1960年，在一篇Science論文中[1]，紐約羅斯威爾公園紀念研究所的Nisonoff及其合作者首次提出了雙特異性抗體（bispecific antibodys）的原始概念。之后，隨著抗體工程和抗體生物學(xué)領(lǐng)域的里程碑進展，構(gòu)建雙特異性抗體的概念和技術(shù)不斷創(chuàng)新（圖1），導(dǎo)致了今天所看到的100多種雙特異性抗體建造模式（formats），其中，約四分之一已發(fā)展成技術(shù)平臺，并由生物技術(shù)公司和制藥公司商業(yè)化，用于生產(chǎn)新型療法。

圖1 | 促進治療性雙特異性抗體發(fā)展的概念創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新時間線（圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）

雙特異性抗體雙靶向的特點（指能同時特異性靶向兩個抗原或一個抗原的兩個不同表位）使其具有巨大的治療前景，但將雙特異性抗體這一概念轉(zhuǎn)化為臨床療法已被證明具有挑戰(zhàn)性。舉例來說，早在20世紀80年代中期，就有團隊描述了一種使T細胞重定向的典型雙特異性抗體，然而，直到2009年，歐盟才批準了名為catumaxomab的這類雙特異性抗體（靶向CD3和EpCAM），用于治療癌性腹水。盡管由于商業(yè)原因，catumaxomab于2017年退出市場，但另一款T細胞參與的雙特異性抗體blinatumomab（靶向CD3和CD19，于2014年獲FDA批準，用于治療急性B淋巴細胞白血?。?/span>令人印象深刻的臨床結(jié)果重新激起了業(yè)內(nèi)對這一概念的興趣和投資。目前有40多個T細胞重定向雙特異性抗體正處于臨床開發(fā)階段，用于治療血液學(xué)腫瘤和實體腫瘤。

除了癌癥，炎癥性疾病也一直是雙特異性抗體臨床開發(fā)的重點。然而，隨著emicizumab（靶向凝血因子X和因子IXa）于2017年11月經(jīng)FDA批準上市，血友病成了雙特異性抗體首個非癌癥適應(yīng)癥。目前，很多團隊也在探索雙特異性抗體在其它疾病領(lǐng)域的治療潛力，如糖尿病、HIV感染、其它病毒和細菌感染、阿爾茨海默癥、骨質(zhì)疏松癥等。

圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery

截至目前，已有20多個不同的商業(yè)化技術(shù)平臺可用于雙特異性抗體的開發(fā)，超過85個雙特異性抗體處于臨床開發(fā)階段。基于目前雙特異性抗體的發(fā)展熱潮，6月7日，來自美國和荷蘭的4位科學(xué)家在Nature Reviews Drug Discovery上發(fā)表了題為“Bispecific antibodies: a mechanistic review of the pipeline”的綜述[2]，從機制的角度回顧了雙特異性抗體的發(fā)展現(xiàn)狀，包括對管線的全面總結(jié)。同時，文章也討論了雙特異性抗體向臨床轉(zhuǎn)化的進展，為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了未來展望。

雙特異性抗體的模式

抗體是一類能與抗原特異性結(jié)合的免疫球蛋白，由四條多肽鏈組成，分子量較大的兩條鏈稱為重鏈(heavy chain，H鏈)，而分子量較小的兩條鏈稱為輕鏈(Light chain，L鏈)。在單抗中，兩條H鏈和兩條L鏈的氨基酸組成完全相同，而雙特異性抗體的開發(fā)是通過共表達兩條不同的H鏈和兩條不同的L鏈。從10種可能的H2L2重組混合物中獲得功能性雙特異性抗體是雙特異性抗體開發(fā)的最初挑戰(zhàn)之一，這通常稱為鏈相關(guān)問題。

在過去幾十年里，研究者們已經(jīng)開發(fā)了許多策略，以解決這一問題。由這些策略誘導(dǎo)的不同設(shè)計特征或功能特性可用于所產(chǎn)生的雙特異性抗體模式的分類（圖2）。

圖2 | 雙特異性抗體的不同模式 （圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）

基于片段的模式（Fragment-based formats）

基于片段的雙特異性抗體簡單地將多個抗體片段結(jié)合在一個分子中，不含F(xiàn)c區(qū)域（fragment crystallizable，可結(jié)晶片段，與抗原結(jié)合片段Fab相對），避免了鏈相關(guān)問題，優(yōu)勢是產(chǎn)量高、成本低；缺點是半衰期相對較短。此外，基于片段的雙特異性抗體可能會出現(xiàn)穩(wěn)定性和聚合問題。

