抗體結(jié)構(gòu)

 

抗體藥物則是指利用細胞與基因工程技術(shù)為主的抗體技術(shù)制備的藥物，多以單克隆抗體為代表。近年已成為多種炎癥、惡性腫瘤、自身免疫性疾病的治療藥物。隨著抗體類藥物進入臨床治療，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的單靶向抗體藥物本身存在諸多局限性。

 

雙特異性抗體( bispecific antibody，BsAb) 是一類具有兩種不同抗原結(jié)合臂的抗體，由兩個不同的輕鏈和重鏈組成，可同時結(jié)合兩種不同的抗原。

 

雙特異性抗體由于其獨特的結(jié)構(gòu)特異性、顯著的臨床特別是腫瘤領(lǐng)域的治療效果，雙特異性抗體迅速成為免疫治療領(lǐng)域的熱門研究項目。

 

與傳統(tǒng)單抗相比，雙特異性抗體具有以下優(yōu)勢:

• 可減少藥物開發(fā)和臨床試驗成本；

• 雙特異性抗體的治療效果明顯優(yōu)于兩種或多種單抗聯(lián)合應(yīng)用；

• 相對于多種單抗聯(lián)合應(yīng)用，雙特異性抗體的副作用較小。

隨著研究和技術(shù)的進步進入了定制化免疫治療的新時代，對雙特異性或多特異性免疫球蛋白的需求以巨大的速度增長，用于治療各種疾病。

 

接下來，筆者跟大家簡單分享一下雙特異性抗體的發(fā)展歷程。

 

1960 年，Nisonoff 等將兩個不同的抗原結(jié)合片段通過再氧化連接到一起，并證明了該產(chǎn)物可以募集兩種不同類型的細胞，首次提出了雙特異性抗體的概念。

 

1975 年，Kohler和Milstein在劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)委員會分子生物學(xué)實驗室，成功把免疫小鼠的脾臟B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合，形成了B細胞-骨髓瘤雜合體。這種細胞雜合體既能在體外培養(yǎng)中無限地快速增殖且存活，又能分泌抗羊紅細胞的單克隆抗體。同年8月7日，Kohler和Milstein在英國《自然》雜志上發(fā)表了題為（Continuous cultures off  used cells secreting antibody of predefined specificity）的著名論文，正式提出了雜交瘤這一概念。后來，因其對免疫學(xué)做出的貢獻，他們與Niels K. Jerne共同榮獲1984年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。

1983 年，Milstein等第一次使用融合的兩種雜交瘤細胞生產(chǎn)出不對稱結(jié)構(gòu)的雙特異性抗體，并證明了該方法較化學(xué)合成法的優(yōu)勢，即避免了后者在處理抗體進行解鏈時引起蛋白變性導(dǎo)致的抗體失活。但是在融合雜交瘤細胞的重鏈和輕鏈的隨機配對中，產(chǎn)生了大量的非功能性抗體，使得雙特異性抗體的產(chǎn)率極低，這一現(xiàn)象被稱為鏈交聯(lián)問題 (Chain-associationissue)。

 

1985 年，Perez 等第一次提出了可以特異性靶向T 細胞表面受體T3 和靶細胞表面抗原的雙特異性抗體，研究表明，該抗體可以特異性連接效應(yīng)細胞，使其殺傷第二抗原結(jié)合位點結(jié)合的靶細胞，增強抗體依賴的細胞毒作用。

1988 年，Huston等發(fā)明ScFvs(單鏈抗體，single-chain antibody fragment)，ScFvs由一個單鏈可變區(qū)由重鏈可變區(qū)(VH)及輕鏈(VL)可變區(qū)構(gòu)成，兩者通過15-20個氨基酸鏈接。ScFvs的每個亞基包括3個可與抗原結(jié)合的超高互補決定區(qū)(CDRs)。由于ScFvs僅有約25kDa, 因此ScFvs被認為是含有全抗原結(jié)合活性的最小IgG單元。

1993 年，不含F(xiàn)c 段的雙特異性抗體，二價的抗體二聚體Diabodies 首次報道，Diabodies 抗體分子小、組織穿透能力強，易于抵達病灶位置，在免疫治療中有著重要的作用。

 

