基于抗體的免疫療法已經(jīng)成為了癌癥治療的重要手段，例如單抗、抗體偶聯(lián)藥物（ADC）、雙抗、T細(xì)胞銜接器（TCE）（圖1）。雖然這些方法有效性高，但癌細(xì)胞上的大多數(shù)靶點(diǎn)也存在于健康細(xì)胞上，這些高毒性的分子即使僅有少量在腫瘤組織外結(jié)合也能導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用。本文探討了將抗體藥物選擇性導(dǎo)向腫瘤的策略。借助于分子設(shè)計、抗體工程改造等領(lǐng)域的技術(shù)突破，可以制造出利用腫瘤和人體差異的藥物，使其不但區(qū)分自身與非自身，還有效區(qū)分腫瘤和健康組織。

圖1常見基于抗體的療法的結(jié)構(gòu)

利用癌細(xì)胞特征的策略

抗體藥物常使用的靶點(diǎn)大多在正常的細(xì)胞中也有分布，可能導(dǎo)致非腫瘤靶向毒性。因此開發(fā)ADC和TCE療法，更好的選擇是靶向癌細(xì)胞特有的腫瘤特異性抗原（TSA），或者在癌細(xì)胞中高表達(dá)的腫瘤相關(guān)抗原（TAA）。

靶向TSA的策略

癌細(xì)胞具有一些獨(dú)特的分子特征，例如它可能會表達(dá)在正常細(xì)胞中處于沉默狀態(tài)的基因，或者突變基因而產(chǎn)生的蛋白質(zhì)變體，它們被降解后產(chǎn)生的肽段被主要組織相容性復(fù)合體（MHC）呈遞到細(xì)胞表面從而構(gòu)成TSA。具有高突變負(fù)荷的腫瘤，如黑色素瘤和肺癌往往含有更多TSA，但可惜的是，很難找到在患者中共有的“公共新抗原”。靶向TSA的一種策略，是通過例如T細(xì)胞受體（TCR）或TCR模擬抗體識別癌細(xì)胞表面MHC遞呈的TSA（圖2 A），另一種策略是通過不同手段將抗體輸送入腫瘤細(xì)胞。例如將表達(dá)靶向TSA的單鏈抗體（scFv）的基因轉(zhuǎn)入癌細(xì)胞，從而在胞內(nèi)表達(dá)抗體與TSA結(jié)合（圖2 B）。還有策略通過不同方法透膜，例如將抗體與細(xì)胞穿透肽等偶聯(lián)（圖2 C）。也有研究利用IgA二聚體的穿胞作用，使其進(jìn)入癌細(xì)胞與TSA結(jié)合（圖2 D）。

圖2.利用腫瘤微環(huán)境特征的策略

靶向TAA的策略

TAA是指在腫瘤和正常細(xì)胞均表達(dá)，但是在腫瘤中表達(dá)較高的一類抗原。因此要提高對腫瘤細(xì)胞的選擇性就需要利用其他特性，比如靶點(diǎn)密度的差異或多個靶點(diǎn)的共表達(dá)情況。例如，使用多價抗體，其更易結(jié)合在高抗原密度的癌細(xì)胞上，這一現(xiàn)象被稱為“超選擇性”（圖3）?？尚械姆绞桨ㄊ褂肐gM，IgG六聚化等。通過在抗體恒定區(qū)引入非共價互作的方法也可增加抗體在腫瘤細(xì)胞表面的留存。除此外，還可以通過靶向同一腫瘤細(xì)胞上多個抗原，提升多抗的腫瘤細(xì)胞選擇性。

圖3.改造提高抗體對特定抗原的密度選擇性

然而，最大化藥物的靶點(diǎn)親和力常常不是最佳策略。高親和力可能導(dǎo)致藥物識別正常細(xì)胞上的抗原，從而產(chǎn)生毒性。并且過高的抗原親和力可能導(dǎo)致抗體的細(xì)胞內(nèi)化速率增加，減慢其與抗原解離和從晚期內(nèi)體再循環(huán)，導(dǎo)致被溶酶體降解，從而限制其半衰期和腫瘤穿透能力。緊密的結(jié)合作用可能減少受體聚集和信號傳導(dǎo)，例如對TCE的研究表明，中等親和力時可以達(dá)到最好效果。

