抗體Fc區(qū)域的糖基化改造

單抗Asn297處的糖基化模式調(diào)節(jié)了抗體Fc結(jié)構(gòu)域與Fc受體結(jié)合的構(gòu)象狀態(tài)。 這些N-聚糖對(duì)FcγR結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要，已經(jīng)證明糖基化的去除消除了FcγR親和力和補(bǔ)體結(jié)合/效應(yīng)功能。目前已經(jīng)證實(shí)減少巖藻糖和唾液酸基團(tuán)并增加二等分N-乙酰葡糖胺，半乳糖和甘露糖可增強(qiáng)Fc介導(dǎo)的ADCC和CDC效應(yīng)。

下面我們來(lái)看幾個(gè)臨床上成功的例子。

mogamulizumab是一種靶向CC趨化因子受體4型（CCR4）的人源化單克隆抗體，被FDA批準(zhǔn)用于復(fù)發(fā)或難治性CCR4陽(yáng)性T細(xì)胞白血病或淋巴瘤的患者的治療。obinutuzumab（GA101，Gazyva），是一種含有N-乙酰葡糖胺的非巖藻糖基化抗CD20單抗藥物，Obinutuzumab于2013年被批準(zhǔn)用于治療先前未治療的慢性淋巴細(xì)胞白血病（CLL）患者。

與第一代產(chǎn)品利妥昔單抗（美羅華）相比，第二代產(chǎn)品obinutuzumab去除了50%的鹽藻糖修飾并包含二等分N-乙酰葡糖胺，對(duì)人FcγRIII的親和力較第一代產(chǎn)品高50倍，其對(duì)表達(dá)CD20的淋巴瘤細(xì)胞系的ADCC效應(yīng)增加了10-100倍，在臨床上也體現(xiàn)了治療的優(yōu)越性。

目前國(guó)內(nèi)天廣實(shí)開(kāi)發(fā)了第3代產(chǎn)品MIL62，MIL62是利妥昔單抗（美羅華）與阿托珠單抗（GA101）的優(yōu)效產(chǎn)品（me-better）。MIL62是100%巖藻糖敲除的第三代CD20抗體，目前體外藥效學(xué)證明有效于進(jìn)口產(chǎn)品美羅華。

第三個(gè)例子是benralizumab（Fasenra），該抗體是人源化的非巖藻糖基化的抗IL-5Rα抗體，其介導(dǎo)與表達(dá)IL-5Rα的嗜酸性粒細(xì)胞的ADCC消耗效應(yīng)顯著，所述嗜酸性粒細(xì)胞涉及哮喘急性發(fā)作。Reed等人通過(guò)臨床研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)單次靜脈注射benralizumab（MEDI-563）就可以導(dǎo)致輕度哮喘患者嗜酸性粒細(xì)胞的強(qiáng)烈消耗，效果可以持續(xù)8-12周。

抗體Fc區(qū)域的氨基酸突變改造

通過(guò)于抗體Fc結(jié)構(gòu)域中引入氨基酸的點(diǎn)突變可以增強(qiáng)抗體Fc效應(yīng)功能。該方法不僅僅限于對(duì)FcγRIII的改變，還允許突變Fc結(jié)構(gòu)域中與多個(gè)活化FcγR有關(guān)的區(qū)域。

一系列已上市治療性單抗藥物（利妥昔單抗，西妥昔單抗，曲妥珠單抗和阿侖單抗）的Fc區(qū)域的突變體顯示出FcγRIIIA親和力的增加及FcγRIIB親和力的降低，這些抗體Fc區(qū)域的雙突變體（Ser239Asp / Ile332Glu）和三聯(lián)突變體（Ser239Asp / Ile332Glu / Ala330Leu）增強(qiáng)了ADCC活性。 這些突變體在臨床前體外實(shí)驗(yàn)中顯示出2個(gè)數(shù)量級(jí)的體外效應(yīng)功能增強(qiáng)，能夠作用于表達(dá)低水平靶抗原的細(xì)胞，并在體內(nèi)臨床前模型中顯示出細(xì)胞毒性效力的增強(qiáng)，當(dāng)然這些突變體的臨床療效還需要進(jìn)一步證實(shí)。

幾項(xiàng)臨床前研究同樣也表明Fc蛋白工程化單克隆抗體對(duì)癌癥和病毒的體內(nèi)活性增強(qiáng)，目前這些單克隆抗體已進(jìn)入臨床開(kāi)發(fā)階段，例如治療白血病的CD19抗體 Xmab5574（MOR00208），用于治療乳腺癌的HER2抗體margetuximab。

