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1975年，Kohler and Milstein引入雜交瘤技術生產(chǎn)單克隆抗體后，單克隆抗體（mAb）的治療應用而生。在過去的30年中，治療性抗體的出現(xiàn)，徹底改變了腫瘤治療的方式。1988年Greg Winter首創(chuàng)的抗體人源化技術進一步促進了治療各種腫瘤的治療性單克隆抗體的發(fā)展。迄今為止，F(xiàn)DA已批準了100多個單克隆抗體用于治療不同的人類疾病，包括癌癥和自身免疫性和慢性炎癥性疾病。

圖1. FDA批準100種抗體

單克隆抗體可特異性結(jié)合靶抗原，通過發(fā)揮中和或促凋亡作用誘導細胞毒性，并促進先天免疫反應，如抗體依賴性細胞毒性（ADCC）、補體依賴性細胞毒效應（CDC）和抗體依賴性吞噬作用（ADCP）。免疫球蛋白G（IgG）型單克隆抗體、其他抗體形式（如抗體片段、雙特異性抗體（BsAbs）和非IgG型免疫球蛋白）和抗體衍生物（如抗體偶聯(lián)藥物（ADC）和免疫細胞因子）已被廣泛用于多種癌癥的治療。

圖2. ADC藥物的結(jié)構(gòu)和特性

通過將細胞毒性小分子化合物與單克隆抗體連接，產(chǎn)生新型抗體衍生物ADC，可以顯著提高抗腫瘤效果。ADC可以選擇性地直接遞送高細胞毒性小分子藥物以靶向癌細胞并誘導其凋亡，也意味著一個多世紀前Paul Ehrlich提出的 “魔法子彈”的設想成為現(xiàn)實。FDA已經(jīng)批準了十多種用于癌癥治療的ADC，目前正在進行臨床研究的ADC超過100種。除了小分子藥物，抗體還可以與其他類型的分子結(jié)合，如寡核苷酸、放射性核素和蛋白質(zhì)毒素。

利用人體免疫系統(tǒng)的功能正常表達在腫瘤治療中的重要性正逐漸得到認可。BsAbs（雙特異性抗體）可以同時結(jié)合兩種不同的抗原。最廣泛使用的BsAb是雙特異性T細胞接合劑（BiTE），一端連接T細胞上的CD3，另一端識別目標腫瘤細胞上的蛋白質(zhì)受體，從而激活T細胞以殺死腫瘤細胞。

圖3. Blinatumomab作用機制

2014年，F(xiàn)DA批準了一種針對CD19和CD3的第一類BiTE，Blinatumomab，用于治療復發(fā)和/或難治性B細胞急性淋巴細胞白血?。≧/R B-ALL）患者。

抗體-細胞因子融合蛋白（也稱為免疫細胞因子）代表了另一類基于抗體的免疫療法。細胞因子發(fā)揮著強大的免疫調(diào)節(jié)作用，其對人類的生理和病理變化至關重要。但是在臨床中，細胞因子治療性藥物的開發(fā)受到多種問題的阻礙，這主要是細胞因子免疫調(diào)節(jié)中的多態(tài)性以及非目標細胞（off-target）的激活導致的毒性和較短的半衰期。但是隨著對細胞因子-受體相互作用的結(jié)構(gòu)原理和功能信號的深入了解，通過蛋白質(zhì)工程等方法對細胞因子進行人工修飾使得細胞因子成為藥物越來越變的可能，如通過多種方法延長細胞因子的半衰期，或者是增加細胞因子靶向的特異性等。

圖4. 免疫細胞因子療法和靶點

目前與抗體融合細胞因子主要有IL-2，TNF，IL-15，IL-12，IFN，IL-4，IL-10，IL-21及IL-2+TNF。其中抗體融合IL-2相關免疫細胞因子研究的最早也最多，如較早開發(fā)的Hu14.18-IL-2 （anti-GD2+IL2）已經(jīng)位于臨床Ⅱ期，隨后研究者將其中的IL-2進行低毒化改造（D20T）并構(gòu)建NHS-IL-2LT ，目前該藥也已經(jīng)進入臨床。除此之外，制藥巨頭羅氏也開發(fā)了針對IL-2的”免疫細胞因子”如CEA-IL2v和FAP-IL-2v，這些藥物同樣也已進入臨床。

