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前言

 

雙抗（BsAb, bispecific antibodies）是雙特異性抗體或雙功能抗體的簡(jiǎn)稱，是一種可以同時(shí)特異性結(jié)合兩種抗原或同一抗原上的兩個(gè)不同表位的人工抗體。在傳統(tǒng)單抗的基礎(chǔ)上，很多雙抗進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造和修飾，保留了Fc片段，因而具有Fc介導(dǎo)的功能，如較長的血清半衰期，能發(fā)揮抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）、補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用（CDC）和抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬作用（ADCP）。部分雙抗基于一些抗體片段進(jìn)行重組但不含F(xiàn)c片段，具有較短的半衰期，相對(duì)分子量較小，但在腫瘤組織的滲透性較高，具有較低免疫原性等特點(diǎn)[1]，如blinatumomab在動(dòng)物體內(nèi)的半衰期為1-3 h，在人體的半衰期為2 h左右。本文將簡(jiǎn)介雙抗藥物的作用機(jī)制，并通過已上市雙抗藥物的申報(bào)資料[2]，總結(jié)雙抗類藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特征及及研究方法。

 

雙抗藥物的作用機(jī)制

 

截至目前，全球已獲批13款雙特異性抗體藥物，如表1所示。目前已獲批的13款雙抗藥物中，10款雙抗均用于腫瘤的治療，其余3款中emicizumab用于A型血友病、faricimab用于眼科疾病、bimekizumab用于銀屑病的治療。從作用機(jī)制來看，雙抗的生物學(xué)功能主要包括如下類型[3]：

 

a、橋連細(xì)胞：如blinatumomab，橋連T細(xì)胞和腫瘤。

 

b、橋連受體：如amivantamab，同時(shí)靶向腫瘤表面的EGFR和c-Met受體，可以同時(shí)特異性阻斷多條信號(hào)通路，以抑制蛋白或新生血管的生成。

 

c、橋連因子: 如emicizumab，通過同時(shí)橋聯(lián)結(jié)合凝血因子IXa和凝血因子X，從而仿真FVⅢ的生理功能，促進(jìn)凝血酶的產(chǎn)生。

 

表1. 已上市的雙特異性抗體藥物

 

*2017年退市。

#不含有Fc結(jié)構(gòu)域

NSCLC: non-small cell lung cancer，非小細(xì)胞肺癌；wAMD: Wet age-related macular degeneration，濕性年齡相關(guān)性黃斑變性；DME: Diabetic macular edema. 糖尿病性黃斑水腫。DLBCL：diffuse large B-cell lymphoma，彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤。MM：multiple myeloma，多發(fā)性骨髓瘤。

友芝友生物制藥在Antibody Therapeutics發(fā)表綜述文章[4]，將雙抗的作用機(jī)制分為如下6種：

 

通過雙抗招募T細(xì)胞對(duì)靶標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行殺傷（圖1B）。

 

雙免疫檢查點(diǎn)阻斷。將雙免疫檢查點(diǎn)阻斷劑整合到一種抗體中，同時(shí)抑制兩個(gè)免疫檢查點(diǎn)，增強(qiáng)免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的擊殺（圖1C）。

 

通過雙抗同時(shí)抑制兩個(gè)信號(hào)通路（圖1D）。

 

通過雙抗進(jìn)行共同定位阻斷，抑制腫瘤細(xì)胞兩個(gè)信號(hào)通路，提高抗腫瘤活性，獲得比單一療法更好的效果。圖1E）。

 

雙抗作用于同一個(gè)抗原的不同表位，增強(qiáng)抗體對(duì)腫瘤抗原的相互作用（圖1F）。

 

腫瘤靶向調(diào)節(jié)免疫性雙特異抗體—雙抗結(jié)合腫瘤表面抗原后，通過另一個(gè)可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的靶點(diǎn)進(jìn)行免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)治療效果（圖1G）。

圖1. 雙抗的作用機(jī)制[4]

 

已上市雙抗藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特征及藥代動(dòng)力學(xué)相關(guān)信息

 

1、臨床前動(dòng)物選擇

 

