抗腫瘤單克隆抗體（一）：提高療效的常用途徑

2013年2月6日 | Filed under: 抗腫瘤藥,文獻(xiàn)綜合 | Posted by: 編輯 D

作者：朱貴東

單克隆抗體（monoclonal antibody，mAb，簡(jiǎn)稱單抗）指從一株單一細(xì)胞系產(chǎn)生的，具有和特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的免疫球蛋白（immunoglobubin，Ig）。單抗和其它生物制劑相比有選擇性高、作用機(jī)制多樣、以及可以根據(jù)需求定向制備等優(yōu)勢(shì)，是繼重組蛋白以后的最重要的生物醫(yī)藥，已被成功應(yīng)用于腫瘤、自身免疫和感染等多種疾病。1986年第一個(gè)治療性鼠源單克隆抗體OKT3上市后，尤其是在2002年美國(guó)FDA批準(zhǔn)第一個(gè)全人源抗體Humira以后，生物抗體藥增長(zhǎng)迅速，1997至2008年平均增幅高達(dá)百分之五十六，是同期醫(yī)藥增幅的六倍。2012年Humira的銷售額成為全球藥物之冠，高達(dá)92.7億美元，而且第四節(jié)度的增幅高達(dá)百分之二十三。

早期開發(fā)的單抗藥物大部分是鼠源的，主要采用1975年英國(guó)科學(xué)家Milstein和其博士后Kohler共同發(fā)明的雜交瘤單克隆抗體技術(shù)。然而，人類免疫系統(tǒng)的功能限制了鼠源抗體的療效。在以后的一段時(shí)間里，尤其在抗腫瘤領(lǐng)域，降低抗體的自身免疫性、優(yōu)化抗體的親和力、以及提高抗體自身的細(xì)胞毒性是生物學(xué)家的主要目標(biāo)。嵌合型、改型或表面重塑、以及抗體庫(kù)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，下表列出以上三種單抗類型的構(gòu)建原理、人源化程度以及親和力。因?yàn)槿嗽椿脑爝^(guò)程復(fù)雜、工作量大，而且鼠源性成分較難消除徹底，目前制備全人源單抗或抗體片段通常采用抗體庫(kù)篩選技術(shù)、基因工程小鼠以及包括大腸桿菌、酵母、昆蟲桿狀病毒、哺乳動(dòng)物細(xì)胞等人源單克隆抗體表達(dá)系統(tǒng)。

抗腫瘤單克隆抗體（一）：提高療效的常用途徑-中美藥源

重組抗體的分類
類型	構(gòu)建原理	人源化程度	親和力	備注
嵌合抗體	鼠源的可變區(qū)序列插入到含有人抗體恒定區(qū)的表達(dá)載體中	70%	很好	仍然可以誘發(fā)ＨＡＭＡ反應(yīng)
人源化抗體/改型抗體	鼠ＣＤＲ區(qū)移植到人單抗骨架	90-95%以上
人源化抗體/表面重塑	對(duì)鼠ＣＤＲ或ＦＲ表面殘基修飾	90-95%以上
全人源抗體：抗體庫(kù)/轉(zhuǎn)基因鼠技術(shù)	核糖體、噬菌體展示技術(shù)	100%	10^-7-10^-8M	要求庫(kù)容量１０６～１０９；大容量是關(guān)鍵

【信息來(lái)源】張瑩、何金生、洪濤，重組抗體藥物研究進(jìn)展及應(yīng)用，中國(guó)生物工程雜志，2009年29卷，8期，102-6.

到目前為止，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了超過(guò)三十個(gè)單抗藥物，其中絕大多數(shù)是未經(jīng)修改的單克隆抗體。美羅華（rituximab，利妥昔單抗）、愛必妥（cetuximab，西妥昔單抗）、赫賽汀（trastuzumab，曲妥珠單抗）以及阿瓦斯丁（bevacizumab，貝伐單抗）等已經(jīng)廣泛用于臨床，用于治療非霍奇金淋巴瘤、大腸癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌以及結(jié)直腸和肺癌。盡管這些治療用單抗已經(jīng)對(duì)人類的健康起了重要作用，但依然有很大的改良空間。已經(jīng)有大量文獻(xiàn)證明，應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)制備多價(jià)抗體、融合抗體以及雙特異性抗體等，可以增強(qiáng)單抗藥物的生物學(xué)性能，進(jìn)一步完善這些大分子藥物的藥物動(dòng)力學(xué)特征。下面列舉幾個(gè)常見的提高單抗藥物，尤其是抗腫瘤藥物療效的途徑。