此外我們還可以突變抗體Fc片段的Gly236Ala以增強(qiáng)抗體藥物的ADCP活性，其選擇性地增強(qiáng)對(duì)FcγRIIA的親和力，通過(guò)Gly236Ala突變（巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP和NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC）以及Ser239Asp / Ile332Glu雙突變的聯(lián)合（ADCC增強(qiáng)）進(jìn)一步增強(qiáng)抗體的效應(yīng)功能。

此外，位于上鉸鏈區(qū)的突變可以增強(qiáng)與C1q的結(jié)合以增強(qiáng)抗體的CDC活性。其他位置的點(diǎn)突變，如CH2結(jié)構(gòu)域中的Lys326Trp和Glu333Ala，已被證明可以增強(qiáng)CDC效應(yīng)。 雙突變體，如Lys326Trp / Glu333Ala，Lys326Ala / Glu333Ala和Lys326Met / Glu333Ser，以及三重突變體，如Ser267Glu / His268Phe / Ser324Thr，與單個(gè)突變相比，其抗體的CDC效應(yīng)進(jìn)一步增加。

設(shè)計(jì)新功能抗體

新功能抗體藥物是當(dāng)前及未來(lái)抗體藥物開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方向，通過(guò)開(kāi)發(fā)新功能抗體來(lái)提高抗體藥物的療效，新功能抗體主要有抗體偶聯(lián)藥物（ADC），雙特異性抗體，納米抗體，F(xiàn)ab片段，ScFv結(jié)構(gòu)的抗體，抗體融合蛋白等。這些抗體的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)大家從很多公開(kāi)資料中都能了解，這里就不再詳細(xì)闡述。簡(jiǎn)而言之，開(kāi)發(fā)這些抗體的最終目的還是希望提高抗體藥物的效應(yīng)功能，使抗體藥物的臨床療效提升或副作用改善從而實(shí)現(xiàn)較已有藥物差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，我們應(yīng)從哪些方面去努力呢？總的來(lái)看有兩個(gè)重要的方面：

（1）首先應(yīng)該進(jìn)行詳細(xì)和充分的文獻(xiàn)、專(zhuān)利調(diào)研，仔細(xì)分析研究目標(biāo)抗體及對(duì)應(yīng)靶標(biāo)涉及到的全部文獻(xiàn)及專(zhuān)利材料，例如目前針對(duì)這一抗體及作用靶點(diǎn)已經(jīng)開(kāi)展了哪些研究，哪些方面是未研究的，為什么沒(méi)有相關(guān)的研究，在針對(duì)該靶點(diǎn)的抗體藥物設(shè)計(jì)方面哪些是可以近一步改進(jìn)和提高的，以及這些改進(jìn)和提高對(duì)于提高臨床療效及減少副作用的關(guān)系有多大，對(duì)于以上方面的理解深度將會(huì)影響抗體藥物的后續(xù)開(kāi)發(fā)，要出色的完成上述工作對(duì)于相關(guān)人員的知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)的積累也具有很高的要求;

（2）要求抗體藥物研發(fā)人員對(duì)抗體整體及各部分的結(jié)構(gòu)功能有很深的理解，此外還需要對(duì)不同類(lèi)型的IgG抗體的結(jié)構(gòu)有清晰的認(rèn)識(shí)，清楚的明白關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域中每一個(gè)氨基酸的變化對(duì)于抗體結(jié)構(gòu)和功能的影響，并能綜合運(yùn)用現(xiàn)有的各種方法手段進(jìn)行分析驗(yàn)證。在上述基礎(chǔ)上用多種不同的體內(nèi)外模型對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行多次重復(fù)驗(yàn)證，此外抗體各部分連接的氨基酸也很重要，連接linker的穩(wěn)定性，連接序列的剛性及柔性的組合策略，不同氨基酸的搭配組合，充分考慮所用氨基酸的電荷性質(zhì)等等。做到上述這些方面，往往會(huì)使我們?cè)O(shè)計(jì)的抗體在療效上體現(xiàn)出一個(gè)意想不到的提升效果。