對稱模式（Symmetric formats）

對稱模式的雙特異性抗體保留了Fc區(qū)域，更接近于天然抗體，但在大小和結(jié)構(gòu)上有所不同。這些差異可能對與天然抗體相關(guān)的有利特性(如穩(wěn)定性和溶解度)產(chǎn)生負面影響，從而可能損害這些雙特異性抗體的理化和/或藥代動力學(xué)特性。

不對稱模式（Asymmetric formats）

大多數(shù)不對稱模式的雙特異性抗體與天然抗體非常相似，被認為具有最低免疫原性的潛力。不過，解決鏈相關(guān)問題可能涉及到的復(fù)雜工程可能會抵消一些不對稱模式雙特異性抗體的這一優(yōu)勢。

雙特異性抗體管線的機制總結(jié)

截至2019年3月，商業(yè)化的臨床管線包括超過85個雙特異性抗體(圖3)，其中，約86%的分子在癌癥患者中進行評估，反應(yīng)了業(yè)界對雙特異性抗體在癌癥治療方面的發(fā)展具有濃厚的興趣(圖4)。

圖3 | 雙特異性抗體臨床開發(fā)管線概述 （圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）

圖4 | 每年雙特異性抗體臨床研究的啟動情況（圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）

大多數(shù)雙特異性抗體將橋接細胞（bridge cells，in-trans binding）作為它們的專性（obligate）作用機制，其中T細胞重定向是最常見的共同特征（表1和表2）。

除了橋接細胞，雙特異性抗體也可橋接受體（Bridging receptors，in-cis binding）。專性雙特異性抗體概念的例子及其設(shè)計和作用機制在圖5中進行了總結(jié)。

圖5 | 雙特異性抗體專性作用機制的例子 （圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）

橋接細胞

T細胞重定向

典型的專性雙特異性抗體概念是重定向效應(yīng)T細胞的細胞毒性活性，以特異性地消除腫瘤細胞。通過這種方法，T細胞通過由T細胞結(jié)合域和腫瘤結(jié)合域組成的雙特異性抗體與腫瘤細胞建立了物理連接(圖5a)。這些T細胞參與的雙特異性抗體 (T cell-engaging bsAb, bsTCE)主要通過結(jié)合TCR復(fù)合物中的CD3ε激活T細胞。目前，在臨床試驗中接受評估的雙特異性抗體中，約有一半是bsTCEs (51%；n=44/86；圖3；表1)。

雖然一些團隊也在探索用于重定向或使T細胞參與的替代靶點，如αβTCR、T細胞表面糖蛋白CD5，但靶向CD3ε的bsTCEs是發(fā)展最快的。不過，盡管基于CD3的bsTCEs具有良好的前景，但它也存在許多缺點，包括潛在的高毒性，特別是對在廣泛組織中表達的靶點，如EGFR、EpCAM。此外，由于基于CD3的bsTCEs能夠激活所有譜系的T細胞，因此，還可能限制其療效[3]。這些發(fā)現(xiàn)支持一種觀點，即，招募特定的T細胞亞群（如Vγ9Vδ2 T細胞）來殺死腫瘤細胞，可能比現(xiàn)有的方法更有優(yōu)勢。

表1 | 適應(yīng)癥為癌癥的臨床階段雙特異性抗體：專性概念（數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Drug Discovery）

腫瘤                                                                           

大多數(shù)臨床階段的bsTCEs正被開發(fā)用于治療血液學(xué)惡性腫瘤(67%；n=29/43)(圖3；表1)。雖然有一些bsTCEs靶向新的靶點，如CLEC12A（Merus的MCLA-117）、FcRL5（羅氏的RG6160）、GPRC5D（Janssen的JNJ-64407564），但大多數(shù)bsTCEs靶向已知的、經(jīng)過驗證的B細胞或髓系抗原，包括CD19、CD20、CD33、CD38(也稱為ADPRC1)、CD123或BCMA (也稱為TNFRSF17)。約14個靶向?qū)嶓w瘤抗原（如HER2、EGFR變體(v)III、PSMA和EpCAM）的bsTCEs正在臨床上接受評估（表1）。

耐藥性

bsTCEs的抗腫瘤活性往往受到耐藥性發(fā)展的制約。對潛在耐藥機制的研究表明，腫瘤細胞上bsTCEs特異性腫瘤相關(guān)抗原(TAAs)的下調(diào)是腫瘤逃逸的機制之一。其它耐藥性機制可能包括調(diào)節(jié)性T細胞或免疫檢查點引發(fā)的免疫抑制。例如，有研究表明，bsTCEs治療可能會誘導(dǎo)PD-1和PD-L1表達增強，從而限制其活性，而聯(lián)合PD-1/PD-L1抑制劑被證明可增強bsTCEs的臨床前抗腫瘤活性。

