抗腫瘤抗體藥物的研究趨勢

邵榮光

抗體藥物是發展最快的生物藥物之一，為創新藥物市場帶來了巨大的利益，其中抗腫瘤抗體藥物占主導地位[1]。自1979年第一個治療癌癥的抗體藥物利妥昔單抗被美國FDA 批準上市以來，已有 17 個抗體藥物被批準用于癌癥治療，但是其中的吉妥單抗撤出了市場[2-3]。2013年的統計顯示，目前處于臨床研究的抗體藥物大約有 350 個，其中大部分都處在早期評估階段[4]。處在 III 期臨床研究的治療性抗體包括 28 個單抗藥物和 1 個單抗混合物，主要用于癌癥、炎癥或免疫疾病、高膽固醇、骨質疏松癥、阿爾茨海默病和傳染病，其中腫瘤治療抗體 10 個，非腫瘤治療抗體19 個。還有許多抗體藥物處在臨床前研究，其研究趨勢主要集中在以下幾個方面，包括：抗體新靶點的發現與確認，降低抗體免疫原性的新策略，抗體與藥物的偶聯物，雙特異性抗體以及其他新型抗體藥物的研究[5-9]。

1 發掘新的抗體靶分子

目前抗體藥物的靶分子主要分為三大類：①臨床驗證的靶分子，該類靶分子的功效已經得到證實，例如：CD20、HER2、EGFR、VEGFA、EpCAM 和 CTLA-4 等；②實驗驗證的靶分子，該類靶分子的功效在細胞和動物上得到證實，例如：IGF-1R、IGF-1/2、HGF、c-Met、HER3、VEGF/VEGF-R、TRAIL-R、IL6/IL6R、IL4/IL13、CD19、CD22、CD30、CD33、CD44、CD80、CXCR4 和 ICAM-1等；③新功能的靶分子，為新發現的具有一定功效的靶分子，例如：RAAG12、CD9、JAM-A、CD151、TSN-1 等。

迄今，已經批準上市的抗腫瘤抗體藥物作用靶分子為數不多，目前只有 9 個。已報道的腫瘤相關的生物標志分子有許多，因此還有許多用于抗體治療的靶分子可以挖掘。即便是同一個已經開發的靶分子，也有不同的分子表位，可以研制出針對不同表位的抗體藥物，如抗 CD20 的抗體藥物有 5 個已上市，現在還有 5 個處在臨床研究中。

另外，許多腫瘤細胞跨膜受體和細胞外基質相關基因通過差異拼接，可以產生新的剪輯序列，形成新的差異受體和基質，作為新的抗體靶分子。已報道的差異剪接基因變種產物有：FGFR（成纖維生長因子受體）變異體、EGFR（表皮生長因子受體）變異體、EpCAM（上皮細胞黏附分子）變異體、L1CAM（L1 細胞黏附分子）變異體、Claudin18 和CD44 變異體以及多功能蛋白聚糖 VN、纖連蛋白 FN、肌腱蛋白 TN、骨橋蛋白 O、纖維連結蛋白 F 和生腱蛋白 T的剪接變異體等。

近年來，研究較多的腫瘤相關抗體靶分子有 EpCAM、CEA、gpA33、Mucins、TAG-72、CAIX、PSMA 和葉酸結合蛋白，還有神經節苷脂、LeY、αVβ3、α5β1、MET、IGF1R、EPHA3、TRAILR1、TRAILR2、FAP 和韌黏素等。最近報道，磷脂酰肌醇蛋白聚糖也可以作為肝癌抗體治療的新靶分子[10]。

2 降低抗體免疫原性

許多抗體藥物為鼠源性抗體，臨床治療中會產生人抗鼠抗體（HAMA）反應。因此，對于治療過程長、需反復多次給藥的抗體藥物容易產生 HAMA 反應，需要進行人源化改造，以降低其免疫原性。人源化抗體包括嵌合抗體、改形抗體等，其生物特性是 HAMA 反應降低，在血中半衰期延長。與鼠源性抗體比較，人源化抗體藥物的功能效應部分可以按需要進行改造，抗體的人源化恒定區在治療中能避免抗同型抗體的產生。與嵌合抗體比較，改形后的抗體進一步減少了抗體中鼠源部分的比例，能顯著降低 HAMA 反應。

