自1986年FDA批準(zhǔn)的第 一個鼠源性單抗藥物Orthoclone Okt3以來，抗體治療發(fā)展如火如荼，至此抗體類藥物的批準(zhǔn)數(shù)量已經(jīng)接近每年批準(zhǔn)藥物總數(shù)的1/5，截止5月，已有100種單抗獲批，有200多種治療用抗體處于臨床研究階段。

       縱觀國內(nèi)外市場，抗體藥物市場增長迅速，潛力巨大。拒估測，到2023年全球抗體市場可達(dá)到近4000億美元的體量，我國抗體市場規(guī)模也直沖3000億元。多方藥企加入這場角力，競爭逐日白熱化。

       無論何時何地，要想在競爭中拔得頭籌，必然不是蠻干，古有孫臏善用差別競爭，今有計算機加持改造，在抗體賽道中脫穎而出，必然離不開抗體優(yōu)化，本文就以安全性和功效兩個方面展開敘述。

       降低免疫原性

       由小鼠、大鼠或者其他動物所產(chǎn)生的抗體對人體來說都具有免疫原性，如果不對其施以措施降低免疫原性的話，身體會產(chǎn)生抗抗體藥物的抗體，阻礙治療。

       單克隆抗體根據(jù)其序列來源分為四種：鼠源、嵌合（鼠可變區(qū)序列加入恒定序列）、人源化（人序列具有鼠互補決定區(qū)）和全人（抗體來自能產(chǎn)生人抗體的轉(zhuǎn)基因鼠或者來自人B細(xì)胞）。

       就以嵌合抗體來說，可以對其可變區(qū)進(jìn)行修飾，通過替換某些位點上的氨基酸來提高與人體天然抗體的相似性，這個過程就叫做“抗體人源化”，當(dāng)然這一步驟的前提是不影響抗體對抗原的親和力?？贵w人源化是一種廣泛應(yīng)用的減少免疫系統(tǒng)產(chǎn)生外源反應(yīng)的的一種方法。

       目前被廣泛使用的人源化方法有三種：計算機輔助設(shè)計、噬菌體展示和酵母展示。計算機輔助設(shè)計先建立鼠源抗體的三維模型結(jié)構(gòu)，用電腦軟件來分析結(jié)構(gòu)和設(shè)計突變。

       噬菌體展示和酵母展示則是通過建庫和篩庫來進(jìn)行的。

       傳統(tǒng)的抗體開發(fā)方式，是使用抗原對小鼠免疫接種，獲得可以持續(xù)分泌抗體的的雜交瘤細(xì)胞，在篩選后使用選定的先導(dǎo)物生成嵌合或人源化抗體。而噬菌體展示，則是在人類抗體文庫中選擇候選抗原，在經(jīng)過3-5輪生物淘選后，通過ELISA篩選免疫陽性噬菌體，然后分析它的DNA序列，選擇人源化程度最高、其他屬性也最好的序列作為治療用抗體的候選序列。像阿達(dá)木單抗就是使用噬菌體展示的技術(shù)。

       但是努力不光止于此，還有一種誘導(dǎo)免疫耐受的方法。這就不得不說下適應(yīng)性免疫了。T細(xì)胞和B細(xì)胞的記憶和效應(yīng)功能是通過識別同源抗原中稱為表位的部分來進(jìn)行的，其中對T細(xì)胞表位的預(yù)測要優(yōu)于B細(xì)胞表位預(yù)測，B細(xì)胞表位預(yù)測容易引發(fā)不與天然抗原交叉反應(yīng)的抗體。

       T細(xì)胞表位由I類（MHC I）和II（MHC II）MHC分子呈現(xiàn)，其分別被兩個不同的T細(xì)胞亞群CD8和CD4 T細(xì)胞識別。在表位識別后，CD8 T細(xì)胞變成細(xì)胞**T淋巴細(xì)胞（CTL）,與此同時，引發(fā)CD4 T細(xì)胞成為輔助（Th）或調(diào)節(jié)（Treg）T細(xì)胞。

       而誘導(dǎo)免疫就是就是通過將Treg 表位引入抗體，因為Treg 表位將刺激Treg 功能并誘導(dǎo)其對抗體產(chǎn)生免疫耐受，當(dāng)活化的T細(xì)胞被抑制后，對抗體的耐受性就會增加。

       抗體親和力成熟

       對于抗原的親和力對于候選抗體來說，是一個很重要的考量方面，因為如果連結(jié)合都困難的話，更別說是起作用了，起效的前提一定是結(jié)合，但是結(jié)合了不一定就起作用。結(jié)合也有強有弱，我們用親和力來評估結(jié)合能力的強弱，親和力越強，解離平衡常數(shù)就越小，俗話說，就是越難舍難分。

       親和力成熟是指機體正常存在的一種免疫功能狀態(tài)，在體液免疫中，再次應(yīng)答所產(chǎn)生抗體的平均親和力高于初次免疫應(yīng)答。當(dāng)分離出一組先導(dǎo)抗體的時候，必然要對其結(jié)合親和力進(jìn)行優(yōu)化。對抗體Fv 片段修飾可以采用隨機誘變、靶向誘變重親鏈洗牌重配和電腦模擬設(shè)計，這些方法已經(jīng)被證實可以有效的提升親和力。

