,双抗类药物的研发和申报遵循治疗性蛋白药物的相关指导原则[5]。中国NMPA于0年0月11日发布了《双特异性抗体类抗肿瘤药物临床研发技术指导原则(征求意见稿)》,预示着随着生物制药技术的发展,双特异性抗体类药物进入高速发展阶段,尤其是在肿瘤治疗领域,双特异性抗体类药物研发持续增长。FDA于年月19日发布了《BispecificAntibodyDevelopmentPrograms》指南草案,广泛征求工业界意见,工业界也对指南草案中多种表述表达了看法。因此,FDA在指南最终定稿时考虑了业界意见,并于01年5月日发布定稿版本,为工业界和参与双特异性抗体研究开发的各方提供了指导[6]。NMPA发布《双特异性抗体类抗肿瘤药物临床研发技术指导原则(征求意见稿)》主要对BsAb的临床研发应遵循的一般药物研发原则及规律进行概括。NMPA的指导原则主体内容介绍了BsAb的结构设计类型、机制类型和作用特点;在“确定合理的研发立题”部分,阐述了体现以临床价值为导向,以解决临床需求为目标的对BsAb研发立题的审评考量;在“临床研发中需要