此外，全人源抗體的研究也非常受重視，是抗體藥物研究的重要發展方向之一。利用噬菌體展示技術、抗體庫篩選技術和轉基因動物技術可獲得完全的人源抗體，此技術生產的抗腫瘤抗體藥物對癌癥生長具有明顯的抑制作用。

抗體藥物的免疫原性是其主要的毒副作用之一，但對免疫原性發生的頻率和時間，以及抗體的聚集等問題還沒有可靠的預測方法，如若解決這些問題需要發展新的抗體檢測技術。據報道，研究比較全人源抗體、人源化抗體和鼠源性抗體在人體中的免疫原性，結果表明：①大于 20% 的小鼠源性抗體誘導產生的免疫原性是可以容忍的或可忽略不計的，這些小鼠抗體不需要人源化；②人源化抗體可以降低免疫原性，但它們的臨床治療效果也明顯下降；③不同來源抗體的免疫原性不是完全符合規律的，少數人源化抗體和全人源抗體也會產生明顯的免疫反應；④需要逐項評估全人抗體和人源化抗體的效用，也需要考慮成本效益，同時考慮生化特性和有針對性的治療適應證。

迄今為止，還沒有很好的手段徹底消除抗體結合宿主細胞發生免疫反應的風險。但經典的研究工作表明，如果我們能夠創建方法預防抗體的聚集或免疫復合物的形成，單體免疫球蛋白本質上是可以耐受的[11]。

3 抗體與藥物偶聯物

SGN-35 和 T-DM1 等抗體藥物偶聯物（ADC）已經在臨床上獲得成功，新技術可以促進 ADC 的發展。ADC 研究需要關注對抗體、藥物和連接劑的優化，以獲得更理想的ADC 藥物。

⑴抗體與抗原：①靶抗原選擇性強，選擇腫瘤特異性相關抗原，在腫瘤中高表達，在正常組織中不表達或低表達；②抗原具有良好的結構均一性，以便抗原抗體結合有高度的親和力；③ADC 抗體與抗原結合后能夠被內化進入細胞；④抗體具有合適的連接位點，連接藥物后不影響 ADC 的穩定性、結合力、內化和藥效；⑤抗體具有較低的免疫原性。

⑵藥物特性：①藥物容易被化學修飾，有較好的連接基團；②具有較好的穩定性，抗體藥物在血循環中不被代謝，進入腫瘤細胞后藥物被激活；③藥物的高效性，如加里奇霉素、力達霉素、duocarmycin、美登素衍生物、auristatin 衍生物等，在低濃度（nmol/L）水平能殺滅腫瘤細胞；④已闡明藥物的作用機制，為臨床研究提供理論基礎；⑤無局部旁觀者效應，能降低其毒副作用。

⑶連接：①連接鍵在血循環中穩定，不受血流中各種因素的影響；②選擇在細胞內裂解，釋放生物活性藥物，如腙（連接）鍵在腫瘤細胞溶酶體酸性環境中分解，雙硫（連接）鍵在腫瘤細胞內被還原，肽（連接）鍵被溶酶體中的蛋白酶分解；③連接劑對抗體的連接位點要有選擇性，對連接藥物的數量有一定的限制，以達到 ADC 藥物的均一性。④經常采用的連接基團包括：基于賴氨酸的偶聯，鏈間的二硫鍵偶聯，工程半胱氨酸的點特異性偶聯，非天然氨基酸的點特異性偶聯等。