（一）改良抗體的親和力

抗體對(duì)抗原的親和力是發(fā)揮其效應(yīng)功能的首要條件，也是重組單抗人源化改造的主要瓶頸之一。一般來(lái)說(shuō)，人源化抗體只能達(dá)到最初鼠源抗體親和力的一半至三分之一。所以保持或提高原始抗體的親和力是構(gòu)建人源抗體的重要目標(biāo)之一，鼠源抗體的改型或表面重塑沒(méi)有固定格式，需要結(jié)合分子結(jié)構(gòu)積累經(jīng)驗(yàn)。很多實(shí)驗(yàn)證明，抗體親和力的改良也需要一個(gè)平衡，太高了有利于和抗原結(jié)合，但更容易被機(jī)體清除，通常保持偶合常數(shù)在10-7M至10-9之間為佳。

（二）改善抗體的穿透性及代謝動(dòng)力學(xué)

構(gòu)建治療性重組抗體要同時(shí)兼顧表達(dá)產(chǎn)物的分子量大小、半衰期長(zhǎng)短和廓清率等等。血管壁、組織屏障、血腦屏障的穿透性直接和抗體分子的大小相關(guān)，通常分子量越小穿透力越強(qiáng)，所以在構(gòu)建抗體時(shí)既要保障穿透力強(qiáng)，容易到達(dá)靶點(diǎn)，也要具有Fc的完整抗體。在保持抗原性和親和力不受影響的前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的抗體大小、抗體結(jié)合價(jià)的數(shù)目和融合蛋白的形式，保持足夠長(zhǎng)的半衰期和血藥濃度。

（三）抗體的糖基化

糖基化對(duì)治療性蛋白質(zhì)的生物活性、免疫原性、溶解度、穩(wěn)定性、半衰期以及其它藥物動(dòng)力學(xué)特征都具有重要的影響。細(xì)胞內(nèi)超過(guò)50%的蛋白質(zhì)都以糖基化形式存在并發(fā)揮功能。選擇合適的表達(dá)載體對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行合適的糖基化修飾,可以大大提高治療效果和降低毒副作用。和核酸或其它蛋白質(zhì)不同, 抗體的糖基化過(guò)程屬蛋白質(zhì)的翻譯后修飾過(guò)程, 沒(méi)有固定的模板, 也不受DNA 直接控制, 而是由相關(guān)的酶協(xié)同作用完成，給糖蛋白藥物的制備造成很大難度, 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多種糖型產(chǎn)品, 而且批次不同, 產(chǎn)品的糖型比例也有可能不同。Glycotype GmbH公司的GlycoExpress技術(shù)通過(guò)糖工程化細(xì)胞生產(chǎn)全人源化、并糖基化改良的單克隆抗體，能提高抗體的活性和半衰期，降低免疫性。除此之外，通過(guò)GlycoExpress技術(shù)生產(chǎn)的抗體產(chǎn)率更高，質(zhì)量更好。

羅氏旗下白血病實(shí)驗(yàn)藥GA101（obinutuzumab）是首個(gè)糖基化的，2型抗CD20單克隆抗體，在臨床前試驗(yàn)中和利妥昔單抗（商品名：美羅華）相比，GA101能增強(qiáng)直接細(xì)胞殺死作用和抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用。羅氏旗下基因泰克日前剛剛公布，GA101在三期臨床試驗(yàn)中能顯著提高慢性淋巴細(xì)胞性白血病（CLL）患者無(wú)進(jìn)展生存期和死亡風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的主要觀察終點(diǎn)。甚至有跡象顯示GA101有望超過(guò)一線治療藥物美羅華，當(dāng)然，只有兩個(gè)藥物臨床實(shí)驗(yàn)的頭對(duì)頭比較才會(huì)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

（四）雙特異性抗體（BsAb）和多價(jià)抗體

雙特異性抗體指含有兩種特異性抗原結(jié)合位點(diǎn)的人工抗體。BsAb主要用在腫瘤的免疫治療中，比如一個(gè)可變區(qū)特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞，另一個(gè)可變區(qū)特異性結(jié)合免疫活性細(xì)胞（Ｔ細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞等），將體內(nèi)的效應(yīng)細(xì)胞導(dǎo)向腫瘤部位，達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的治療目的。引入二聚化結(jié)構(gòu)將多個(gè)不同特異性的抗體基因片段連接起來(lái)，可以表達(dá)組裝成雙鏈、四鏈抗體等。一方面增強(qiáng)了抗體的親和力，另一方面可導(dǎo)致受體交聯(lián)而觸發(fā)相應(yīng)的生物學(xué)反應(yīng)，還可以延長(zhǎng)抗體的半衰期并產(chǎn)生一些繼發(fā)性免疫反應(yīng)。

（五）融合蛋白

將抗體的Fv段基因與酶、毒素以及細(xì)胞因子等生物活性蛋白或核酸融合，可以構(gòu)建抗體融合蛋白（基因），增強(qiáng)靶向性治療的效果。

（六）抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）

提高抗腫瘤抗體療效最重要的手段之一是抗體藥物偶聯(lián)物（ADC），其中抗體可以和細(xì)胞毒素、放射性核素等相連，提高抗體的功效。詳細(xì)介紹待續(xù)：抗腫瘤單克隆抗體（二）：抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）。

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