2017年以來(lái)兩個(gè)產(chǎn)品的臨床獲批極大的引起了國內業(yè)界的廣泛關(guān)注,給國內雙特異性抗體玩家少、市場(chǎng)大、未來(lái)空間廣的市場(chǎng)行情注入了強有力的催化劑。其一是: 2017年武漢友芝友生物制藥有限公司自主開(kāi)發(fā)的“注射用重組抗HER2和CD3人源化雙特異性抗體” (項目編號“M802”)獲得國家食品藥品監督管理總局(cFDA)頒發(fā)的首個(gè)雙特異性抗體藥物臨床試驗批件。其二是 :2018年,“注射用重組抗EpCAM和CD3人鼠嵌合雙特異性”又正式收到cFDA頒發(fā)的臨床批件。
雙特異性抗體是含有2種特異性抗原結合位點(diǎn)的人工抗體,能在靶細胞和功能分子(細胞)之間架起橋梁,激發(fā)具有導向性的免疫反應,是基因工程抗體的一種,現已成為抗體工程領(lǐng)域的熱點(diǎn),在腫瘤的免疫治療中具有廣闊的應用前景。本文針對雙特異性抗體的設計方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單匯總。
IgG形態(tài)的雙特異性抗體(BsIgG)
BsIgG是最常規的將兩個(gè)不同靶點(diǎn)的單價(jià)抗體組合而成的IgG形態(tài)的雙特異性抗體。這類(lèi)抗體的方案設計上,若將兩條不同的輕鏈和兩條不同重鏈共表達于同一個(gè)細胞中,輕鏈和重鏈之間會(huì )出現多達9種錯配,因而目的形態(tài)的BsIgG純化困難,產(chǎn)量較低。目前該型式已上市雙特異性抗體的典型代表是catumaxomab (anti-CD3 × anti-EpCAM),在歐盟獲得批準用于治療EPCAM陽(yáng)性腫瘤的惡性腹水患者。
目前解決錯配及純化的方案有如下幾種:1)通過(guò)proteinA與離子柱等結合純化;2)在CH3處分別設計“knobs” (T366W)和“Hole” (T366S, L368A, and Y407V)的突變,通過(guò)“knobs-into-Hole”的策略避免重鏈錯配;3)改造重鏈恒定區,使其分別帶正點(diǎn)和負電,造成異電相吸;4)使用通用性的輕鏈,避免輕鏈錯配;5)在兩個(gè)宿主細胞中分別表達兩種抗體,并在體外重新組裝;6)在輕鏈上設計“knobs-into-Hole”或者分別帶正負電荷;7)CH和CL不變,只改變VH和VL區域等。
附加在IgG形態(tài)上的雙特異性及多特異性抗體(Appended IgG)
Appended IgG是在IgG的氨基端或羧基端通過(guò)短肽連接額外的抗原結合單元而形成的雙特異性抗體(包括VL、VH、Fv或scFv等)。此類(lèi)抗體具有更強的抗原結合活性,可確保不同目的抗原的同步結合,同時(shí)適用于細胞因子等低豐度的蛋白的結合。該類(lèi)型中已取得臨床研究進(jìn)展的有雙可變結構域Ig(DVI-IgG),是將兩個(gè)抗體的可變結構域串聯(lián)在一起形成雙特異IgG樣分子。DVD-IgG的每個(gè)Fab結合兩個(gè)靶標。這個(gè)技術(shù)可以避免不同的重鏈或輕鏈的錯配,同時(shí)提高生產(chǎn)的重復性、產(chǎn)量和穩定性,而且含有Fc結構域便于純化。
雙特異性抗體片段(BsAb fragment)
此類(lèi)抗體缺少抗體的部分或者全部的恒定區,許多BsAb fragment利用短肽將重鏈和輕鏈連接起來(lái),以便其在一個(gè)宿主細胞中表達。BsAb fragment包含多種形式,scFv是通過(guò)VH-VL或者VL-VH的構建形式進(jìn)行表達,VH和VL之間1-10個(gè)氨基酸長(cháng)度的短肽能促進(jìn)VH和VL的鏈內交聯(lián)而避免鏈外交聯(lián),同時(shí)可變區的排列順序有時(shí)會(huì )影響其表達;Diabody是將兩個(gè)scFv片段進(jìn)行共表達,其連接形式可通過(guò)“knobs-into-Hole”模型、C末端二硫鍵、短肽串聯(lián)等方式;DART則是將兩個(gè)單價(jià)scFv重新組合成兩個(gè)異源scFv,并在末端引入二硫鍵,共表達與同一宿主細胞中,最終折疊成雙價(jià)scFv。其他形式的BsAb fragment見(jiàn)上面的模型圖。
BsAb fragment穿透力強,但其半衰期短,因此其給藥頻率往往增加。
雙特異性抗體與蛋白融合
雙特異性抗體同樣能與蛋白融合以增加其特異性或其他功能。例如ScFv與HSA融合能夠延長(cháng)半衰期,HSA能夠與FcRn結合而不改變抗原結合力。ScFv-HSA不僅增加分子的大小,促進(jìn)BsAbs的再循環(huán),延長(cháng)半衰期。被細胞吸收的HSA首先結合早期溶酶體的FcRn,避免降解,然后HSA重新定位在質(zhì)膜上,重新釋放到血清中。Dock-and-Lock(DNL)模型的雙特異性抗體賦予其更高的價(jià)位,DNL中其中一個(gè)含1個(gè)巰基的Fab末端通過(guò)Dockingdomain形成同源二聚體,同源二聚體復合物與另外一個(gè)含2個(gè)巰基的Fab末端的Anchoring Domain結合,同時(shí)2對巰基形成共價(jià)鍵,最終形成穩定的DNL型BsAb。
通過(guò)化學(xué)鍵連接的雙特異性抗體
在BsAb的重組表達方法出現之前,BsAb開(kāi)發(fā)最為成熟的方法是將抗體或抗體片段通過(guò)化學(xué)鍵來(lái)連接。第一個(gè)報道的此類(lèi)抗體是將兩個(gè)兔源的IgG抗體通過(guò)胃蛋白酶消化形成2個(gè)Fab’片段,進(jìn)一步進(jìn)行還原和氧化連接成BsF(ab’)2抗體。此后其連接手段優(yōu)化為半胱氨酸連接。Cov-X-Body是BsAb Conjugates設計方法的一次革新,它將小分子藥物連接到2條Fab臂的賴(lài)氨酸上,延長(cháng)了小分子的半衰期。進(jìn)入臨床I期的CVX-241就是采用這種方法將VEGF和 Ang2的小分子抑制劑連接到了Fab臂上,后因其藥效不明顯而終止。
參考文獻:
Alternative molecular formats and therapeutic applications for bispecific antibodies.