抗體類藥物的臨床前動(dòng)物種屬選擇一般根據(jù)藥效實(shí)驗(yàn)決定，通過體外實(shí)驗(yàn)測(cè)試藥物和靶點(diǎn)的親和力或體外活性測(cè)試以決定相關(guān)動(dòng)物種屬。不同于單靶點(diǎn)的單抗藥物，雙抗需要選擇與兩個(gè)靶點(diǎn)高親和力的相關(guān)動(dòng)物種屬，這為雙抗藥物的臨床前動(dòng)物選擇可能帶來挑戰(zhàn)。如blinatumomab僅與大猩猩和人種屬的CD19和CD3顯示出親和性，與食蟹猴、恒河猴、非洲綠猴、松鼠猴、狒狒、比格犬、大鼠、小鼠的CD19和CD3均無結(jié)合或弱結(jié)合。由于與嚙齒動(dòng)物沒有親和力，blinatumomab使用了鼠源的替代藥物開展嚙齒動(dòng)物的相關(guān)研究。Mosunetuzumab的相關(guān)大動(dòng)物種屬為食蟹猴，但沒有相關(guān)的嚙齒動(dòng)物，采用的是huCD20/CD3轉(zhuǎn)基因小鼠開展相關(guān)研究。種屬選擇符合ICH S6指導(dǎo)原則的要求。

 

2、劑量線性

 

與單抗藥物類似，雙抗藥物體現(xiàn)出與化學(xué)小分子藥物不同的劑量線性特征。如amivantamab的劑量≥20 mg/kg/week時(shí)，在食蟹猴體內(nèi)系統(tǒng)暴露量呈現(xiàn)線性，當(dāng)劑量< 20 mg/kg/week呈現(xiàn)非線性PK，可能與靶點(diǎn)介導(dǎo)的藥物處置TMDD（target-mediated drug disposition）有關(guān)。Glofitamab體內(nèi)的清除率與劑量和循環(huán)系統(tǒng)的B細(xì)胞數(shù)量相關(guān)，表明TMDD也參與了藥物消除。

 

3、性別差異

 

在已上市的雙抗藥物中，開展了性別差異比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示沒有性別差異。

 

4、給藥途徑與吸收

 

大部分通過IV、SC或IM等注射途徑給藥，用于眼科疾病的faricimab通過玻璃體注射（IVT）給藥。通過非IV給藥途徑的生物利用度一般或良好，如elranatamab在SC給藥后生物利用度為56%；emicizumab在SC給藥后生物利用度為80%-93%，在腹部、上臂和大腿皮下不同部位進(jìn)行SC給藥后沒有明顯差異。

 

5、分布

 

已上市雙抗均沒有開展分布研究，和單抗類似，由于這些雙抗分子量較大，一般認(rèn)為分布在循環(huán)系統(tǒng)和細(xì)胞外液中。

 

6、消除

 

和單抗一樣，已上市雙抗藥物均沒有開展代謝和排泄的相關(guān)研究，一般認(rèn)為其經(jīng)體內(nèi)蛋白水解而消除。

 

7、生物分析[5]

 

雙抗類藥物生物分析主要通過配體結(jié)合分析（Ligand binding assay）平臺(tái)進(jìn)行分析，考慮到雙抗本身的結(jié)構(gòu)，通?？刹捎每偪贵w（Total），游離X（Free X），游離Y（Free Y）和完整抗體（Intact）這四類檢測(cè)形式（Assay format）。這里用配體作為捕獲或檢測(cè)關(guān)鍵試劑示例，也可以適用抗獨(dú)特性抗體（Anti-idiotype antibody）作為關(guān)鍵試劑。需要根據(jù)雙抗藥物的靶點(diǎn)信息、抗體結(jié)構(gòu)、研究階段等選取合適的檢測(cè)形式以及關(guān)鍵試劑。FDA指導(dǎo)原則[5b]推薦使用多個(gè)不同檢測(cè)方法共同表征雙抗藥物的結(jié)構(gòu)完整性和代謝情況，但是也需要注意方法之間的橋接和干擾，確保定量數(shù)據(jù)之間可以互相參考。

 

值得注意的是，對(duì)于特定類型的雙抗藥物，例如前藥雙抗（BsAb prodrug），這類藥物通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有遮蔽肽（Masking peptide）等結(jié)構(gòu)，在體內(nèi)的代謝形式包括了完整形態(tài)以及X活性形態(tài)，Y活性形態(tài)以及X和Y活性形態(tài)等。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要檢測(cè)的分子類型較多，很難通過經(jīng)典的配體結(jié)合來進(jìn)行分析，更適合使用基于免疫富集的LC/MS平臺(tái)進(jìn)行分析，通過檢測(cè)特征性肽段（surrogate peptide）來評(píng)估雙抗藥物的完整性。

 

圖2. 雙抗生物分析檢測(cè)形式示意圖

 

8、免疫原性及生物分析

 