IgG是當前抗體藥物中使用的主要抗體，但在某些情況下，全長鏈抗體在癌癥治療中的應用受到限制，因為這些大分子抗體，對實體瘤的滲透性差，并且Fc可以介導免疫系統(tǒng)的旁觀者激活效應。隨著抗體工程技術的進步，已經(jīng)可以實現(xiàn)不同類型的抗體片段的生成（例如Fab、F（ab’）2）、工程抗體（例如單鏈可變（scFv）片段scFabs）和Ig結(jié)構(gòu)域（例如VHH）。這些片段通常保留全長鏈抗體的抗原特異性，并有望顯示出更好的穿透腫瘤和更少的Fc相關不良反應。此外，非IgG型蛋白，如親和體（affibody）、設計的錨蛋白重復蛋白（designed ankyin repeat proteins，DARPins）和單體（monobodies），是有前景的治療和診斷分子類別。

圖5. T細胞受體模擬（TCRm）抗體

單克隆抗體通常識別細胞表面抗原，而大多數(shù)癌癥相關蛋白存在于細胞內(nèi)。T細胞受體（TCRs）可以通過與肽主要組織相容性復合物（pMHC）結(jié)合來識別細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的某些小片段，該復合物包括源自細胞表面MHC環(huán)境中呈現(xiàn)的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)中的短肽。一種模擬TCR表位可識別片段的抗體，稱為TCR模擬（TCRm）抗體，TCRms用于靶向腫瘤細胞或其他細胞內(nèi)的目標蛋白。TCRm將TCR的pMHC靶向能力與IgG mAb的穩(wěn)健性相結(jié)合，有望提高藥物敏感性。

圖6. 治療性抗體及其衍生物

綜上所述，具有代表性的治療性抗體及其衍生物主要包括以下四類：

1. TCR模擬抗體；

2. IgG抗體和抗體片段；

3. 抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）及其作用機制；

4. 多功能抗體，如雙特異性抗體、免疫細胞因子（抗體-細胞因子融合蛋白）

接下來，我們簡要梳理下四種類型產(chǎn)品的研究進展。

抗體偶聯(lián)藥物（ADC）進展

抗體偶聯(lián)藥物（ADC）是近年來腫瘤治療的熱門賽道，通常由單克隆抗體（mAb）通過化學合成的連接子（linker）與細胞毒性藥物（payload）共價連接。ADC結(jié)合了高度特異性靶向能力和高效殺傷作用的優(yōu)點，實現(xiàn)了對癌細胞的精確高效清除。在腫瘤細胞上表達的靶抗原是ADC藥物識別腫瘤細胞的導航方向，它還確定了將細胞毒性有效載荷遞送到腫瘤細胞中的作用機制（例如內(nèi)吞作用）。因此，適當選擇靶抗原是ADC研發(fā)的首要考慮因素。

圖7.?ADC藥物開發(fā)和批準過程中的重要事件

自2000年FDA批準第一款ADC 產(chǎn)品 Mylotarg?（gemtuzumab ozogamicin）以來，截至2021 年 12 月，全球共有14種ADC獲得市場批準用于血液系統(tǒng)惡性腫瘤和實體瘤，此外，目前還有100多個ADC候選產(chǎn)品處于臨床試驗的不同階段。

圖8. FDA批準的抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）示意圖

目前，經(jīng)批準的ADC藥物的靶抗原通常是在癌細胞中過表達的特異性蛋白，包括實體瘤中的HER2、trop2、nectin4和EGFR，以及血液惡性腫瘤中的CD19、CD22、CD33、CD30、BCMA和CD79b。在腫瘤學和免疫學基礎研究的推動下，ADC靶抗原的選擇逐漸從傳統(tǒng)的腫瘤細胞抗原擴展到腫瘤微環(huán)境中的靶點，例如基質(zhì)和脈管系統(tǒng)。臨床前和臨床研究不斷涌現(xiàn)出的新證據(jù)表明，新生血管系統(tǒng)、內(nèi)皮下細胞外基質(zhì)和腫瘤基質(zhì)的成分可能是ADC藥物開發(fā)的有價值的靶抗原。

多特異性抗體

在過去三十年中，多特異性抗體作為治療性抗體，迅速受到極大關注，以滿足未滿足的臨床需求。多種介質(zhì)有助于激活癌癥復雜發(fā)病機制中的癌癥相關信號通路，這限制了單特異性癌癥治療性抗體的療效。腫瘤微環(huán)境（TME）中活化淋巴細胞的減少已被證明會導致不利的免疫反應。目前，已經(jīng)開發(fā)了多種多特異性抗體，以通過癌癥免疫治療中的不同機制發(fā)揮作用，包括但不限于：