以上我們用較大的篇幅分析了抗體藥物研發(fā)的第一方面的重要變化：抗體藥物的副作用及功能和療效的提升方面。

下邊我們看看文章開(kāi)篇提到的第二個(gè)方面：?jiǎn)慰顾幬镒饔冒袠?biāo)不斷擴(kuò)大已拓展到新的疾病治療領(lǐng)域和新的適應(yīng)癥。

抗體藥物的靶標(biāo)可以分為已經(jīng)成藥的靶標(biāo)和未成藥的靶標(biāo)，對(duì)于已經(jīng)成藥的靶點(diǎn)來(lái)說(shuō)，由于有大量的科學(xué)和臨床研究，而且有已經(jīng)上市的藥物，對(duì)于作用于這類(lèi)靶點(diǎn)的抗體，臨床開(kāi)發(fā)研究的風(fēng)險(xiǎn)較小，我們可以認(rèn)為靶標(biāo)的生物學(xué)風(fēng)險(xiǎn)基本已經(jīng)去除，但對(duì)于開(kāi)發(fā)針對(duì)此類(lèi)靶點(diǎn)的抗體藥物來(lái)說(shuō)，后期商業(yè)化的風(fēng)險(xiǎn)較大。對(duì)于抗體研發(fā)企業(yè)來(lái)說(shuō)能否開(kāi)發(fā)出具有比較優(yōu)勢(shì)的差異化產(chǎn)品至關(guān)重要，這個(gè)差異化主要體現(xiàn)臨床療效的提升和副作用的降低方面，這也就回到了我們第一部分探討的內(nèi)容上。

對(duì)于未成藥的靶標(biāo)而言還可以細(xì)分為兩大類(lèi)。

（1）一類(lèi)靶標(biāo)相對(duì)比較成熟，目前有大量的基礎(chǔ)及臨床相關(guān)的研究，有較多的人類(lèi)循證醫(yī)學(xué)的證據(jù)，目前已經(jīng)有該靶點(diǎn)的抗體進(jìn)入臨床研究，這樣的靶標(biāo)雖然較有上市藥物的成熟靶點(diǎn)的臨床開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大，但是一旦開(kāi)發(fā)成功，應(yīng)該具有較大的商業(yè)價(jià)值。

（2）另一類(lèi)靶標(biāo)就是目前雖然有一些基礎(chǔ)研究，但是臨床和人類(lèi)循證醫(yī)學(xué)研究很少，目前也沒(méi)有進(jìn)入臨床階段的抗體，對(duì)于這樣的靶標(biāo)，臨床開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)極高，對(duì)于這樣的靶點(diǎn)很多的時(shí)候還是保持一種跟蹤的態(tài)度，在概念驗(yàn)證上作一些初步工作，對(duì)相關(guān)靶點(diǎn)的研究密切關(guān)注，如有重大突破就可以快速跟進(jìn)。大家可能會(huì)問(wèn)對(duì)于抗體藥物的全新靶點(diǎn)（還未報(bào)到的靶點(diǎn)）我們是怎么發(fā)現(xiàn)的呢，我們可以通過(guò)分子流行病學(xué)調(diào)查，人類(lèi)遺傳學(xué)研究，人類(lèi)功能基因組學(xué)、蛋白組學(xué)研究，生物信息學(xué)、藥理學(xué)、模式動(dòng)物研究，人類(lèi)循證醫(yī)學(xué)研究去發(fā)現(xiàn)。

總之，抗體藥物的開(kāi)發(fā)必須以臨床需求為核心，解決還未滿(mǎn)足的臨床需求，不斷開(kāi)發(fā)新的靶點(diǎn)和適應(yīng)癥。對(duì)于初創(chuàng)型的抗體藥物研發(fā)企業(yè)，需要有清晰的自我定位和目標(biāo)，在抗體作用的靶標(biāo)上選擇好，可以兼顧不同類(lèi)型靶點(diǎn)的一個(gè)搭配組合，確立好了相關(guān)的靶點(diǎn)后就需要在提升抗體藥物功能和療效上下功夫，特別是針對(duì)本文分析的抗體藥物免疫源性及抗體藥物副作用及效應(yīng)功能，通過(guò)這些努力以提高抗體藥物的臨床療效，要實(shí)現(xiàn)這些還需要抗體研發(fā)人員對(duì)于抗體藥物的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系有深入的了解，需要抗體研發(fā)企業(yè)有較深的積累沉淀。

為了大家清理理解本文的思路和闡述的邏輯，特配思維導(dǎo)圖一張供大家參考。

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