抗体是我们免疫系统的重要组成部分。它们具有精准靶向性,在我们体内持续进化以帮助避开疾病。抗体药物的使用始于20世纪70年代诺贝尔奖级别的突破,由此形成了大量抗体生产的科学基础。到20世纪80年代中期,FDA已批准了首个治疗性抗体,而1990年代后期,科学家和医生们已开发了用于癌症治疗的首个抗体,引领着肿瘤学“靶向药物”时代。
目前,全世界已有十几种单克隆抗体药物获批用于癌症治疗。
癌症的产生涉及多方面机制,单一位点的刺激或抑制不可能达到彻底杀伤肿瘤的效果。为克服单克隆抗体的这个局限性,科学家利用双靶向结合特性工程改造抗体,开发出双特异抗体(Bispecific antibody)。
谈到双特异性抗体,就不能不提到该领域的传奇领袖---保罗•卡特(Paul Carter):
保罗•卡特,1986年以博士后研究员身份就职于基因泰克(Genentech),2000年离职时为高级科学家和研究所博士后课程的领头人,之后任职西雅图genentic VP。2010年作为高级总监和资深科学家又重新入职基因泰克,领导抗体工程部门。他发表或共同发表了大约100篇科学文章,总共被引用超过12500次,是至少39篇美国授权专利发明人或共同发明人,共同承办了11期关于抗体工程和抗体治疗的国际会议,已进行了超过100次的会议演讲和邀请讲座,包括4次主题演讲。他开发了“knobs-into-holes”(KIH)技术用于创造双特异性人IgG和其他双功能分子。该技术被用于多个临床/临床前阶段的双特异性抗体。其中一个进入临床I期的双特异性抗体--Roche公司的CEA-TCB(RO6958688; RG7802),即为本文标题所说在实体瘤(结直肠癌)治疗方面取得重大突破的双抗体。
CEA-TCB结构示意图
(图片来源:ClinCancer Res; 22(13)July 1, 2016)
CEA-TCB(TCB,T-cell bispecific antibody)结构如上图所示,具有双靶向CEA(癌胚抗原)和CD3(T细胞表面抗原)的能力,采用了KIH技术保证两条具有Fc的多肽形成异二聚体,又采用了Crossmab技术避免了轻重链错配。该双抗体具有3价的结合能力,2个CEA结合位点和1个CD3结合位点,整体分子量约为200kDa,左右非对称且相差50kDa。
在2017年6月的ASCO会议上,口头报告了该抗体在临床I期的数据,见表1和2:
表1:CEA-TCB针对晚期结直肠癌疗效数据
研究1^ (CEA TCB 单药) | 研究2** (CEA-TCB + Tecentriq) | ||
60mg-600mg(n=31) MSS:90%(n=28) | 5mg-160mg(n=25) MSS:92%(n=23( | 80mg/160mg(n=11) MSS:100%(n=11) | |
部分缓解(PR) | 2 (6%) | 3(12%) | 2(18%) |
疾病稳定(SD) | 12(39%) | 10(40%) | 7(64%) |
疾病控制(DCR) | 14(45%) | 13(52%) | 9(82%) |
疾病进展(PD) | 16(52%) | 12(48%) | 2(18%) |
未评估 | 1(3%) | - | - |
注:绝大多数为MS 3L + MSS*(RECIST 数据)
*: 研究者报告数据
^: ASCO口头演讲仅报告了用药量≥60mg的患者疗效数据(31例)
**: 额外的10例患者因参加研究时间不足8周未接受第一次肿瘤评估而未纳入疗效表格 ;
表2:CEA-TCB I期临床试验安全性数据
所有患者和肿瘤类型(特定不良事件(AE)患者比例) | 研究1(单药治疗) | 研究2(联合Tecentriq)† | ||
全部 (n=80) | ≥40 mg* (n=59) | 全部 (n=45) | ≥40mg*(n=33) | |
最常见相关不良事件 | ||||
任何 | 95 % | 100 % | 91% | 94 % |
发热 | 58 % | 56 % | 71 % | 70 % |
输液相关反应 | 55 % | 64 % | 40 % | 49% |
腹泻 | 40 % | 46 % | 56 % | 61% |
最常见≥3级相关不良事件 | ||||
任何 | 28% | 37% | 31% | 39% |
输液相关反应 | 18% | 24% | 11% | 12% |