T-DM1 是用第二代硫醚鍵連接劑制備的 ADC（thiomAbs）藥物，以硫醚鍵連接的 ADC 同樣具有很好的抗腫瘤效果。游離藥物的釋放可能是由于抗體經細胞內吞后被溶酶體降解引起的，被釋放的帶有賴氨酸殘基的美登素衍生物其細胞毒活性并不降低。硫醚鍵 ADC 在體內半衰期延長，且耐受性好，治療窗得到明顯改善。用非裂解的硫醚鍵代替可裂解的二肽鍵研發的 ADC 在體內試驗同樣可以獲得相似的治療活性。

4 雙（多）特異抗體藥物

大部分上市的抗體藥物針對單一抗原，只能作用于一個靶分子。然而，復雜疾病在本質上往往是多因素的，涉及疾病介質的過度表達或相互協同作用，或不同受體的上調，包括其信號網絡中分子相互作用。因此，阻斷多信號途徑，可以提高治療性抗體的療效。通過使用雙靶向策略可以實現這樣的治療效果，雙特異性抗體治療已成為抗體治療的手段之一[12]。雙特異性抗體 catumaxomab（Removab）已于 2009年獲得了歐洲藥品局批準，用于惡性腫瘤腹水的治療。它能同時靶向 EpCAM 和 CD3 腫瘤生物分子，通過 Fc 段介導活化巨噬細胞、NK 細胞和共刺激的 T 細胞應答，殺傷腫瘤細胞。

制藥公司制備的雙特異性抗體形式多樣，如雙可變域抗體（Abbott）、二合一抗體（Genentech）、雙親和性靶向抗體（MacroGenics）、κ-λ 體抗體（NovImmune）、雙特異性 T 細胞接合子抗體（Micromet）和化學生成抗體（CovX/Pffizer）等。其作用模式：①同時抑制兩種表面受體；②同時阻斷兩種配體；③抑制不同受體和配體；④兩種受體交聯；⑤招募T 細胞接近腫瘤等方式。由于其獨特的結構和作用模式，雙特異性抗體可能會更有效，成本更低。進入臨床研究的雙特異性抗體數量不斷增加，2010–2011年就有 5 個新的雙特異性抗體進入臨床研究。大多數雙特異性單克隆抗體在早期臨床研究中，有 10 個在第 I 期臨床，有 2 個在第 II 期臨床研究中。

在雙特異性抗體的基礎上，人們開始研究多特異性抗體，特別是靶向腫瘤的多特異性抗體藥物。在許多腫瘤中（如乳腺癌、黑色素瘤、多發性骨髓瘤、頭頸部瘤、肺癌、前列腺癌、卵巢癌和結腸癌等）至少有三種以上的癌基因高表達，而且不同腫瘤表達的基因譜也不一樣（表 1）。由此可見，癌癥相關生存途徑的復雜性和難治性。因此，惡性腫瘤的治療需要通過多特異性抗體治療策略得以實現。來自美國舊金山 Mol Med Tri-Con 2013 會議報告，在 cDNA 融合技術基礎上建立多特異性抗體研究開發平臺，可以獲得不同類型的多特異性抗體，包括雙特異性、三特異性、四特異性和五特異性抗體，以及八價雙特異性抗體（圖 1）。

圖1 多特異性抗體研究技術平臺

5 其他新型抗體藥物

通過抗體糖基化物理化學和功能分析，以及抗體結構優化，研發新一代抗體藥物。新一代抗體藥物具有不同的氨基酸序列，改良抗體可變區域（更好的親和力）或改良 Fc 區域（糖基或氨基酸工程化）提高效應功能或半衰期。目前，抗體仿制藥（包括 biosimilar、biobetter 或 biosuperior）的研發越來越受關注。Biosimilar 抗體是已批準上市抗體的復制品，具有相同的氨基酸序列，來源于不同的克隆，生產工藝能夠導致糖基化的不同和其他微小變化。Biobetter 抗體具有非常接近的氨基酸序列，但是優化了糖基化（低海藻糖提高 ADCC，減少免疫原性）。可以通過工程化 Fc 區域（用兩個或三個氨基酸突變）提高血清半衰期。