       體外親和力成熟的過程需要耗費大量時間和精力，目前所采用的策略通?；诮Y(jié)構(gòu)原理或者是小型文庫途徑，這些方法成功的原因依托于以下兩個方面的因素：

       1，高質(zhì)量的共晶結(jié)構(gòu)的存在。

       2，可計算突變發(fā)生時候能量變化的算法。

       傳統(tǒng)的親和力優(yōu)化過程可能會花費至少6個月的時間，但是當(dāng)計算策略和與重點試驗評估兩者相結(jié)合的時候，可以節(jié)省很多時間，再一個就是如果依托經(jīng)典的晶體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行計算機模擬親和力成熟而不是制造實際的抗原-抗體共晶結(jié)構(gòu)的話，也可以節(jié)省大量時間。當(dāng)然在一些傳統(tǒng)的方法比如文庫，誘變中，共晶體結(jié)構(gòu)甚至可以提高親和力達(dá)到10~100倍以上，而在缺乏抗原-抗體共晶結(jié)構(gòu)下，計算機預(yù)測其實相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性。

       這里有一個思維慣性，那就是親和力不是越高越好嗎，其實不然，大多數(shù)情況，我們還是需要根據(jù)藥物的實際機理作用來調(diào)整它的親和力，從而使得藥效達(dá)到最大化。其實這有點像二次函數(shù)曲線，我們需要找到那個頂點。

       提升親和力是優(yōu)化的步驟，但是親和力太高也容易造成一些麻煩，就以實體瘤為例子來說明一下吧，抗體親和力太強的話可能會導(dǎo)致大分子抗體只能在實體瘤附近高濃度聚集，妨礙了抗體在其部位的擴散，不利于藥效發(fā)揮其最大效果。另外一個點就是，還要考慮到抗體在不同的PH環(huán)境下面具有不同的親和力，這有利于它一些功能的發(fā)揮，比如說某些抗體在溶酶體等這樣一些細(xì)胞內(nèi)的酸性條件下容易解離擴散的話，是不是就可以釋放某些與它結(jié)合的受體，讓這些被釋放的受體可以重新回到細(xì)胞表面發(fā)揮介導(dǎo)作用。

       特異性優(yōu)化

       為了降低抗體對其他抗原的交叉反應(yīng)性，擴大抗體對相關(guān)抗原的特異性或改善抗體對不同物種抗原的結(jié)合力，需要對抗體進(jìn)行工程改造以優(yōu)化其特異性。隨機誘變和靶向誘變是2 種常用優(yōu)化抗體特異性的方法。

       如果有抗體-抗原復(fù)合物的3D 結(jié)構(gòu)可參考，也可將人表位突變?yōu)榱硪环N種系的表位（例如猴表位或鼠表位），通過使用軟件的“親和力成熟功能”來預(yù)測和引入能優(yōu)化異種抗原親和力的突變。

       IgG 是最豐富的一類抗體，它們構(gòu)成了大約 75% 的血清免疫球蛋白庫。提高抗體的抗原結(jié)合能力主要由IgG的可變區(qū)決定。IgG 是由兩條輕鏈和兩條重鏈組成，輕鏈包含可變（V L）和恒定（C L）域，重鏈包含一個可變（V H）和三個恒定（C H 1、C H 2 和C H 3）域。IgG 的多域性質(zhì)巧妙地將其生物活性劃分為不同的子域?？乖Y(jié)合片段 (Fab) 包含兩個可變域，并通過稱為互補決定區(qū) (CDR) 的六個肽環(huán)介導(dǎo)抗原識別。相比之下，可結(jié)晶片段 (Fc) 包含恒定域（C H 2 和 C H 3），其通過與免疫受體分子（例如補體蛋白和 Fc 受體）結(jié)合來介導(dǎo)效應(yīng)子功能。

       抗體優(yōu)化當(dāng)然不止這幾個方面，在其他方面，比如說構(gòu)象穩(wěn)定性、溶解度、生物效應(yīng)等都是十分重要的，由于本文篇幅限制，就不一一展開講了。

       如果能夠明確參與發(fā)病機制的特定蛋白質(zhì)或者分子的話，抗體毫無疑問是有效的治療選擇之一。這么多年的發(fā)展下來，現(xiàn)在市場上的治療性抗體大致可以分為這么兩大類——

       第 一類是直接用裸抗體進(jìn)行疾病治療，此類抗體通過直接靶向癌細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、靶向腫瘤微環(huán)境（阻斷癌細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)）、靶向免疫檢查點（阻止免疫逃逸）和介導(dǎo)通路（例如 ADCC/CDC，在介導(dǎo)路徑中，招募其他免疫細(xì)胞來殺死癌細(xì)胞）等機制來引發(fā)細(xì)胞死亡。

       第二類是對裸抗體進(jìn)行了額外的修飾從而以增強其治療效果。這方面的例子有免疫細(xì)胞因子（選定的細(xì)胞因子與抗體融合來增強遞送特異性）、抗體-藥物偶聯(lián)物 (ADC，增強藥物的遞送，減少對非靶向組織的非特異性毒副作用)、抗體-**核素偶聯(lián)物 (ARC，定位放射治療)、雙特異性抗體（增強特異性靶向）、免疫脂質(zhì)體和 CAR-T。

       當(dāng)我們再次回歸單抗發(fā)展的歷史，不難發(fā)現(xiàn)其實幾乎每一年都有新的突破發(fā)生，相信伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，計算能力和速度的提升以及三維蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的擴大，精準(zhǔn)治療的效率與進(jìn)展可以得到更進(jìn)一步的提升和加速。

       參考文獻(xiàn)：

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