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双抗在肿瘤免疫中的介绍


【双抗现在火爆半边天,笔者上周末参加了百奥赛图在海门举办的论坛,听到了很多大咖的精彩演讲,其中有好几位演讲的主题都是关于双抗,在演讲过程中不止一位的PPT中提到了一篇综述:Dahlén, E., et al. (2018). "Bispecific antibodies in cancerimmunotherapy." 6(1):3-17. 因而笔者这两天阅读了这篇文章,将其内容简单罗列如下,以飨读者,毕竟非药物科班出身,有些用语或表述不到位甚至错误的地方,敬请谅解并欢迎指正,若需要原文的可直接联系我即可】


随着CTLA4, PD-1, PD-L1为代表的肿瘤免疫重磅药物的上市和这些药物在一系列不同的癌种的一线治疗获批,肿瘤免疫疗法得到了越来越广泛的关注和投入。但众所周知,这些药物仅对于小部分的患者有效,并且可能伴随着结肠炎,腹泻,皮肤毒性,内分泌紊乱,肝毒性,肺感染等一系列的副作用。因而大家希望可以找到一种方式,能够对2种及以上的药物取长补短,起到1+1>2的左右,在药物有效性和药物安全性方面超越单药。双抗就是基于这样的理念产生。常见的双抗项目如下所示,也可以点击参考今天我在朋友圈里面看到的一篇推文


但理想丰满,现实骨感。双抗药物的开发相对于传统的单抗药物要困难很多,研究人员需要考虑不同的双抗结构,以实现药物有效性,药物安全性以及药物的生产工艺及成本这三者之间的最优解。而且,对双抗而言,对两个靶点的给药方案无法进行分开控制,因而对每一种正在开发的双特异性药物而言,研发人员都需要深刻理解其生物学原理。



双抗分类:


1. T细胞或NK细胞重定向的双抗

这中间尤其是T细胞介导的尤为普遍。其将肿瘤相关抗原和T细胞受体(TCR)-CD3复合体结合到一块,因而可以将T细胞重定向到肿瘤细胞。在这个过程中,由于T细胞的激活不再依靠抗原特异性,因而能够大规模的激活T细胞。如Figure1所示:



但由于是整体激活了T细胞,因而存在明显的系统毒性,同时生产较为困难,免疫原性较强,在实体瘤中低应答,因而虽然CD3相关的双抗有很多公司在研究,但真正进入后期临床及最终上市(Renovab和Blinatumomab)的仍然寥寥无几。同时由于肿瘤的异质性,表面低表达相应抗原的肿瘤细胞容易逃逸,因而导致肿瘤易复发。


T细胞重定向最大的特点就是由于TCR的参与,从而不再依赖肿瘤抗原特异性,同时能够高敏感性的通过CD3介导激活,而且也不再依赖CD28或IL2的共刺激。关于这个的原因有两类假说:1.双特异性T细胞军团(BiTEs);2. 记忆性T细胞的主导作用。


NK重定向中NK的靶点可以包括CD16 (FcγRIII), NKp30, NKp46, NKG2D, and DNAM-1. 此方面的双抗现在报导的比较少,一个典型项目为AFM13, CD30-CD16A.关于CD16A介导的ADCC效应可以点击查看我司公众号发的相应文章。


2. 肿瘤抗原-免疫调节双抗

此原理就是激活肿瘤浸润免疫细胞,尤其是肿瘤特异性效应T细胞,记忆性T细胞等。如Figure2所示:


其与T细胞或NK细胞重定向的双抗最大的区别就是T细胞或NK重定向会非选择性的激活T细胞或NK细胞,而肿瘤抗原-免疫调节双抗选择性激活肿瘤特异性T细胞。一个比较有代表性的临床项目为ABBV-428,靶向CD40的双抗,其中CD40靶向APC和髓系细胞并激活肿瘤免疫系统。但由于CD40强有力的免疫刺激作用,在临床中会导致的系统毒性。属于TNFRSF超家族的CD40需要依靠受体齐聚起作用,比如Fc和FcγR的相互作用。因而在实际过程中,研发人员会对CD40进行改造,使其Fc片段静默化,在只有肿瘤抗原存在并结合的情况下才能被激活.


