以下文章來源于生物制藥小編?，作者谷語

單域抗體的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的脊椎動物免疫球蛋白(Igs)是兩個重鏈和兩個輕鏈的四聚體。每個鏈的可變結(jié)構(gòu)域(分別為VH和VL)組裝形成抗原結(jié)合位點(diǎn)。1993年，Hamers-Casterman等人。在駱駝科動物（駱駝、駱駝大羊駝和羊駝)的血清中發(fā)現(xiàn)，除了傳統(tǒng)的四聚體抗體外，駱駝還產(chǎn)生了純二聚體重鏈抗體（heavy chain only antibodies，HCAb），無輕鏈。

因此，HCAb由兩個相同的重鏈組成，每個重鏈包括兩個恒定的域（CH2和CH3）、一個鉸鏈區(qū)域和一個負(fù)責(zé)抗原識別的可變VHH結(jié)構(gòu)域。VHH結(jié)構(gòu)域的抗原結(jié)合僅由三個CDRs介導(dǎo)，而不是傳統(tǒng)抗體的六個CDRs，其兩側(cè)有四個相對較恒定的框架區(qū)域(FRs)。VHH CDR3環(huán)非常長而延伸，形成手指狀伸長。

在發(fā)現(xiàn)駱駝動物HCAb兩年后，鯊魚和其他軟骨魚類也發(fā)現(xiàn)了小分子量抗體，被稱為Ig新抗原受體(Ig new antigen receptors，IgNARs)。IgNARs由兩個相同的重鏈組成，每個重鏈包括五個恒定域和一個可變的VNAR結(jié)構(gòu)域。與其他免疫球蛋白可變域相比，VNARs沒有CDR2；然而，除了CDR1和CDR3之外，連接C-D和D-E鏈(分別為HV2和HV4)的環(huán)參與了抗原識別。

駱駝HCAbs和鯊魚IgNARs具有幾個特征，如高穩(wěn)定性和溶解性，比平均CDR3環(huán)長等。然而，由于駱駝科物種通常更容易處理和獲取，在免疫后產(chǎn)生更強(qiáng)的HCAb反應(yīng)，并產(chǎn)生與人類IGHV基因具有相對較高同源性的免疫球蛋白，VHHs作為生物藥物比VNARs引起了更大優(yōu)勢，VNARs目前只是有少數(shù)幾個在臨床前階段。

單結(jié)構(gòu)域抗體(sdAbs)比全長傳統(tǒng)抗體有一個主要好處是它們的小分子量(~15kDa)。重組全長Igs在哺乳動物細(xì)胞中的生產(chǎn)成本昂貴，但sdAbs很容易在細(xì)菌和酵母等生產(chǎn)系統(tǒng)中大量表達(dá)。

與傳統(tǒng)抗體相比，它們的快速血液清除和有效的組織和腫瘤穿透使sdAbs成為特別有效的無創(chuàng)成像劑。如果需要長時間暴露（例如，為了治療慢性?。赏ㄟ^融合到血清白蛋白或免疫球蛋白Fc區(qū)域來促進(jìn)改善sdAbs的體內(nèi)半衰期。

sdAbs的另一個重要特征是它們的模塊性，使sdAbs成為構(gòu)建多價和多特異性治療和診斷分子的最佳選擇。

單域抗體免疫原性原因

盡管單域抗體的分子量只有傳統(tǒng)抗體的十分之一，即使是人源化改造之后，依然會產(chǎn)生抗藥物抗體（ADA）?？赡苡邢旅鎺讉€原因：

原因一：傳統(tǒng)抗體的VH和VL域之間的界面，在單域抗體暴露在外面。

原因二：單域抗體的CDR1和CDR2和人類抗體構(gòu)象接近，但是長的CDR3，在人類抗體并不存在。

原因三：VHHCDRs和FRs的高水平體細(xì)胞超突變，降低它們與人類IGHV3基因產(chǎn)物的序列同源性。

原因四：非典型二硫鍵。

原理上，單域抗體產(chǎn)生的ADA更容易發(fā)生在針對可變區(qū)的表位，阻斷可變區(qū)與抗原的結(jié)合。

臨床前檢測方法

在人體用藥之前，需要對抗體藥物的免疫原性進(jìn)行評價。

首先，先前存在的ADA，可以使用動物或人類志愿者的血清樣本來評估。這種方法很簡單，但通常需要設(shè)計和驗(yàn)證單個抗體的結(jié)合試驗(yàn)，因此對不同抗體中ADA發(fā)病率的比較不準(zhǔn)確。