利用腫瘤微環(huán)境的策略

腫瘤微環(huán)境（TME）的一些特征，例如持續(xù)性炎癥、細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）重塑、異常血管生成、壞死等等可能為抗體藥物的設(shè)計提供依據(jù)。

TME特征可成為選擇性抗體的合適靶點(diǎn)

TME的一個特征是存在免疫細(xì)胞，抗體如免疫檢查點(diǎn)抑制劑可減輕TME中的免疫抑制，或增強(qiáng)免疫激活。多特異性抗體非常適合靶向免疫突觸相關(guān)分子，從而將免疫細(xì)胞與癌細(xì)胞結(jié)合。TME的另一個特征是存在癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs），它們可影響腫瘤的免疫調(diào)節(jié)和侵襲性，因此靶向它們的抗體可發(fā)揮抗癌作用。實(shí)體瘤的高代謝需求會引起異常的血管生成，因此干擾血管生成的藥物也被應(yīng)用。晚期實(shí)體瘤的另一典型特征是壞死微環(huán)境，可以針對暴露出來的分子設(shè)計抗體，稱為腫瘤壞死療法（TNT）。而由于TNT不與活細(xì)胞結(jié)合，所以需要結(jié)合能擴(kuò)散或發(fā)揮遠(yuǎn)距離殺傷作用的藥物，例如放射性核素、免疫調(diào)節(jié)劑以及釋放型化療藥物。

改造抗體藥物使其在TME中選擇性激活

可以根據(jù)TME中大量存在的分子，例如蛋白酶設(shè)計抗體前藥分子。在腫瘤外，抗體上帶有的遮蔽肽阻礙其與抗原結(jié)合，而在腫瘤內(nèi)，遮蔽肽被蛋白酶切掉，從而發(fā)揮作用（圖4 A）。通過腫瘤組織內(nèi)的酶切作用，還可以裂解ADC的連接子，從而選擇性釋放毒素分子。TME中的其他分子，例如高濃度的三磷酸腺苷（ATP）可以作為分子膠，補(bǔ)充抗體互補(bǔ)決定區(qū)（CDR）與抗原的結(jié)合界面，從而介導(dǎo)抗體發(fā)揮作用（圖4 B）。此外，TME通常呈酸性，因此可以對抗體進(jìn)行優(yōu)化，使其在低pH下發(fā)揮作用。例如可以通過對pH敏感的CDR區(qū)設(shè)計出酸性條件下優(yōu)先結(jié)合的抗體（圖4 C）。另外使抗體可結(jié)晶片段（Fc）對pH敏感，可以有利于將效應(yīng)細(xì)胞募集到TME（圖4 D）。

圖4.通過工程改造使抗體在TME中選擇性激活

利用外部干預(yù)的策略

除了利用腫瘤和TME特征外，可以用外部手段提高腫瘤內(nèi)藥物濃度，或降低腫瘤外的藥物濃度。

提高腫瘤內(nèi)活性藥物的濃度

給藥策略會影響藥物的運(yùn)輸和積聚情況。例如一項研究中，通過腹腔注射抗體藥物在瘤內(nèi)的聚集比靜脈注射高出8倍。外部刺激手段，例如輻照、光熱可以在時間和空間上控制藥物的濃度。此外額外注射一些分子，例如具有催化活性的分子可用于腫瘤部位選擇性激活抗體前藥。還可以設(shè)計具有相互關(guān)聯(lián)活性的抗體對，使其僅在同時結(jié)合兩種抗體或僅結(jié)合其中一種抗體的細(xì)胞上發(fā)揮功能（類似電路中的“與”門和“非”門）。通過放療等方法處理，可使抗原暴露增加，從而改善后續(xù)免疫療法的效果。藥物誘導(dǎo)新抗原，結(jié)合新抗原靶向治療也是正在探索的方向。