另一个比较有趣的靶点就是在效应T细胞和肿瘤浸润T细胞中上调表达,并且能够刺激细胞毒性功能和免疫记忆的4-1BB。此外4-1BB也能有效增强NK细胞毒性功能和刺激肿瘤血管。但同样的,4-1BB也会导致严重的毒副作用。Urelumab项目就因为严重的肝毒性而宣告终止。但通过对Fc片段进行改造,降低Fcγ2的活性,从而降低交联和生物活性,Utomilumab项目在高剂量情况下仍可以耐受。基本上所有的4-1BB双抗项目都设计为在未结合肿瘤抗原的情况下,4-1BB无法被激活。一个比较典型的项目为PRS343(HER2-4-1BB),其携带静默的Fcγ4片段。



3.双免疫调节双抗


顾名思义,此为将两个单独的免疫调节靶点结合到一起。大部门项目选择的都是2个T细胞免疫检查点,如PD-1, PD-L1, LAG-3, TIM3等,一般就是PD1或PD-L1匹配LAG-3或TIM-3,希望两者能够起到协同效应,见Figure3。比如,靶向同一细胞上的不同的两个免疫检查点抗体,可能可以起到更加长效的阻断效应或能够更好的去除Treg细胞。由于在肿瘤微环境中,一些免疫调节受体和配体都上调,因而此类双抗可能会在肿瘤中富集,因而能够更好的在原位肿瘤中起到药效。靶向PD-L1和TGFβ的M7824就是一个典型的案例。




研发主要考虑因素

1. 生物学原理

对生物学原理而言,我们需要考虑选择什么靶点,以及靶点如何起作用,靶点亲和力特征等。对T细胞或NK细胞重定向的双抗和肿瘤抗原-免疫调节双抗而言,对于肿瘤抗原的选择尤为重要。最理想的抗原当然是肿瘤特异性表达(正常组织上基本不表达,这个当然非常难,只是理想状态,要不现在CART也不会很多都集中在CD19上)。


a.T细胞或NK细胞重定向的双抗和肿瘤抗原-免疫调节双抗

其免疫靶点的选择需要充分考虑肿瘤靶点。比如,现在大家常用的CD3靶点,它在非实体瘤中能够更好的起作用,所以和其组合成双抗的肿瘤靶点很多都是CD19。对4-1BB靶点而言,由于4-1BB主要在肿瘤特异性浸润淋巴细胞中的表达明显上调,因而被更多的用于实体瘤中,与其组合的肿瘤靶点也更多的选择实体瘤靶点。


b.双免疫调节双抗

由于很难预测哪两个免疫调节靶点结合会起到最优化结果,因而需要进行很多额外的筛选实验来进行验证。


对这三类双抗而言,抗体对靶点的亲和力活性都是需要考虑的重中之重。比如对于T细胞重定向的双抗,相对于CD3而言,选择亲和力更高的肿瘤靶点,能够更好的精准在肿瘤附近激活T细胞,从而降低由于全身T细胞激活导致的系统毒性。


2.双抗结构

在设计双抗结构时,需要综合考虑其理化性能,如双抗大小,结合价,等电点和最终的生产工艺可达性。关于这方面的信息大家可以参考以下的两篇文献(若有机会,笔者也会后续解读这两篇文献):

Trivedi A, Stienen S, Zhu M,et al. Clin Transl Sci 2017; 10:147–162.

Brinkmann U and Kontermann RE. MAbs 2017; 9:182–212.


3.Fc片段的影响

由于Fc片段可影响抗体的半衰期,同时介导ADCC, CDC等效应。研发人员可以根据实际情况选择对Fc进行不同的改造。最常见的包括无Fc片段以实现更小的抗体结构,更短的半衰期和无ADCC,CDC等Fc介导的更能。当然也可以保留Fc片段,但经过改造以降低Fc介导功能。或者反其道行之,增强Fc介导的功能活性以达到更好的细胞杀伤效果。(关于Fc片段的介绍可以点击查看我司公众号文章IgG 亚型结构、生理活性等汇总整理)




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