经允许本文转载自礼来亚洲资本撰文｜金淘沙拣1.双特异性或双靶点药物的崛起应和了如今药物研发的最大困境：小分子药和蛋白药的药物靶点不够用了。年时统计的已获批药物共针对个药靶。年，已获批药物的药靶数量扩展到个，其中个是人蛋白。假设传统药物（不包括核酸药和细胞治疗）可开发的药靶共有个，所有生物技术和制药公司的共同竞争空间则受到极大的禁锢。但如果考虑双靶点药物的话，药靶空间（双药靶的随机组合数）增长了倍。2.双特异性抗体（这里简称双抗或bsAb）是最重要的一类双靶点药物，也是近些年来最热门的药物研发领域之一。它的研发历史已有几十年:图中黄色的立柱代表和双抗有关的论文每年发表篇数（左轴），紫色的立柱代表每年进入临床试验的双抗数。到目前为止，已有三个双抗药获批，其中两个还在市场上（Amgen的Blincyto/Blinatumomab和Chugai的Hemlibra/Emicizumab），但有约上百个双抗药分子正在临床试验中被评估。未来几年将是双抗药全面爆发的时代。图片来源：参考资料.双特异性抗体不等同于两种单克隆抗体的联合用药。和联合用药相比，双抗的优势包括单一的药代动力学特性（PKprofile）和相对简单的申报流程：如果两种单抗在体内有不同的半衰期，在联合用药中需要平衡两者的给药时间表；联合用药在申报时需要准备两套CMC、毒理数据等。但双抗药最重要的优势是obligateeffects，或全新功能。4.如果一个双抗药的效果仅仅等同于(additiveeffects)或超过(synergisticeffects)两种母单抗的联合用药产生的效果，它还不是最理想的双抗药。一个理想的双抗药可以产生全新的功能、全新的效果。如果这种新功能是两种母抗体不管如何联用也无法获得的，它就是obligateeffects。图片来源：参考资料.双抗产生新功能主要有两个机理。第一个机理是通过空间重排产生新的药效（spatialobligatemechanisms）。在这种情况下，双抗同时结合两个药靶，把它们拉近，进而启动下一步行为。最常见的双抗——细胞桥接双抗——就是利用这个机理(a)。比如，T细胞导向双抗同时结合T细胞上的CD3和肿瘤细胞表面上的某种抗原（tumorassociatedantigen,TAA），桥接两种细胞，并激活T细胞，以杀死肿瘤细胞。还有的双抗，如b和c所示，同时结合同一细胞表面上的两种受体，或者导致细胞凋亡，或者促进细胞生长。这种效果只有在两种受体被交联时才会发生。Hemlibra则是d图描绘的双抗类型的一个例子：Hemlibra模仿FVIIIa因子，把FIXa和FX拉到一起，激活FX，引起血凝反应。图片来源：参考资料.双抗产生新功能的第二个主要机理是在时间维度上完成的（temporalobligatemechanisms）。双抗分子先通过一个结合臂结合一个靶点，再因此被置换到新的空间（比如通过血脑屏障（图e），或被内吞入细胞（图f）），最后通过另一个结合臂结合第二个靶点，触发下游反应。如果第一个结合事件不发生，该双抗接触不到第二个靶点。从这个角度看，该双抗的第一个结合臂是第二个的递送装置。图片来源：参考资料.图1中的,种双靶点组合只是可能的成药空间（双抗的成药空间比这要小的多）。理性设计只能找到寥寥不多的几种双抗。要从中找到更多的能产生新功能的组合需要一个高通量的筛选手段。对于双抗药来说，第一个难题是如何构建足够大的双抗分子库以供筛选。假设针对每个靶点有10种结合片段（binders）可供选择（覆盖不同的表位和亲和力），那么针对两个靶点就至少需要10x10=种双抗分子。即使对大公司来说，制备、提纯种蛋白分子也不是一件容易的事。这还只是在双靶点的成药空间中筛选。如果要从多靶点空间中寻找合适的双抗，制备的蛋白数量急剧增加。可以说，构建大规模的双抗分子库是双抗药研发的一个主要门槛。这里，我们以UCB的技术平台为代表来探讨一下制药公司是如何攻克这一难关的。在筛选阶段，UCB的所有结合片段都是以单臂Fab形式存在，这些Fab又分两种格式：Fab-Y和Fab-X。Fab-Y的C端带着一段多肽Y，而Fab-X的C端则带有可结合Y的scFv，两者混合后会形成一个临时的、可供筛选的Fab-KD-Fab双抗。Fab-KD-Fab技术的最大优势是节省了蛋白制备、纯化的成本。针对两种抗原A和B，UCB团队只需制备10种针对A的Fab-Y和10种针对B的Fab-X，一共20个蛋白，而不是个蛋白。所有种双抗都可以通过Fab-Y和Fab-X混合而生成。图片来源：参考资料.UCB有一个项目是筛选抑制纤维化的双抗药物。人的肺（或肾）成纤维细胞与气管（或近端肾小管）上皮细胞混合培养，在培养液中加入不同的双抗分子，最后用免疫荧光方法比较各类蛋白纤维和细胞外基质的沉积程度。抑制纤维化可能的靶点有22个，双靶点的组合数就达到种（理论上应该是种可能：22x21/2）,再考虑针对同一靶点有多种Fab，一共有个双抗需要被制备、筛选。而UCB采用Fab-KD-Fab技术，只需制备种Fab分子作为起始原料就可以覆盖所有可能的双抗。图片来源：参考资料.结果显示，一种双抗组合可以成功抑制细胞外基质的沉积或纤维化，而这种效果是两种单抗或其联合用药无法达到的。至此，UCB通过高通量筛选成功地找到一个抑制纤维化的候选双抗药物。其它公司也有自己的独特技术来构建大规模的双抗分子库，比如Genmab的DuoBody技术平台。图片来源：参考资料.一旦双靶点和双binder组合选定，下一步就要决定该双抗采取何种格式。双抗主要有三种格式：片段格式（左图），非对称的IgG类抗体格式（中图），和对称的IgG类抗体格式（右图）。每种格式里还有多种不同版本，图中给出的只是有代表性的例子。11.和IgG类双抗药相比，片段双抗主要有两个优势：由于其分子量小，它们可以更容易地渗透到肿瘤或靶向组织内，还可以结合到全长抗体不易接触的表位。但片段双抗的主要缺点是由于缺乏Fc，它们不能结合FcRn受体，因此体内半衰期短。比如Blincyto采取的是BiTE格式（左图），在体内的半衰期只有4个小时，其每个治疗周期需要连续28天静脉输液，给患者带来极大的不便，也增加了治疗费用。片段双抗可以通过改造而克服这一缺点。比如，HarpoonTherapeutics的TriTAC技术在片段双抗之间再加上能结合白蛋白（HSA）的抗体片段（右图）。片段双抗也可以和Fc融合而延长半衰期。图片来源：Harpoontx.
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