降低腫瘤外活性藥物的濃度

降低腫瘤外活性藥物濃度的一種策略是使用該治療藥物的無毒類似物來阻斷在腫瘤外的結(jié)合。例如先注射不帶載荷的裸抗，再注射ADC，可以使ADC分子更好定位到腫瘤部位。另一種策略是，利用腫瘤外靶點(diǎn)密度較低的現(xiàn)象構(gòu)建的間接主動靶向（INTACT）策略。首先將抗體結(jié)合在表達(dá)一定量靶點(diǎn)的囊泡上，抗體會傾向在靶點(diǎn)濃度更高的腫瘤組織，而非靶點(diǎn)濃度更低的正常組織中釋放。第三種策略是，利用抗體藥物在腫瘤外更容易清除這一特點(diǎn)，例如OncoOne公司基于雙特異性抗體的PreTarg-it平臺。雙抗其中一端識別腫瘤細(xì)胞表面抗原，當(dāng)在抗體已聚集在腫瘤上，且在血液中清除后，注射帶有放射性載荷的抗體結(jié)合區(qū)域，與雙抗的另一端結(jié)合。另一種方法是逆向靶向，通過注射抗體或小分子，加速腫瘤外ADC或TCE的清除或脫離。

改造選擇性抗體的新策略

蛋白質(zhì)科學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)以及人工智能方面的進(jìn)展使得研究人員可以同時優(yōu)化抗體的多個特性，并更好地區(qū)分腫瘤靶點(diǎn)與健康細(xì)胞上的靶點(diǎn)。例如可以通過二硫鍵改造、非共價相互作用改變IgG的形狀；對抗體的非CDR區(qū)改造以改善其結(jié)合能力、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)剛性；通過CDR之間，以及恒定區(qū)之間的同型相互作用，大幅提高抗體的結(jié)合力。優(yōu)化的多特異性抗體，例如zanidatamab可以靶向同一抗原上的多個表位。這些策略可以對靶點(diǎn)識別進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，從而提高選擇性和安全性。

使用IgG外的抗體，將有助于解決穿透實(shí)體瘤的難題。例如納米抗體（VHH）；將不同免疫調(diào)節(jié)分子的結(jié)構(gòu)域組合，生成例如含F(xiàn)c段的抗體、抗體片段或Fc融合蛋白。目前，研究者已提出使用非抗體來源的支架用于抗體藥物的設(shè)計，隨著對分子設(shè)計原理的理解不斷加深，可以通過從頭蛋白質(zhì)設(shè)計獲得更多樣化的分子。

關(guān)注點(diǎn)

1.        抗體藥物的結(jié)構(gòu)和設(shè)計日益精密，獲得優(yōu)質(zhì)的抗體序列將助力抗體藥物研究。

2.        Rapid Novor（快序生物）全球領(lǐng)跑的蛋白從頭測序技術(shù)可以獲得任何抗體、蛋白的全長100%準(zhǔn)確氨基酸序列。

3.        Rapid Novor（快序生物）全球唯一的血清多抗測序技術(shù)可以獲得經(jīng)血液、免疫系統(tǒng)篩選的優(yōu)質(zhì)抗體，可開發(fā)性更高。

4.        Rapid Novor（快序生物）基于質(zhì)譜從頭測序技術(shù)的腫瘤新抗原鑒定服務(wù)，可以一網(wǎng)打盡不同來源的新抗原肽段，用于抗腫瘤療法的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] Blay V, Pandiella A. Strategies to boost antibody selectivity in oncology. Trends Pharmacol Sci. 2024 Nov 27:S0165-6147(24)00217-7. doi: 10.1016/j.tips.2024.10.005. Epub ahead of print. PMID: 39609227.