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单抗看靶点,双抗看平台——安进、赛诺菲、罗氏双抗平台解析

作者:半夏|2021年05月31日| 浏览:1206

文章来源:新浪医药

 

近年来,在全球创新浪潮的背景下,全球制药企业在癌症治疗领域不断推陈出新。其中,双抗药物更是逐渐崭露头角,Removab、Blincyto、Hemlibra等药物的上市标志着双抗时代的正式开启。

 

尽管双抗药物已有成功上市的先例,但其研发绝非易事。在研发中,需要考虑多种因素。Antibody Therapeutics总结了双抗开发的六大要素,包括临床疗效好、安全性高、免疫原性小、药代药效学、理化性质合理、易于临床和商业化。这些要素与双抗平台的设计息息相关,单抗看靶点,双抗看平台,因此,在平台设计与项目开发中须全盘考虑,平衡各要素的特点,最终实现双抗的临床意义和商业价值。

01

双抗药物的分类

根据双抗药物是否含有Fc区域,可将双抗药物分为两大类:存在Fc区的IgG样双抗和不含Fc区的非IgG样双抗。对双抗药物分子结构的理解十分重要,一方面,双抗药物的分类与双抗平台的选择密切相关,即不同的双抗药物须采用不同的双抗平台;另一方面,不同结构双抗药物的渗透性、半衰期、稳定性、免疫原性等存在较大差异,在构建时须予以考虑。

图:存在Fc区的IgG样双抗和不含Fc区的非IgG样双抗

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(1)存在Fc区的IgG样双抗:Fc片段是天然抗体分子存在的基本结构单元,存在Fc区域的IgG样双抗为通过将两种特异性结合单元结合在单个多肽中或使用单个HL(轻/重)对,得到基于片段的Fc融合蛋白格式抗体片段和常规抗体分子融合的形式。

 

存在Fc区的IgG样双抗具有诸多优点,这与分子结构中存在的Fc区域密切相关,包括半衰期较长(FcRn的再循环作用)、高效的分离纯化(得益于Fc区Protein A/G的识别区)及Fc区介导的ADCC、CDC作用。

 

但存在Fc区的IgG样双抗存在重链/重链、重链/轻链错配问题。错配是指DNA一条链上的碱基与另一条链上相应的碱基呈现非互补性。由于双抗的四条多肽链包括两条结构不同的重链和轻链,组合时可随机产生10种可能的结构组合。由于仅有一种为目标产物,因此其余的产物均为无效产物甚至副产物。且目标产物的分离难度较大,最终导致双抗产业化效率低、杂质蛋白多。

图:轻/重链错配现象

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(2)缺少Fc区的非IgG样双抗,即不含Fc区域的双抗分子,其优点包括结构简单、组织穿透性强、免疫原性较低(不含Fc区域)。但不含Fc区的双抗药物由于分子量较小,且不具备FcRn介导的再循环机制,药物的半衰期(HL)普遍较短,常需要采用包括聚乙二醇修饰、白蛋白融合、Fc融合等方式提升药物的半衰期。

02

存在Fc区域的IgG样双抗平台

针对存在Fc区域的IgG样双抗药物,关键是解决链错配问题,对此,全球制药企业设计出包括KiH(罗氏)、CrossMab(罗氏)、YBODY(友芝友)等技术平台,以解决链错配的弊端。

 

(1)Knob-in-Hole(KiH)平台——解决重链/重链错配问题

KiH由基因泰克团队发明,是解决重链/重链错配问题最基础的平台。该技术对抗体的CH3进行了点突变:将一个抗体重链的CH3第366位丝氨酸T突变为色氨酸W,形成一个突起的类似“杵”的结构(Knob);在另外一条重链的第366位丝氨酸T突变为丝氨酸S,第368位亮氨酸L突变为丙氨酸A,第407位氨基酸由酪氨酸Y突变为缬氨酸V,突变后形成一个凹陷的类似“臼”的结构(Hole)。

 

简而言之,即在一条重链使用一个小氨基酸替换大的氨基酸形成“Hole”,在另一条重链使用大氨基酸替换小氨基酸形成“Knob”,最终根据静电导向理论引导形成异源二聚体而不是同源二聚体

 

图:KIH结构

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资料来源:罗氏

 

(2)CrossMab平台——解决重链/轻链错配问题

CrossMab通过对其中一个抗体的重链和轻链进行区域互换达到防止错配的目的。其原理是通过在一个Abs的Fab区内交换重链和轻链结构,从而导致VH-VL和CH1-CL之间界面的分子结构发生变化。经过交换的抗体轻链由于相互排斥的原理,即VH与VH相互排斥、CL与CL相互排斥,不易与未改造抗体的重链发生错配,从而产生轻重链的正确配对。

 

(3)Ybody——引入scFv形成异源二聚体

YBODY是由武汉友芝友公司研发的双特异性平台,该技术是在“Knob-in-hole”技术的基础上,进一步解决轻/重链的错配问题。YBODY平台形成的异源二聚体其中一条为正常重链,另一条为Fc功能区的N端连接scFv,形成不对称的异源双特异性抗体。

03

缺少Fc区的非IgG样双抗

缺少Fc区的非IgG样双抗关键是解决半衰期较短的问题,经典的无Fc片段的非IgG样双抗技术平台包括安进的BiTE平台、赛诺菲的Nanobody平台、MacroGenics的DART平台等。

 

(1)BiTE平台——通过Fc融合提升半衰期 

BiTE(Bispecific T-cell Engager)由德国Micromet公司开发。2012年,Micromet被安进收购,后者获得了BiTE技术。Blincyto为基于BiTE平台研发的双抗药物,2020年12月在国内上市,百济神州拥有中国权益。

 

BiTE是一种串联型的scFv,是将一个结合T细胞抗原CD3的scFv和结合肿瘤抗原的scFv串联而成,可同时结合T细胞和肿瘤细胞并诱导T细胞靶向杀伤肿瘤细胞。针对半衰期较短的问题,安进设计了half-life extended(HLE) BiTE分子,将无Fc端的非IgG样双抗分子转变为有Fc端的双抗分子,提升双抗分子量并借助FcRn再循环作用,延长了药物的半衰期。

 

图:HLE BiTE分子结构图

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资料来源:安进

 

(2)Bi-Nanobody平台——通过白蛋白融合延长半衰期

纳米抗体(Nanobody)仅包含一个重链可变区(VHH)和两个常规的CH2和CH3区。与传统抗体相比,Nanobody优点为分子量较小,结构简单,组织穿透力强,可穿透血脑屏障;不易沾粘和聚集,但具有半衰期较短的缺点。

 

针对半衰期较短的问题,Ablynx公司(2018年被赛诺菲收购)独家的半衰期延长技术将Nanobody与血清白蛋白结合,提升双抗分子量并借助FcRn的再循环作用,将半衰期由数小时延长至3周以上。

 

图:Nanobody与白蛋白结合示意图

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资料来源:Ablynx

 

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