双特异性和多特异性抗体在癌症免疫疗法中有哪些应用?

医药 来源: 药明康德

癌症免疫疗法已经在多个方向取得了显着进展,最令人瞩目的要数免疫检查点抑制剂和CAR-T细胞疗法。然而,另一个领域近年来得到了业界的关注,这就是双特异性和多特异性抗体研发领域。这些抗体能够同时与两个或者多个抗原相结合,从而探索单特异性抗体无法触及的治疗机会。

单特异性抗体在癌症免疫疗法的开发历史上占有重要的位置。诺贝尔奖得主James P Allison博士对CTLA-4的研究最终带来了FDA批准的免疫检查点抑制剂ipilimumab(Yervoy),而Tasuku Honjo博士发现的PD-1带来了如pembrolizumab的抗PD-1药物。这些药物和其它免疫检查点抑制剂给癌症治疗带来重大影响。

CAR-T细胞疗法是癌症免疫疗法的另一大研究方向。这种疗法通过对T细胞进行工程化改造,将它们变为攻击肿瘤的细胞武器。

虽然基于单特异性抗体的免疫检查点抑制剂和CAR-T细胞疗法仍然在不断进步和改善,双特异性和多特异性抗体作为一种癌症免疫疗法可能提供显着的优势。目前,包括Amunix、Invenra、和Xencor在内的生物医药公司,正在独立开发,或者与诺华(Novartis)、第一三共(Daiichi Sankyo)和罗氏(Roche)等公司合作,将双特异性和更高级别抗体推入癌症免疫疗法市场。它们的工程化表达平台聚焦于精简创新抗体开发过程,降低对患者的风险,以及优化肿瘤杀伤能力。

提高抗体特异性

双特异性抗体的出现得益于安进(Amgen)公司和MacroGenics公司开发的技术平台。安进公司引入了BiTE技术平台,而MacroGenics公司引入了DART技术平台。然而,生成具有Fc蛋白域的双特异性抗体仍然是一个挑战。“而如果没有Fc蛋白域,”Xencor公司的首席科学官John Desjarlais博士说:“重组蛋白的半衰期很短。“这意味着患者需要经常接受注射或者持续输液。


Xencor公司的双特异性抗体有两个不同的Fc蛋白域(图片来源:Xencor公司官网)

Xencor公司的解决办法是构建一个包含工程化Fc蛋白域的双特异抗体平台,保证这一平台生成的抗体能够在体内有更长的半衰期。该公司的XmAb Fc平台在生成双特异性抗体时能够将形成异二聚体(heterodimeric)Fc蛋白域的效率提高到95%。“通常如果你想生成一个异二聚体Fc蛋白域(两个Fc蛋白域不相同),”他说:“传统的生成方式会生成50%的异二聚体,另外50%为两种不同的同二聚体。”

Xencor在探索双特异性抗体成为双免疫检查点抑制剂的可能,例如抗PD-1/CTLA-4抗体和抗CTLA-4/LAG-3抗体。癌症可以通过多种机体防止自身免疫性疾病发生的信号通路来抑制免疫系统。

单一的免疫检查点抑制剂(例如nivolumab和ipilimumab)已经被联用来提高抗癌效果。然而Desjarlais博士认为,组合疗法同时也可能提高疗法的毒副作用。靶向双靶标的抗体可能通过更具有选择性地靶向抗肿瘤T细胞来降低毒副作用。“免疫检查点抑制剂的机理是关闭抑制T细胞功能的’刹车‘,”他说:“你能够同时关闭更多的‘刹车’,你就能更好地激活抗肿瘤T细胞。”

除了免疫检查点抑制剂以外,Xencor还与诺华合作,开展了两项检测T细胞接合器双特异性抗体的1期临床试验,其中用于治疗急性骨髓性白血病(AML)的双特异性抗体同时靶向AML肿瘤细胞表面的CD123和T细胞表面的CD3,而另一款双特异性抗体靶向恶性B细胞表面的CD20和T细胞表面的CD3。

“靶向CD3抗原的双特异性抗体可能将会是CAR-T疗法的有力竞争对手。” Desjarlais博士认为。CAR-T细胞疗法需要长达数周的复杂生产流程,而与之相比,Desjarlais博士指出:“双特异性抗体可以储存在药房的玻璃小瓶里。”

T细胞接合器

Amunix公司总裁兼首席执行官Volker Schellenberger博士也认为CAR-T细胞面临的挑战是它们必须为每个患者“量身定做”细胞疗法。“如果我们能够生成一种基于蛋白的药物,那么你可以立刻给患者用药,而不是花上数个星期来开发个体化的CAR-T细胞疗法,这将给患者带来极大益处,” Schellenberger博士说:“然而,我们需要降低这些T细胞接合器的毒副作用。”