1. 使T細胞或其他免疫細胞（例如NK細胞）參與特異性消除腫瘤細胞；

2. 橋接受體以阻斷或激活協(xié)同信號通路；

3. 靶向腫瘤細胞上的多種腫瘤抗原或不同抗原表位以提高腫瘤選擇性。

而從結(jié)構(gòu)形式上來說，多特異性抗體可分為兩大類：IgG樣抗體形式（具有Fc結(jié)構(gòu)域）和非IgG樣抗體格式（無Fc結(jié)構(gòu)），如下圖所示。

圖9. 處于臨床階段的IgG抗體結(jié)構(gòu)

和具有代表性的多特異性抗體示意圖

全長IgG樣多特異性抗體含有可與新生Fc受體FcRn結(jié)合的Fc結(jié)構(gòu)域，表現(xiàn)出比抗體片段更好的藥代動力學特征，并表現(xiàn)出多種抗腫瘤機制。Knobs into hole和CrossMab抗體工程改造技術，能夠正確配對不同的Ig重鏈和輕鏈，實現(xiàn)穩(wěn)定性。

與全長IgG樣多特異性抗體相比，非IgG樣多特異性抗體缺乏Fc結(jié)構(gòu)域，因此具有較低的分子量，這使得其在實體瘤中的穿透效率更高。因此，沒有Fc或蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域的抗體形式，由于腎臟清除率低，血清半衰期相對較短。無Fc結(jié)構(gòu)域的非IgG樣多特異性抗體可以潛在地用于防止先天免疫系統(tǒng)的非特異性激活，以及Fc介導的ADCC或CDC，這對于減少免疫細胞參與相關的副作用至關重要。

眾所周知的多特異性抗體格式包括雙可變結(jié)構(gòu)域Ig、四價IgG樣抗體、多特異性scFv、IgG scFv融合蛋白、多特性Fab、串聯(lián)VHH結(jié)構(gòu)域等。

表1. FDA批準的和處于臨床階段的多特異性抗體

近十年來，全球每年新開的多特異性抗體臨床試驗數(shù)量逐年增加，目前正處于雙抗藥物研發(fā)的快速發(fā)展階段。不完全統(tǒng)計，目前全球131個雙抗藥物處于國際多中心臨床階段。大部分多特異性抗體藥物的臨床研究還集中在I期和II期，少部分進入臨床III期。從適應癥來看，目前處于臨床階段的藥物，88%布局腫瘤領域，其中實體腫瘤占比59%，血液瘤占比29%；其次是自體免疫疾病，占比8%。上圖匯總了目前FDA批準的和處于臨床階段的多特異性抗體。

抗體-細胞因子融合蛋白

細胞因子，如IL（如IL-2）、干擾素（IFN；如IFN-γ）、集落刺激因子（如g-CSF）、TNF（如TNF-α）和趨化因子（如CXCL3），在增強生物藥物的功效方面發(fā)揮著重要作用。細胞因子通過其多效性形成了一個復雜的網(wǎng)絡。此外，劑量依賴性副作用、不利的藥代動力學、不良的藥物耐受性和高毒性也限制了它們的應用。隨著癌癥研究的巨大進展，治療性抗體在治療各種癌癥方面的顯著成功，引發(fā)了人們對單獨或聯(lián)合應用新型免疫結(jié)合體的興趣。細胞因子與抗體或抗體片段的融合可能導致更特異性靶向TAA，進而有效提高細胞因子的效力、藥代動力學和局部濃度，并防止全身毒性的發(fā)生。

完整的IgG、Fc、Fab或scFv可以與單體（例如IL-2或IFN-α）或細胞因子的同源物（例如IFN-γ或TNF）融合。具體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

表2. 具有代表性的處于臨床階段的抗體-細胞因子融合蛋白

近幾十年來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種抗體-細胞因子融合蛋白，它們可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為不同的類別，如下圖所示。