其次，生物信息學(xué)分析。可通過存在CD4+T細(xì)胞表位(TCEs)來預(yù)測抗體免疫原性，這些表位與持續(xù)的ADA生產(chǎn)相關(guān)。這些工具通?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集(肽-MHCII結(jié)合分析和細(xì)胞激活實(shí)驗(yàn)等)，但仍然可能高估假定的免疫原性區(qū)域的數(shù)量，因此在生物信息學(xué)預(yù)測后，應(yīng)該使用基于細(xì)胞的分析方法進(jìn)行驗(yàn)證。

第三，體外免疫分析可以幫助識別任何TCEs的存在。為此目的，已經(jīng)開發(fā)了各種試驗(yàn)和篩選平臺，包括HLA肽結(jié)合試驗(yàn)、T細(xì)胞表位肽篩選試驗(yàn)和全蛋白體外T細(xì)胞激活試驗(yàn)。

最后，可以通過實(shí)驗(yàn)動物（如小鼠或非人類靈長類動物）來評估免疫原性，盡管這通常對人類免疫原性的預(yù)測能力很差。

對嚙齒類動物和非人類靈長類動物的22項(xiàng)免疫研究的共識是，0-37%的動物產(chǎn)生了單域抗體ADA，但一般沒有中和作用，不影響PK/PD或安全數(shù)據(jù)。

臨床研究中VHH的免疫原性

VHHs臨床發(fā)展的先驅(qū)之一是Ablynx，一家比利時生物制藥公司，于2018年被賽諾菲收購。收購時，Ablynx至少有8個基于VHH的臨床項(xiàng)目，還有許多其他項(xiàng)目在臨床前晚期或臨床早期開發(fā)階段。

大部分的臨床項(xiàng)目都是基于人源化VHH。但是一項(xiàng)對羊駝抗表皮生長因子受體(EGFR)VHH的研究發(fā)現(xiàn)，非晶形聚合物在小鼠中具有免疫原性，而可溶性VHH和熱誘導(dǎo)聚合物，即使在六倍劑量后依舊沒有免疫原性，說明序列人源化并不是sdAb免疫原性的唯一決定因素。

截至2020年，至少有35個VHH生物藥物進(jìn)行臨床試驗(yàn)，涉及1000多名患者和健康志愿者。大多數(shù)試驗(yàn)顯示沒有或只有最小的免疫原性，與完全人源或人源化的IgG相比，在0-30%的受試者中觀察到短暫治療出現(xiàn)的ADA，中和ADA的發(fā)生小于3%。

與大多數(shù)VHHs觀察到的最小免疫原性相比，針對死亡受體5(DR5)的四倍人源化VHH(TAS266)一期安全性和耐受性研究中出現(xiàn)意外的肝毒性。在臨床前研究中，TAS266作為DR5激動劑，比傳統(tǒng)的抗DR5抗體具有更好的抗腫瘤療效。服用3mg/Kg TAS266的患者中有3例因研究藥物產(chǎn)生≥3級肝毒性，試驗(yàn)提前終止。在三名出現(xiàn)肝毒性的患者中檢測到先前存在的ADA，但沒有有出現(xiàn)肝毒性的患者中均未檢測到這種ADA。作者認(rèn)為，先前存在的ADAs可能會促進(jìn)免疫復(fù)合物形成，這些免疫復(fù)合物可能在肝臟中積累，結(jié)合DR5，并通過激活補(bǔ)體和炎癥誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。TAS266的情況需要更詳細(xì)的研究顯示，毒性機(jī)制可能不依賴于先前存在的ADAs，而是因?yàn)樗谋扼w抗體的超高效力。

小編總結(jié)

單域抗體分子量小，可以使用原核表達(dá)，其實(shí)體瘤穿透性可能比傳統(tǒng)抗體更好，生產(chǎn)成本更低。雖然分子量小，但是其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)抗體差異較大，即使在全人源的情況下，也可能會產(chǎn)生抗藥物抗體。但是目前從臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來看，其ADA的產(chǎn)生確實(shí)較少，且一般沒有中和活性。個別的臨床研究出現(xiàn)了肝毒性及CRS等，可能因?yàn)轶w內(nèi)預(yù)先存在了ADA，或者效力過強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

1.Hamers-Casterman C, Atarhouch T, Muyldermans S, Robinson G, Hamers C, Songa EB, Bendahman N & Hamers R (1993) Naturally occurring antibodies devoid of light chains. Nature 363, 446–448
2.Greenberg AS, Avila D, Hughes M, Hughes A, McKinney EC & Flajnik MF (1995) A new antigen receptor gene family that undergoes rearrangement and extensive somatic diversification in sharks. Nature 374, 168–173.3.Snoeck V (2013) Current experience in immunogenicity assessment of next generation biologics – nanobodies. European Immunogenicity Symposium, Munich, Germany4.Jovcevska I & Muyldermans S (2020) The therapeutic potential of nanobodies. BioDrugs 34, 11–26

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