由于雙特異性抗體的分子結(jié)構(gòu)非自然存在，增加了其產(chǎn)生免疫原性的可能性，同時(shí)降低了藥物的安全性和療效，還可能導(dǎo)致通過形成抗藥抗體，誘發(fā)嚴(yán)重的藥物相關(guān)毒性反應(yīng)或過敏反應(yīng)。但根據(jù)目前上市雙抗的臨床資料來看，形成抗藥抗體的幾率較低。如emicizumab在臨床研究中發(fā)現(xiàn)了4名患者產(chǎn)生了ADA，約占為2.8%。在食蟹猴的MTD研究中所有的食蟹猴在給藥168-336 h后，雖然glofitamab均出現(xiàn)了很強(qiáng)的ADA效應(yīng)（12/12），但在臨床研究中產(chǎn)生ADA的幾率僅為1.1% (5/448)。Blinatumomab在臨床研究中<1%的患者產(chǎn)生ADA。Mosunetuzumab的臨床研究中評(píng)估了418名患者的免疫原性，均沒有檢測(cè)到ADA，可能與藥物的作用機(jī)制有關(guān)，因?yàn)閙osunetuzumab活化T細(xì)胞殺傷B細(xì)胞導(dǎo)致B細(xì)胞耗竭。

 

通常需要根據(jù)研究階段選擇雙抗類藥物的免疫原性研究?jī)?nèi)容[6]，例如在早期臨床前研究階段，進(jìn)行總抗藥抗體（ADA）的分析可輔助PK/TK數(shù)據(jù)的解讀；在新藥臨床試驗(yàn)申請(qǐng)（IND）階段需要增加免疫毒性以及免疫細(xì)胞分型的分析；在臨床研究階段需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步完善免疫毒性或者中和抗體（Nab）的分析。

 

對(duì)于最常見的總抗藥抗體的分析，通常使用經(jīng)典的橋接法的ADA檢測(cè)形式（圖3），使用篩選、確證和滴度三步法進(jìn)行ADA的半定量分析。

 

圖3. ADA橋接法檢測(cè)形式示意圖

 

9、細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)

 

上市的雙抗藥物以CD3靶點(diǎn)居多，CD3較高的親和力可導(dǎo)致雙抗在尚未結(jié)合腫瘤細(xì)胞時(shí)就活化T細(xì)胞，誘發(fā)IFN-γ、IL-6、TNFα、IL-2、IL-2R和IL-8等細(xì)胞因子快速劇烈地釋放，引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴。另外，雙抗的Fc結(jié)構(gòu)域與其他效應(yīng)細(xì)胞表面的FcR結(jié)合，也可能會(huì)誘發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴。Catumaxomab結(jié)合至免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞后將啟動(dòng)前炎性因子和細(xì)胞毒性細(xì)胞因子的釋放，約90%的患者出現(xiàn)發(fā)熱、惡心、嘔吐和寒戰(zhàn)等細(xì)胞因子釋放綜合征癥狀。在臨床研究中，為了控制疼痛和發(fā)熱，在catumaxomab給藥之前先用對(duì)乙酰氨基酚處理。盡管進(jìn)行了預(yù)防性用藥，但仍有較大比例的患者出現(xiàn)了3級(jí)以上的不良反應(yīng)。由于副作用較大，catumaxomab于2017年官宣退市。

 

Glofitamab在給藥前用obinutuzumab預(yù)處理以降低外周B細(xì)胞數(shù)量，從而降低CRS風(fēng)險(xiǎn)，由于可能的嚴(yán)重副作用，glofitamab批準(zhǔn)上市時(shí)加了黑框警告。elranatamab也可引起CRS，因此臨床上推薦逐步增加劑量以降低CRS風(fēng)險(xiǎn)，elranatamab批準(zhǔn)上市時(shí)加了黑框警告。

 

對(duì)于CD3靶點(diǎn)的雙抗在開展非臨床PK實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議逐步增加劑量開展PK實(shí)驗(yàn)，低劑量給藥后觀察幾天，待動(dòng)物沒有明顯的臨床反應(yīng)再逐步增加劑量。

 

10、藥物相互作用[7]

 

2023年6月FDA發(fā)布了治療性蛋白的藥物相互作用的指導(dǎo)原則，指出一些促進(jìn)細(xì)胞因子釋放的藥物，如blinatumomab會(huì)導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子（例如IL-6）水平增加而下調(diào)細(xì)胞色素P450（CYP450）酶的表達(dá)，從而降低作為CYP450底物的藥物的代謝并增加其暴露水平。由于多數(shù)上市的雙抗有誘導(dǎo)細(xì)胞因子釋放的風(fēng)險(xiǎn)，在臨床上合并用藥的情況下，對(duì)于CYP450的底物可能需要監(jiān)測(cè)其濃度變化情況，并根據(jù)需要對(duì)用藥劑量進(jìn)行調(diào)整。

