五分钟了解双特异性抗体

  撰写时间:2018-12-07 15:19:00 来源:生物制品圈

双特异性抗体(Bispecific antibodies, BsAbs)是一种可以与相同或不同抗原上的不同表位结合的抗体结构。在过去的十年中,关于双特异性抗体的文献呈稳步增长的趋势,2014年,《自然﹒综述:药物发现》杂志称双特异性抗体为“下一代抗体”。

目前双特异性抗体被广泛应用于肿瘤治疗领域,比如将抗CD3抗体与肿瘤靶向抗体进行组合,所构建的双特异性抗体可招募T细胞接近肿瘤细胞,起到介导T细胞杀伤肿瘤细胞的作用,除此之外,双特异性抗体还被应用于治疗骨质疏松、血友病、自身免疫疾病等其他领域。

与单克隆抗体相比,双特异性抗体的优势

(1)双特异性抗体将效应细胞直接靶向肿瘤细胞,增强其细胞毒性。

(2)双特异性抗体可以同时识别两种分子,提高了抗体的选择性和功能性亲和力,改善了药物的安全性和有效性。

(3)与两种单克隆抗体药物联合用药治疗相比,双特异性抗体药物减少了开发和临床试验成本。

双特异性抗体的制备方法

(1)化学偶联法:该方法于1985年首次被使用,其原理是通过化学偶联剂将两个完全的单抗或Fab2片段偶联成一种双特异性抗体。

(2)双杂交瘤融合法:将两种杂交瘤细胞通过细胞融合的方法,合成双杂交瘤细胞株,筛选出具有两种抗体功能的稳定靶细胞株。

(3)基因工程法:利用基因工程技术对抗体进行改造,从而形成多种形式的双特异性抗体。


最常见的的抗体结构如图1所示

治疗性双特异性抗体

迄今为止,只有两种双特异性抗体被批准使用,一个是美国Amgen公司的Blinatumomab,另外一个是欧洲Trion Pharma公司的Catumaxomab。目前有60种双特异性抗体处于临床前研究,有30种双特异性抗体进入临床试验阶段。

Blinatumomab

Blinatumomab于2014年底获得美国FDA批准,用于治疗费氏染色体阴性的前体B细胞急性淋巴细胞白血病,于2015年在欧盟注册。

Blinatumomab 是一种基于BITE技术的双特异性抗体,由两个只含有可变区scFv通过多肽连接而成,一个靶向肿瘤细胞表面的CD19抗原,另一个靶向细胞毒性T淋巴细胞表面的CD3受体,作用机制如图2所示,临床试验已经证明,Blinatumomab在极低浓度(~10—100pg/mL)下,依然可以召集T细胞杀伤肿瘤细胞,但是由于Blinatumomab的单链结构,缺乏Fc段导致药物在体内半衰期很短,实际使用时需要额外配备连续输液装置。


临床试验表示:成人复发性急性淋巴细胞白血病患者在Blinatumomab治疗后,可获得72%的完全阳性结果,治疗后平均预期寿命在九个月以上;在治疗非霍奇金淋巴瘤中,Blinatumomab较单克隆抗体治疗也显示出了良好的疗效,在达到同一治疗效果的情况下,Blinatumomab比单克隆抗体在血浆中的药物浓度要低得多;然而在治疗淋巴表面CD19缺失和髓外造血的复发性急性淋巴细胞白血病时,Blinatumomab治疗无效。

Catumaxomab

Catumaxomab于2009年获得欧洲药品管理批准,用于治疗恶性腹水,是全球第一个上市的双特异性抗体。

Catumaxomab是一种基于quadroma (hybrid-hybridoma)技术的双特异性抗体,将分别表达靶向肿瘤EpCAM的大鼠抗体(IgG2b)和靶向CD3的小鼠抗体(IgG2a)组合在一个双特异性分子中,同时还含有Fc片段,其作用机制如图3所示,Catumaxomab识别肿瘤表面的EpCAM抗原,募集T细胞,同时还能通过Fc段与杀伤细胞表面的受体结合,介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞,可以实现“三功能”抗体活性,提高了患者对肿瘤细胞的免疫活性。


临床实验表示,腹膜内给予低剂量治疗浓度(10-100mg)4-5次,间隔10-14天,结果显示Catumaxomab具有较高的治疗潜力,且安全性在可接受范围内。目前Catumaxomab除了被批准用于治疗恶性腹水,还在进行卵巢癌、胃癌和上皮癌的临床试验,其在卵巢癌实验中,已出现了能减少腹水形成的结果。

与其他治疗肿瘤的方法一样,双特异性抗体在治疗过程中也会引起不同的副作用,其中最常见的是恶心、呕吐、腹痛、白细胞减少和中性粒细胞减少等症状。

目前多个双特异性抗体正在开展用于治疗肿瘤的临床试验,其中较多的是和Catumaxomab、Blinatumomab类似的组合形式,含有一个抗CD3抗原结合位点,用来募集T细胞至肿瘤细胞附近,另外一个结合位点靶向CD19、CD20、CD33、HER1、HER2等肿瘤表面抗原;另外,还有其他的一些双特异性抗体组合形式,如HER2+HER3、IL1α+IL1β、IL13+ IL17等。


处于临床阶段的双特异性抗体(表1)


部分终止临床实验的双特异性抗体(表2)

双特异性抗体的应用前景

(1)肿瘤的免疫治疗

为了开发新的抗肿瘤药物,提高治疗效果、减少副作用,未来有必要寻找靶向新靶点的双特异性抗体,同时双特异性抗体也能和其他药物联合使用,例如控制细胞周期的药物,吲哚胺双加氧酶抑制剂等,有利于提高疗效。

新双特异性抗体的设计旨在增加靶向特异性,以减少对非肿瘤细胞的杀伤作用。另外双特异性抗体在生产过程中,其随机组合会降低产量,所以要通过优化设计以提高目标双特异性抗体的结合,提高回收率,降低药物成本。

(2)临床诊断

由于双特异性抗体的高度敏感性和特异性,因此可以被用于临床诊断。用于检测的双特异抗体药物,其中的一个结合域同被检测病原体、病毒或肿瘤细胞结合,另一结合域同根过氧化物酶或碱性磷酸酶结合。双特异性抗体使检测方法得到简化,因此在诊断工具中是十分有前景的。

(3)医学影像

双特异性抗体的肿瘤成像可以两步完成,使用双特异性抗体对肿瘤细胞进行预标记,再注射放射性同位素成像。这种方法与放射性同位素标记抗体成像相比,特异性、灵敏度更好,并且背景信号低,这是因为未结合的放射性同位素可以被迅速清除。

(4)双特异性抗体当前还被应用于开发简单、快速和高度敏感的细菌病毒感染及癌症诊断等。

总结:临床研究发现,双特异性抗体药物同时阻断几种生物途径显示出了单克隆抗体联合用药无法实现的协同效应,同时双特异性抗体还可被开发成“下一代”诊断设备,同时检测集几种抗原或将抗原结合位点与测定标记物连为一体的能力,使得双特异性抗体成为生物医学、药理学和诊断学进一步研究的重要对象。

参考文献:Sergey E Sedykh, Victor v Prinz. et al. Bispecific antibodies: design, therapy, perspectives. Drug Design, Development and Therapy. 2018:12 195–208

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