Amunix开发的一种新型双特异性T细胞接合器通过使用XTEN技术,可以将双特异性抗体以较低剂量递送到患者体内,从而降低毒副作用。T细胞接合器就像一个衔接蛋白,它能够像一座桥一样将肿瘤和T细胞拉到一起。XTEN是一种蛋白多聚物,它能够像聚乙二醇(PEG)与双特异性抗体连接在一起,在不需要Fc蛋白域的情况下,提高它们在体内的半衰期。

“XTEN技术对于医药公司来说已经演变成像‘乐高’玩具一样的工具箱,” Schellenberger博士说:“它让我们能够生成非常复杂的分子,使用其它手段我们没法生成这样的分子。”


使用XTEN技术生成的药物前体可以只在肿瘤微环境中被激活(图片来源:参考资料[1])

该公司的主打产品为AMX-268,这是一个同时与CD3和EpCAM结合的双特异性抗体,CD3是一种T细胞受体(TCR),而EpCAM是在80%的实体瘤中过度表达的黏合分子。

“我们可以将药物以失活的形式递送到体内,它们只有在进入肿瘤微环境时才会被激活。 ” Schellenberger博士说。该公司的药物前体被主要在肿瘤微环境中出现的炎症过程激活,从而在降低毒副作用的同时,提高抗癌特异性。“这意味着如果这个分子在健康器官中发现了它的靶标,它并不会产生作用。”Schellenberger博士补充道。

而AMX-268被激活后的形式比含有Fc蛋白域的抗体更小,这让它们更容易被肾脏快速清除。临床前研究表明AMX-268与其他靶向EpCAM的T细胞接合器相比,可能具有更低的免疫原性和毒性。

超越双特异性

在癌症肿瘤学领域,一条常见的研发途径是改造或者重新定向抗肿瘤T细胞。而Invenra公司探索的是通过双特异性和更高级别的抗体,激活特定信号通路。

“激活TNF受体超家族的激动性抗体就是个很好的例子,”Invenra公司的生物开发副总裁Bonnie Hammer博士说:“这一家族的配体是三聚体,想要获得好的活性,你需要至少将三个受体聚集在一起,如果能够形成更高级别的受体聚集效果更好。”


B-Body技术平台可以生成的多特异性抗体(图片来源:Invenra公司官网)

该公司的B-Body技术平台试图开发出能够驱动这种受体聚集的抗体,其中一款是靶向TNF超家族受体OX-40的双特异性抗体。为了能够驱动更高级别的受体聚集,Invenra公司使用B-Body技术平台来生成了一个具有三个Fab蛋白域的双特异性抗体。Hammer博士说:“其中两个Fab蛋白域能够与一个表位结合,而另一个Fab蛋白域与另一个不同的表位结合。”

“传统靶向OX-40的单克隆抗体在临床试验中的表现并不令人满意。”Hammer博士说。她指出这些抗体需要依靠Fc蛋白域提供次级交联来激活受体。而使用创新结构的双特异性抗体能够通过靶向多个表位,在不需要任何其它交联的情况下激活受体。Hammer博士表示这种OX-40激动剂具有比单特异性抗体更高的活性。

大型医药公司也将双特异性和多特异性抗体开发平台列为药物研发的重要方向。日前,在赛诺菲公司的2018年财报的电话会议上,该公司全球研发负责人John Reed博士介绍的优先研发项目中有三款双特异性抗体,包括治疗白血病的抗CD3/CD123抗体,治疗卵巢癌的抗MU16/CD3抗体,和治疗多发性骨髓瘤的抗BCMA/CD3抗体。葛兰素史克(GSK)近日与德国默克(Merck KGaA)也达成合作,共同开发靶向PD-1和TGF-β信号通路的双特异性融合蛋白。而基因泰克(Genentech)公司也刚刚与Xencor公司达成研发合作,开发靶向IL-15信号通路的双特异性免疫疗法。今日,艾伯维(AbbVie)公司又与Teneobio公司达成研发合作,共同开发同时靶向BCMA和CD3的双特异性抗体,用于治疗多发性骨髓瘤患者。这些大型医药公司的投入代表着对双特异性和多特异性抗体技术在癌症领域潜力的肯定。

我们期待双特异性和多特异性抗体,能够作为一种新型治疗模式,为抗击癌症的武器库中增添一款新武器,为患者造福。

参考资料:

[1] Bispecific, Multispecific Antibodies Grapple with Cancer. Retrieved February 8, 2019, from https://www.genengnews.com/insights/bispecific-multispecific-antibodies-grapple-with-cancer/

[2] BiTE. Retrieved February 9, 2019, from https://www.biteantibodies.com/

[3] Xencor. Retrieved February 11, 2019, from https://www.xencor.com/

[4] Amunix, Retrieved February 11, 2019, from https://www.amunix.com/

[5] Invenra, Retrieved February 11, 2019, from https://www.invenra.com/

来源:药明康德

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