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双特异性抗体作用机理

 生物_医药_科研 2019-07-12

在了解双特异性抗体历史,结构,靶点选择后,了解双特性抗体发生作用的机理,对于抗体设计格式选择,结构优化,产品质量控制方法选择有更深刻的认识。双特异性抗体作用大致分为五种

01

Bridging cells (in-transbinding)

桥接细胞法

桥接细胞法,最多采用的是桥接效应T细胞和肿瘤细胞,也称之为T cell-engaging bsAb (bsTCE)。此外个别桥接NK细胞,干细胞等和肿瘤细胞。bsTCE直接偶联T细胞和肿瘤细胞形成免疫突触,在TCR活化,释放颗粒酶和穿孔素,最后裂解肿瘤细胞。

BsTCEs结合CD3ε-TCR复合物中的CD3ε,无需抗原递呈即可激活T细胞。虽然很早这种机理在实验室通过共培养试验证实是高效的,但是在临床上引起快速不受控的细胞因子释放综合征(CRS),包括最早上市的CD3×EpCAM bsTCE catumaxomab,通过Fc段与肝脏中表达Kupffer细胞的FCγR结合,引起不可控制的肝脏毒性。CD3靶向bsTCEs需要完全抑制Fc介导的效应功能,以减少非靶点毒性,最大限度地提高治疗效果。

肿瘤靶点

靶点表达量与药效

部分bsTCE的活性和肿瘤靶点的表达水平呈正相关,如CEA,CD33,HER2(Oberst,.mAbs 6, 1571–1584 (2014).Laszlo, G. S. et al. Blood 123, 554–561(2014).Lopez-Albaitero, A. et al. . Oncoimmunology 6, e1267891(2017).也有一些和表达水平无明显相关性,如EPHA2,PSMA。但是也有需要的最少肿瘤靶点表达量,如RG6106 至少需要50个bsTCE结合骨髓瘤表面FCRL5,而Roche cibisatamab需要10000个CEA结合bsTCE才可以被激活。

结构设计

采用双价的肿瘤靶点,可以增加药物结合活力,增强药效。一些四价bsTCEs正在开发中,包括Adaptir和TandAb,它们有两个CD3和两个TAA结合单元。另外,三价bsTCEs正在开发中,其中CD3为单价,TAA结合为二价,。例如,RG6026(又称RO7082859;Roche)。

免疫检查点

CTLA-4,PD1/PD-L1免疫检查点的单抗抗体的临床大获成功.全球已经有超过10个相应的双特异性抗体进入早期临床,涉及PD1/PD-L, CTLA4、淋巴细胞激活基因3(LAG3)或T细胞免疫球蛋白粘液蛋白3(TIM3;也称为HAVCR2)

之前临床将两个检查点抗体联用提高疗效。例如,与单独使用ipilimumab治疗相比,用ipilimumab(抗CTLA4)+nivolumab(抗PD1)治疗黑色素瘤患者可提高生存率。但临床免疫相关副作用也成倍提高。

为了提高PD-1和CTLA 4联合靶向的安全性,设计了Fc沉默的bsAb,PD-1高亲和抑制,CTLA 4的低亲和力结合抑制,从而抑制PD-1通路。该设计有利于抑制PD-1-CTLA 4双阳性肿瘤浸润淋巴细胞,同时减少与CTLA 4表达的外周T细胞的结合,从而有更好的安全性。。Wolchok, J. D. et al. N.Engl. J. Med. 377, 1345–1356 (2017). Dovedi, S. J. et al. Cancer Res. 78,2776(2018). Hedvat, M. et al.Presented at the 2018 Society for ImmunotherapyofCancer (SITC) (2018).