圖10. 不同抗體或抗體片段細胞因子融合蛋白

a.融合到Fc結(jié)構(gòu)域N末端的細胞因子；b.融合到Fc結(jié)構(gòu)域C末端的細胞因子；c.與Fab的c末端融合的細胞因子；d.與scFv的C端融合的細胞因子；e.ScFv細胞因子ScFv融合蛋白；f.f（ab’）-細胞因子融合蛋白；g.IgG型免疫細胞因子，不含CH1和CL；h.代表性IgG格式免疫球蛋白Bintrafusp alfa（M7824）。一種雙功能抗體融合蛋白，由抗PD-L1人IgG1和作為TGF-β陷阱的人TGF-βRII胞外結(jié)構(gòu)域組成，盡管一個柔性甘氨酸絲氨酸連接體融合到IgG的CH3-C末端。Bintrafusp alfa阻斷PD1-PDL1和TGFR2-TGFβ信號通路，以緩解免疫抑制并消除免疫抑制。

目前，關于超級細胞因子的研究大多處于臨床前階段。免疫細胞因子的研究起步較晚，但進展迅速。近年來，在中國和美國已經(jīng)有幾種免疫細胞因子制劑進入臨床試驗。新型免疫細胞因子的合成是基于細胞因子的免疫治療的一個重要發(fā)展方向。銜接性細胞因子（Engager Cytokines）也可以理解為具有特定免疫細胞因子結(jié)構(gòu)分子。目前，銜接性細胞因子的研究相對較少，但是該方向值得進一步研究。

抗體片段和非IG支架蛋白

抗體片段和非IG支架蛋白主要涵蓋了Fab、scFv（單鏈抗體）、單域抗體（VHH，也稱納米抗體）、類TCR抗體等，其中類TCR抗體可模擬T細胞受體TCR的精準靶向腫瘤新生抗原能力，為精準腫瘤免疫治療提供靶向能力支撐，是目前最前沿的生物藥物之一。

抗體片段是整個抗體分子中的小型功能元件，與完整抗體相比，抗體片段在某些免疫化學實驗技術和應用中具有多種優(yōu)勢：

• 減少了 Fc 相互作用導致的非特異性結(jié)合（許多細胞具有結(jié)合 Fc 區(qū)的受體）；

• 在免疫沉淀和蛋白質(zhì)印跡實驗中，控制 Fc 與蛋白 A 或蛋白 G 結(jié)合；

• 更有效地穿透組織切片，改善免疫組織化學（IHC）染色；

• 減少大蛋白質(zhì)表位的位阻，固相應用中抗原檢測的靈敏度可能更高；

• 消除抗原抗體結(jié)合研究中與 Fc 相關的效應功能（例如補體固定）；

• 利用 X 射線晶體學或 NMR 來研究免疫識別結(jié)構(gòu)區(qū)，操作更簡便

• 內(nèi)源實驗時的免疫原性低于完整抗體。

圖11. 抗體片段及其衍生物的不同形式表

3. FDA批準的抗體片段

以上圖表展示的是抗體片段及其衍生物的不同形式，以及FDA批準的抗體片段。

結(jié)? 語

隨著抗體工程技術的不斷優(yōu)化，各種新型治療性抗體藥物相繼用于癌癥的治療，包括抗體偶聯(lián)藥物（ADC）、雙特異性/多特異性抗體、免疫細胞因子、抗體片段（例如Fabs、scFvs和VHH結(jié)構(gòu)域）和非IgG支架蛋白。微型化和多功能化是抗體開發(fā)的兩個主要方向。

微型化方面，正如上文提到的，全長鏈抗體轉(zhuǎn)化為片段，例如Fabs、scFvs和VHH結(jié)構(gòu)域，小支架蛋白（例如Affilbodies和DARPins）已被合理設計以增強腫瘤穿透并促進快速血清清除，這對于它們在腫瘤診斷成像中的應用是有利的。

治療性抗體的多功能化包括抗體衍生物（例如，ADC）和抗體融合蛋白（例如，多特異性抗體和免疫細胞因子）。ADC利用有效載荷誘導的細胞毒性功能，結(jié)合抗體的精確靶向能力，顯示出改善的生物分布特征，通過多種作用機制攻擊腫瘤細胞?？扇苄訲CR、TCRm抗體及其衍生物（例如ImmTAC分子）可以識別高度腫瘤特異性的HLA限制肽（例如p53和KRAS），既往這些靶點都被定義為“不可成藥靶點”。

隨著二代測序技術的快速發(fā)展，單細胞RNA測序、空間組學和綜合生物信息學分析技術，能夠深入和全面地了解惡性腫瘤組織，意味著基于抗體的細胞內(nèi)抗原靶向和精確腫瘤治療的時代的到來。

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