其它雙特異性方法

由于免疫檢查點抑制劑CTLA-4、PD-1和PD-L1抗體的臨床成功，針對這些檢查點和其它免疫檢查點的雙特異性抗體正在出現(xiàn)。至少有9個處于早期臨床研究階段的雙特異性抗體靶向PD-1或PD-L1，同時靶向的另一個免疫檢查點是CTLA-4、LAG3或TIM3(也稱為HAVCR2)(表2)。同時靶向兩個免疫檢查點的理論依據(jù)是，靶向這些檢查點的單抗的聯(lián)合治療改善了臨床益處。例如，與CTLA-4抗體ipilimumab單藥治療相比，ipilimumab與PD-1抗體nivolumab的聯(lián)合治療改善了黑色素瘤患者的生存結(jié)果，但值得注意的是，聯(lián)合治療也顯著增加了免疫相關(guān)不良事件。為了提高聯(lián)合靶向PD-1和CTLA-4的安全性，一些團隊正在優(yōu)化雙特異性抗體的設(shè)計。

表2 | 適應(yīng)癥為癌癥的臨床階段雙特異性抗體：組合概念（數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Drug Discovery）

腫瘤之外

除腫瘤外，雙特異性抗體也被開發(fā)用于傳染性疾病和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。其中，病毒特異性bsTCEs旨在將CD8+ T細胞重定向到表達病毒表面抗原的被感染細胞，一些研究報道了針對乙型肝炎病毒、巨細胞病毒和HIV-1感染的bsTCEs（表3）。此外，基于雙特異性抗體的重定向策略正被研究用于增強干細胞和祖細胞的靶向遞送，以改善組織再生的效率。

表3 | 適應(yīng)癥為非癌癥的臨床階段雙特異性抗體：專性概念（數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Drug Discovery）

橋接受體

靶向抑制致癌受體酪氨酸激酶(RTKs，如EGFR、HER2)是一種成功的抗癌方法，而耐藥性的發(fā)展是這類療法的主要限制。耐藥性通常與繞過特異性抑制劑以激活平行信號通路的其它RTKs的上調(diào)有關(guān)。這為聯(lián)合靶向多個RTKs的雙特異性抗體的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)(圖5b)，其中一些這類雙特異性抗體（如JNJ-61186372、Zenocutuzumab,）已經(jīng)在臨床研究中(表1；表2)。此外，還有一些利用組合概念、適應(yīng)癥為非癌癥的雙特異性抗體處于臨床開發(fā)階段（表4）。

表4 | 適應(yīng)癥為非癌癥的臨床階段雙特異性抗體：組合概念（數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Drug Discovery）

Biparatopic雙特異性抗體

除了靶向兩個不同的蛋白，雙特異性抗體也可被設(shè)計用于同時結(jié)合相同靶點上的兩個非重疊表位，這被成為“Biparatopic雙特異性抗體”。這類雙特異性抗體通過抗原交聯(lián)和聚集增強結(jié)合強度，從而模擬抗體混合物和多克隆抗體的效果。因此，Biparatopic雙特異性抗體本質(zhì)上是一個組合概念，ZW25（靶向HER2）是其中一個代表（表2）。

靶向更多抗原

向雙特異性分子中添加額外的特異性可以引入額外的功能，可能會增加它們的治療活性。因此，一些團隊正在不同的治療領(lǐng)域探索基于多特性抗體的模式，這些抗體包含三個或更多不同抗原結(jié)合位點。

在腫瘤學(xué)中，同時靶向更多的疾病介導(dǎo)受體或交叉信號級聯(lián)被認為能夠增加有效處理受體冗余或異質(zhì)性的機會，并降低逃逸的風(fēng)險。因此，許多多特異性模式采用了這一概念，并靶向同一受體家族的多個成員，如EPHA2、EPHA4和EPHB4。多特異性抗體也在被調(diào)查用于病毒疾?。ㄈ鏗IV感染、埃博拉病毒感染）的治療，以應(yīng)對遺傳多樣性，以及預(yù)防獲得性耐藥。

展望

總結(jié)來說，治療性雙特異性抗體是一個快速擴展的多樣化分子群。盡管與單克隆抗體相比，雙靶向概念的復(fù)雜性增加，在發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的不同階段會帶來額外的挑戰(zhàn)，但雙特異性抗體為新型藥物的設(shè)計與開發(fā)提供了令人興奮的機會。從疾病領(lǐng)域來看，目前的數(shù)據(jù)顯示，業(yè)界對雙特異性抗體治療癌癥更加期待。科學(xué)家們預(yù)計，雙特異性抗體的持續(xù)發(fā)展將對癌癥等疾病的治療帶來持久的影響。

小結(jié)