目前,四种PD-1×CTLA4bsAb的安全性和早期疗效正在早期临床试验中进行评估。阻断两种免疫检查点抑制剂的概念也在临床上被用于其他靶标组合,如PD-1×LAG 3、PD-1×TIM3和PD-L1×CTLA 4。

02

Bridging receptors (in-cisbinding) 

桥接受体抑制受体活性法

靶向抑制肿瘤受体酪氨酸激酶(RTKs)(如EGFR和HER 2)是一种成功的抗癌方法,但耐药性的发展是此类治疗的主要限制因素之一。耐药性通常涉及其他RTK的上调,这些RTK绕过特定的受体抑制来激活平行的信号通路。例如,上调或激活在酪氨酸蛋白激酶MET通路中,非小细胞肺癌(NSCLC)肿瘤对EGFR酪氨酸激酶抑制剂具有耐药性。

JNJ-61186372(Janssen制药)是一种EGFR×MET bsA,通过cFAE抑制配体诱导的激活和受体降解,来阻断EGFR和MET信号传导。JNJ-61186372具有抗体依赖性的细胞毒活性(ADCC),这种活性是通过含低岩藻糖的Fc产生的。这类双特异性抗体质量控制中注意糖型分析.

03

Bridging receptors (in-cisbinding) 

桥接受体激动受体活性法

与用抑制性抗体阻断致病信号相反,一些治疗概念要求受体信号被激动性抗体激活。专一性bsAb也特别适合激活多组分受体复合物,因为其需要受体和辅受体的同时结合才能激活。据报道,活化成纤维细胞生长因子21(FGF 21)通路可改善肥胖和糖尿病。然而,重组FGF21的药代动力学性能较差,慢性治疗有不良反应的风险。因此,通过选择性地靶向成纤维细胞生长因子受体1C(FGFR1C)-β-Klotho(KLB)受体复合物,设计了激动剂bFKB8488A(Roche)来激活这一代谢途径。KLB在肝脏、脂肪和胰腺组织中有选择性表达,而FGFR1C在肝脏、脂肪和胰腺组织中有广泛分布。因此,这些受体的共同靶向可能限制信号激活仅限于共同表达KLB和FGFR1C的组织,并限制广泛的FGFR激活的不良后果,如诱导细胞增殖。一项正在进行的人体首次试验的初步结果显示,胰岛素抵抗的肥胖患者的心脏代谢状况有所改善。(Xu, J. et al. . Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 297,E1105–E1114(2009).Wu, A. L. et al.Sci. Transl Med. 3, 113ra126)

04

Cofactor mimetics

辅助因子模拟

Sampi和他的同事们开始产生一种bsAb,以取代FVIII作为治疗血友病A的一种潜在疗法,以防止因FVIII功能障碍而导致的出血。bsAb的作用是模仿FVIII的激活形式FVIIIa,将FX和FIXa 结合在一起,增强FIXa 的催化活性。在广泛的筛选工作中,最后选择了称为AE 910或emicizumab双特性抗体,最后被FDA批准用于常规预防,以减少血友病A患者使用FVIII抑制剂的出血。2018年10月的进一步批准还包括在无FVIII抑制剂的患者中使用emicizumab进行预防。Emicizumab于2018年3月首次在欧洲获得批准。(Sampei, Z. et al. PLOS ONE 8, e57479 (2013).)

05

Piggyback approaches

背驮劫持法

利用bsAb的第一种靶点特异性转运第二种特异性靶点的运输方式,被称为“背负式运输”或“劫持”方法,用于进入受限细胞腔室。Raso和同事描述了利用劫持概念特异性转运蛋白质的第一批案例,他们双特异性抗体连接B细胞受体和蓖麻毒素A,介导毒素的内化,产生毒性。最近的一个例子是劫持转铁蛋白转运通路,以跨越血脑屏障,进入免疫豁免脑区。研究人员通过用bsAb的一个结合臂靶向转铁蛋白受体(Tfr),第二结合臂携带有β-分泌酶1(BACE 1),将BACE1转运入脑部,TfR×BACE 1 bsAb可降低脑组织和脑脊髓液中淀粉样蛋白(Aβ,Aβ)肽水平。

psl×pcrvbsAb MEDI3902是一种全长IgG 1抗体,scFvs插入Fabs和fc之间,形成对称的2+2格式,该抗体采用类似的背驮机制通过中性粒细胞来增强铜绿假单胞菌的杀伤作用。

作用机制示意图如下:

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