双抗药物主流技术平台解析及作用机制Word文档格式.docx
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Ø
IgG样双抗(有Fc部分):
具有Fc介导的效应功能,如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用
(ADCC)、补体依赖性细胞毒性作用(CDC)和抗体依赖细胞介导的细胞吞噬作用(ADCP),可以进一步加强双抗的肿瘤杀伤能力,具有较高免疫原性。
IgG样双抗由于具有较大分子量以及能够通过结合Fcγn参与循环利用,因此具有较长的血清半衰期。
此外,IgG样抗体的工艺较为成熟,并且Fc部分有助于提高抗体纯化的溶解度和稳定性,生产相对便利。
非IgG样双抗(缺乏Fc部分):
仅通过抗原结合力发挥治疗作用,免疫原性较低,安全性相对较高。
由于其相对分子质量较小可渗透到肿瘤组织,因此具有更强的治疗效果。
然而,非IgG样双抗的血清半衰期非常短,已上市的Blincyto半衰期仅为2小时,而单抗药物的半衰期通常超过100小时。
此外,非IgG样双抗CMC工艺较为复杂。
2.1.1IgG样(全长型)双抗技术开发旨在解决错配问题
IgG样双抗分子设计时利用整个IgG结构作为骨架,构建一个具有双特异性或者多特异性的二价或多价抗体,由于具有跟天然抗体一样的结构,CMC工艺更成熟,且体内分布行为更好预测。
从结构来看,IgG-like双抗又可以进一步被分为对称模式和不对称模式。
对称IgG样双抗具备和天然IgG相似的结构和较高的稳定性,不存在错配问题,因此CMC相对简单且易于生产;
而不对称IgG样双抗具有桥接功能,并且可以通过调节两个抗体的效价进一步调节双抗对两个靶点的亲和力,有望提高双抗的安全性和特异性,但其生产相对复杂,需要解决重链和轻重链的错配问题。
图表14IgG-like双抗根据结构可以进一步分为对称型和不对称型
由于IgG-like双抗面临的主要问题是生产中的错配问题,各技术平台的设计也主要是围绕如何解决不同重链之间的错配、重链和轻链之间错配开展,逐步形成各自的特色:
针对重链之间错配问题
杵臼结构(knobs-into-holes,KIH)是最早被提出来用于解决重链错配问题的技术,由Genentech公司开发。
具体方法是利用基因技术将重链CH3区的体积较小的氨基酸突变为较大氨基酸,形成突出的“Knobs”型结构;
同时将另一个抗体重链CH3区较大的氨基酸突变为较小的氨基酸,形成凹陷的“holes”型结构,从而使两个重链结构可以咬合形成异源二聚体,减少约90%的重链错配。
目前KIH专利保护期已过,多家企业在其基础上进行改良衍生出新的技术平台。
针对重链和轻链之间错配问题
虽然KIH解决了重链错配问题,在生产中仍然面临轻链错配问题,即两种不同的轻链会与重链的异源二聚体错配,目标双抗的占比仅从12.5%提升至25%。
为进一步解决这个问题,Roche在KIH的基础上发展了CrossMab技术:
首先在Fc部分设计了KIH异源二聚体连结,同时将其中一个抗体轻重链Fab部分进行完整或部分交换。
从而实现轻链的正确联合,避免在同一宿主细胞共表达的过程中两种抗体因发生轻链错配而出现一些无功能的BsAb,产出率提升至
90%。
该技术的代表产品为Roche研发的RG7221和RG7716,两者均为抗Ang2/VEGF双抗。
图表15各技术平台逐步解决IgG-like双抗重链、轻链之间的错配问题
从天然抗体形成中得到启发
Fab臂交换是人体内的IgG4抗体也会天然发生的一个过程,然而该过程是随机的,可以在两个相同抗体之间发生。
Genmab对交换机制深入研究后发现,在抗体的CH3区引入不对称突变,可迫使
Fab臂互换反应变为定向的,从而得到高度稳定的异二聚体蛋白,并基于此开发了可以产生稳定双抗的DuoBody技术平台。
该技术已实现1500L规模的产业化应用,受到广泛关注。
Genmab已与
多个制药公司,包括艾伯维、强生和吉利德等达成合作,利用DuoBody共同开发双抗药物。
图表16Duobody平台可高效生产双抗,受到广泛关注
图表17多家企业与Genmab就Duobody平台达成合作
随着双抗研发热度持续提升,目前全球范围内已出现了超过30个IgG-like双抗技术平台,部分产品已进入临床试验。
图表18IgG-like双抗的主要技术平台
国外
国内
技术平台
公司
Triomab
Trion
ITAB
健能龙
Knob-into-hole
Genentech(Roche)
Ybody
友芝友
Crossmab
Dutalys(Roche)
FIT-Ig
岸迈生物
DAF-IgG
CRIB
康宁杰瑞
ART-IgG
Chugai(Roche)