1995 年，Lindhofer 等解決了鏈交聯(lián)問題，他們發(fā)現(xiàn)大鼠和小鼠雜交瘤的融合，可以使輕鏈與重鏈配對的正確率增加，這一發(fā)現(xiàn)使得雙特異性抗體的產(chǎn)率顯著增加，提供了其大規(guī)模生產(chǎn)的可能性。

 

1996 年，Ridgway等通過在抗體的CH3結(jié)構(gòu)域上使用球形孔方法來解決來解決鏈交聯(lián)問題。

1999 年，Schuurman等報道天然免疫球蛋白G (IgG)(亞類4)抗體以雙特異性形式自然存在。

2007 年，發(fā)現(xiàn)和闡明人體內(nèi)雙特異性IgG4 Fab臂交換過程，IgG4 Fab臂交換是一個IgG4分子的重鏈輕鏈對(半分子)與另一個IgG4分子的交換。

2009 年，世界上第一個雙特異性抗體藥物Catumaxomab（卡妥索單抗） 在歐盟獲得批準，用于治療EpCAM 陽性的惡性腹水患者。Catumaxomab是一個分子量在150kDa三功能的抗體，由一個靶向腫瘤EpCAM的小鼠IgG2a和一個靶向CD3ε的大鼠IgG2b構(gòu)成，同時還能通過Fcγ受體激活單核細胞、巨噬細胞、星狀細胞以及NK細胞。

雖然Catumaxomab是第一個批準上市的雙特異性抗體，但同時也具有非常明顯的局限性，主要體現(xiàn)在Triomab抗體復(fù)雜的生產(chǎn)工藝以及異源抗體比較容易產(chǎn)生的免疫原性問題。

 

2011 年，Wolfgang Schaefer等報道了免疫球蛋白domain crossover作為一種生產(chǎn)雙特異性IgG抗體的通用方法，文章描述了一種通用的方法，正確地組裝兩個重鏈和兩個輕鏈，從兩個現(xiàn)有的抗體，形成人二價雙特異性IgG抗體，而不使用人工連接劑。

 

2014 年，全球第二個雙特異性抗體藥物Blinatumomab（博納吐單抗）在美國獲得批準，用于治療費氏染色體陰性的前體B細胞急性淋巴細胞白血病。

Blinatumomab由Micromet公司（后被Amgen公司收購）開發(fā)，是利用DNA重組技術(shù)制備的一種雙特異性的單鏈抗體BiTE，通過一條多肽鏈把靶向腫瘤細胞和T細胞表面抗原的兩種單克隆抗體的可變區(qū)連接起來，Blinatumomab選擇性地靶向B細胞表面抗原CD19，同時特異性地結(jié)合T細胞表面抗原CD3從而激活T細胞。

017 年，全球第三個雙特異性抗體藥物Emicizumab（FXIa x FX）在美國獲得批準，成為血友病領(lǐng)域的首個雙特異性抗體藥物，用于存在Ⅷ因子抑制物的血友病的常規(guī)預(yù)防，并于2018 年在歐盟獲得批準。

 

Emicizumab的獲批預(yù)示著血友病的治療不再局限于傳統(tǒng)的凝血因子替代療法，而是向免疫療法和基因療法邁進。
2021年5月21日，全球第四個雙特異性抗體藥物Amivantamab（amivantamab-vmjw、Rybrevant）獲FDA加速批準上市，適應(yīng)癥為鉑類化療后進展的EGFR外顯子20插入突變的轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌（NSCLC）患者。這是FDA批準的首個針對該類突變的藥物。

 

Amivantamab是一種靶向作用于EGFR耐藥突變、MET突變和擴增的雙特異性抗體，可以同時結(jié)合EGFR和c-Met的胞外結(jié)構(gòu)，阻斷配體與EGFR和MET的結(jié)合，促進受體降解，還可觸發(fā)抗體依賴性細胞毒性。

 

小結(jié)：綜合來看，目前已獲批上市的雙特異性抗體藥物仍較少，大多數(shù)藥物處于臨床前開發(fā)階段或臨床研究階段，不過雙特異性抗體發(fā)展勢頭很好，雙特異性抗體藥物正開啟著分子醫(yī)學(xué)的新領(lǐng)域，期待更多更優(yōu)的雙抗藥物上市，造福人類健康。