 

Mosunetuzumab在FDA的上市申請(qǐng)資料里包括了基于IL-6和CYP3A4相互作用的生理學(xué)藥代動(dòng)力學(xué)（PBPK）建模研究，表明mosunetuzumab引起的細(xì)胞因子釋放對(duì)細(xì)胞色素P450酶表達(dá)或活性風(fēng)險(xiǎn)較低。咪達(dá)唑侖的濃度-時(shí)間曲線下面積（AUC）和最大濃度（Cmax）比值在合用與不合用mosunetuzumab 的情況下預(yù)測(cè)值分別為1.37和1.17。因此mosunetuzumab與CYP3A底物的小分子藥物合用時(shí)，不建議調(diào)整其劑量。

 

11、首次人體劑量預(yù)測(cè)

 

曾經(jīng)靶向CD28的T細(xì)胞激動(dòng)劑TGN1412的臨床經(jīng)驗(yàn)值得汲取[8]。CD3高的親和力也可能會(huì)導(dǎo)致雙抗過度活化T細(xì)胞，引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴。不合適的臨床劑量也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的臨床事故。安全起見，CD3靶向的雙抗在首次臨床劑量設(shè)計(jì)時(shí)推薦使用MABEL的方法[9]。例如glofitamab首次人體劑量采用的就是MABEL的方法。

 

結(jié)語

 

相比于單抗，雙抗由于能同時(shí)靶向兩個(gè)靶點(diǎn)，有更好的特異性，降低脫靶毒性等優(yōu)勢(shì)，已成為抗體藥物研發(fā)的新方向。同時(shí)，三抗、多特異性抗體以及雙抗ADC等新的藥物形式也陸續(xù)涌現(xiàn)，這也將為病患提供更多和更優(yōu)的治療選擇。目前藥明康德DMPK已服務(wù)十余家客戶的雙抗項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)具有豐富的PK項(xiàng)目和生物分析經(jīng)驗(yàn)，希望能助力雙特異性抗體類新藥的開發(fā)和研究。

 

參考文獻(xiàn)：

 

[1] Labrijn AF, Janmaat ML, Reichert JM，et al. Bispecific antibodies: a mechanistic review of the pipeline. Nat Rev Drug Discov, 2019, 18, 585-608.

 

[2] 上市雙抗藥物的pharmacology review.

 

[3] NMPA, 2022年11月《雙特異性抗體類抗腫瘤藥物臨床研發(fā)技術(shù)指導(dǎo)原則》。

 

[4] Zhang J, Yi J, Zhou P. Development of bispecific antibodies in China: overview and prospects. Antib Ther. 2020, 3, 126-145.

 

[5] (a) Lee J W, Kelley M M, King L, et al. Bioanalytical Approaches to Quantify “Total” and “Free” Therapeutic Antibodies and Their Targets: Technical Challenges and PK/PD Applications Over the Course of Drug Development[J]. Aaps Journal, 2011, 13, 99-110. (b) FDA guidance, 2021年5月，Bispecific Antibody Development Programs.

 

[6] Gorovits B, Wakshull E, Pillutla R, Xu Y, Manning MS, Goyal J. Recommendations for the characterization of immunogenicity response to multiple domain biotherapeutics. J Immunol Methods. 2014, 408, 1-12.

 

[7]（a）FDA guidance, 2023年6月，Drug-Drug Interaction Assessment for Therapeutic Proteins Guidance for Industry. (b) Lee J, L Zhang, AY Men, LA Kenna, and SM Huang, CYP-Mediated Drug-Therapeutic Protein Interactions: Clinical Findings, Proposed Mechanisms and Regulatory Implications, Clin Pharmacokinet, 2010, 49, 295-310. [c ] Le Vee, M., Lecureur, V., Stieger, B. & Fardel, O. Regulation of drug transporter expression in human hepatocytes exposed to the proinflammatory cytokines tumor necrosis factoralpha or interleukin-6. Drug Metab. Dispos. 2009, 37, 685–693.

 

[8] Goodyear M. Learning from the TGN1412 trial. BMJ. 2006, 332, 677-678.

 

[9] Trivedi A, Stienen S, Zhu M, et al. Clinical Pharmacology and Translational Aspects of Bispecific Antibodies[J]. Clinical and Translational Science, 2017, 10, 147-162.