DPL
天演药业
OthoFab-IgG
EliLilly
WuxiBody
药明生物
DVD-IgG
Abbvie
MabPair
齐鲁制药
XmAb
Xencor
PACbody
凡恩世
Azymetric
Zymeworks
Grabody
天镜生物
EFECT
Exmab
爱思迈
mAb-Trap
Immunocore
TEAC
君实生物
VelociBi
Regeneron
HBiBody
时迈药业
Tribody
Biotecnol
proBibody
FynomAb
Covagen
Rennano
百奥赛图
Duobody
Genmab
SMAB
金斯瑞
BEAT
Glemark
MultiBody
道尔生物
DIG-KT
Pharmabcine
Tetrabody
康方生物
PIG-KT
Bibody
鸿运华宇
ScFv-Fc
Zymogenetics
Trigen
泽璟制药
Zybody
Zyngenia
CheckGen
DiversImmune
Abpro
2.1.2non-IgG-like双抗技术开发旨在解决半衰期问题
"
IgG样双抗主要是以可变域或scFvs为构建骨架,一般没有Fc区域,分子量相对IgG样双抗更小,而这也是导致非IgG样双抗半衰期短的主要原因:
完整的IgG抗体分子量约为150kDa,通过肝脏被清除;
没有Fc片段的抗体分子量小于60kDa,通过肾脏被清除,肾脏清除的速度快于肝脏。
此外,由于没有Fc结构,片段型双抗无法参与受体Fcγn结合介导的循环利用,导致半衰期较短。
因此,各技术平台持续改良提升双抗的半衰期,主要通过融合Fc区域以及增加分子量。
融合Fc结构区
Amgen公司开发的BiTE是非IgG样双抗中最早拥有上市品种的技术平台,主要是将一个抗体的scFv与另一个抗体的scFv通过合理的linker串联成双抗。
基于该平台开发的Blincyto于2014年获FDA批准上市,其使患者的中位总生存期相比标准化疗延长了一倍,效果显著。
然而,
Blincyto的半衰期仅有2个小时,患者需要频繁给药,依从性较差,因此上市后的销售表现也受到影响,2020年仅实现3.79亿美元收入。
为改善半衰期问题,Amgen在BiTE平台基础上
发明了Half-LifeExtended(HLE)-BiTE技术,通过将Fc结构融合入BiTE结构,大幅改良其半衰期,从2小时延长至44-167小时。
图表19HLEBiTE结构
图表20TandAb和Bi-nanobody结构
BiTEHLEBiTE
Fc结构
TandAb
Bi-nanobodyalbumin
monomeralbumin-bindingnanobody
增加分子量,形成多聚体
增加分子量使其通过肝脏清除也可以延长半衰期,主要通过串联多个抗体识别区域的方式,构建“1+2”或者“2+2”结构。
这种方式在增加相对分子质量的同时,还可增强抗体的效应机制,例如TandAb。
TandAb是由Affimed公司利用ROCK平台开发的一类四价双抗,该类双抗包含4个Scfv结构,可以同时结合两种抗原并且每种抗原有两个结合位点,具有更高效力,在研药物包括AFM24、AFM11、AFM13等。
TandAb分子量介于全分子抗体和BiTE之间,约为
106kDa,具有比IgG更短但比BiTE更长的半衰期。
Affimed与Genentech达成了50亿美元合作,将利用该平台共同开发更多新型免疫疗法。
融合人血白蛋白结构区,与其他分子偶联
Nanobody首先由Ablynx公司开发而成,是一种单域抗体,来自于骆驼及羊驼体内的一种缺失轻链的重链抗体的可变区片段。
Nanobody可以通过接头连接从而实现多特异性结合,其优点主要是分子小、稳定性高、易于连接,小尺寸使其易于穿过较深的组织并靶向一些正常IgG抗体难以靶向的表位。
但缺点是半衰期较短。
为解决半衰期问题,Ablynx将Nanobody与人血清白蛋白或白蛋白结合蛋白融合,半衰期可由几个小时延长至2-3周。
目前Ablynx已经与诺华、诺和诺德、默克、艾伯维、勃林格殷格翰等多家药企达成了合作。
目前全球范围内已出现了超过10个non-IgG-like双抗技术平台,部分产品也已进入临床试验。
图表21片段型双抗主要技术平台
BiTE
Micromet
immTAC
DART
MacroGenics
DNL-Fab3
Immunocs
TanAbs
Affimed
scFv2-HAS
Merrimack
Bi-nanobody
Ablynx
Multi-DARPins
MolecularPartners
Probody
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