小分子免疫蛋白（SMIPs）也是研發的熱點方向，如抗體融合蛋白、單鏈抗體等。這種小分子抗體的優點：①分子量小，免疫原性低，用于人體不易產生抗異種蛋白反應；②容易進入實體瘤周圍的微循環甚至實體瘤內部；③血循環和全身廓清較快，半衰期短，腎臟蓄積很少，不容易對全身正常組織產生不利影響；④無 Fc 段，不易與具有 Fc 受體的非靶細胞結合；⑤小分子抗體基因構建比較簡單，易于操作和改造；⑥Fab 可與高效“彈頭”藥物構成免疫偶聯物，單鏈抗體可與毒素、前體藥物轉化酶、細胞因子等構成雙功能抗體分子。

綜上所述，當前的治療性抗體研究趨勢主要是以解決臨床治療中出現的問題展開的，抗體藥物的研究已越來越有針對性。此外，研究者還開展了多肽體（peptibodies，多肽-Fc融合蛋白）[13]、同種抗體（homophilic antibodies）[14]、化學編程抗體（chemically programmed antibodies，cpAbs）[15]等抗體藥物研究。可以預見，將來會有更多類型的抗腫瘤抗體藥物進入臨床研究。

[1] Zhen YS.Antibody engineering pharmaccutics: Hotspot field of biotechnological pharmaceutics//Zhen YS, Shao RG.Antibody engineering pharmaccutics.Beijing: Chemical Industry Press, 2002:1-7.(in Chinese)甄永蘇.抗體工程藥物: 生物技術制藥領域的熱點//甄永蘇, 邵榮光主編.抗體工程藥物.北京: 化學工業出版社, 2002:1-7.

[2] Shao RG.Overview and frontier of antibody-based drug research//Shao RG, Zhen YS.Research and application of antibody-based drugs.Beijing: People's Medical Publishing House, 2013:3-36.(in Chinese)邵榮光.抗體藥物研究概況與前沿//邵榮光, 甄永蘇.抗體藥物研究與應用.北京: 人民衛生出版社, 2013:3-36.

[3] Vacchelli E, Aranda F, Eggermont A, et al.Trial watch:Tumor-targeting monoclonal antibodies in cancer therapy.Oncoimmunology, 2014, 3(1):e27048.

[4] Reichert JM.Which are the antibodies to watch in 2013? MAbs 2013,5(1):1-4.

[5] Ho M, Royston I, Beck A.2nd PEGS annual symposium on antibodies for cancer therapy: April 30-May 1, 2012, Boston, USA.MAbs, 2012,4(5):562-570.

[6] Lacy SE, Bond CJ, Benjamin D, et al.Americas antibody congress:September 21-23, 2009, Washington, D.C.MAbs, 2009, 1(6):523-530.

[7] Dhimolea1 E, Reichert JM.World bispecific antibody summit.September 27-28, 2011, Boston, MA.MAbs, 2012, 4(1):4-13.

[8] Lugovskoy AA, Reichert JM, Beck A.7th annual European antibody congress 2011: November 29-December 1, 2011, Geneva, Switzerland.MAbs, 2012, 4(2):134-152.

[9] Beck A, Wurch T, Bailly C, et al.Strategies and challenges for the next generation of therapeutic antibodies.Nat Rev Immunol, 2010,10(5):345-352.

[10] Feng M, Ho M.Glypican-3 antibodies: a new therapeutic target for liver cancer.FEBS Lett, 2014, 588(2):377-382.

[11] Waldmann H.Human monoclonal antibodies: the residual challenge of antibody immunogenicity.Methods Mol Biol, 2014, 1060:1-8.

[12] Kontermann RE.Dual targeting strategies with bispecific antibodies.MAbs, 2012, 4(2):182-197.

[13] Shimamoto G, Gegg C, Boone T, et al.Peptibodies: a flexible alternative format to antibodies.MAbs, 2012, 4(5):586-591.

[14] Kohler H. Homophilic antibodies as immunotherapeutics.Immunotherapy, 2013, 5(3):235-246.

[15] Rader C.Chemically programmed antibodies.Trends Biotech, 2014,32(4):186-197.