腹泻 | 5% | 7% | 13% | 18% |
剂量限制性毒性(DLTs)** | 5例患者经历了DLTs; • 3级呼吸困难(40mg)• 3级缺氧(60mg)• 3级腹泻(300mg)• 4级结肠炎(600mg)• 5级呼吸衰竭(600mg) | 2例患者经历DLTs; • 1例肝转移患者一过性3级ALT升高(160mg)• 3级皮疹(160mg) |
注:*相关安全性记录,因研究1中第一例DLT发生于40mg组(研究2为160mg)
**发生4-5级的高剂量600mg用于第一次和第二次给药,已超过最大耐受剂量(MTD,定义为400mg)。根据研究者的评估,研究1中的DLT事件可能与肿瘤溶解炎症相关
†无证据显示联合治疗会发生新的毒性
根据两个试验中所有记录的不良事件,绝大多数观察到的不良事件为1-2级,单药治疗中7.9%的不良事件和联合治疗中8.1%的不良事件为3级或以上
CEA-TCB治疗结直肠癌I期临床试验的有效性与安全性数据可以看出其具备以下几个特点:临床数据的启示:
1. 利用CD3的T细胞招募疗法对于结直肠癌有较好疗效,特别是对于MSI-L/MSS这些针对免疫治疗不够敏感的患者依然有效;
2. 与PD-L1单抗联用可显著提高疗效;
3. 安全性可接受,联合抗PD-L1单抗未增加毒性;
CEA TCB的结构与国内武汉友芝友生物制药有限公司的YBODY 很相似,两者均是肿瘤靶向及CD3结合的免疫治疗机制,且均采用了非对称结构。
YBODY结构示意图
YBODY为友芝友具有自主知识产权的双特异抗体(申请发明专利37项,已授权7项,其中3项美国授权,覆盖多达35种肿瘤靶点),其结构如上图所示,具有双靶向肿瘤抗原和CD3的能力,采用了KIH和Salt-bridge技术保证两条有Fc的多肽更高效的形成异二聚体,同时CD3结合区域采用单链可变区(ScFv)结构避免了轻重链错配。该双抗体具有2价的结合能力,1个肿瘤结合位点和1个CD3结合位点,整体分子量为125kDa,左右非对称且相差25kDa。目前正在临床申报阶段,预计今年10月份进入临床I期。
由结构可知,YBODY与CEA-TCB有诸多类似的方面,见表3:
表3:CEA-TCB与YBODY的比较
对比项 | CEA-TCB(Roche) | YBODY(YZY) |
分子量 | ~200kDa | ~125kDa |
结构 | 非对称(左右相差50kDa) | 非对称(左右相差25KDa) |
ADCC 和 CDC | 无(P329G/L234A/L235A) | 有 |
Fc改造(heterodimer) | Knobs-into-holes(KIH) | KIH & Salt-bridge |
Valent number | 3 | 2 |
轻链错配解决方案 | crossmab | ScFv |
表达情况 | Anti-CEA-LC、anti-CEA-HC、anti-CEA-CD3-fusionchain、anti-CD3-crosschain,4个基因,组装较复杂,表达量可能不高 | Anti-tumor-HC、anti-tumor-LC、anti-CD3ScFv-Fc,3个基因,组装相对简单,表达量1-3g/L |
错配杂质数量及纯化难度 | 50kDa、150kDa×3、250kDa,5种dimer,纯化难度高 | 150kDa、100kDa,两种dimer,等电点差异大,纯化难度中等 |
Tumor affinity(cell binding) | (靶向MKN45 cell,胃癌)EC50=10nM ≈母抗体hPR1A3(0.5~66nM) | 为母抗体的2/3 |
CD3ε affinity(Biacore) | 100nM | 30~60nM |
CD3 Ab cross-reactivity | Cynomolgus monkey | NA |
临床进展 | I期:single agent (NCT02324257); combination withTecentriq(NCT02650713) | NA |
友芝友生物制药的YBODY平台下还有很多结构类似,针对不同靶点的双特异抗体在研发过程中,两个双特异抗体已进入国内临床申报阶段。在此也由衷地期望,这些中国制造的双抗体能够为全人类的健康贡献出自己的力量。
附:武汉友芝友生物制药有限公司研发管线
参考文献:
1. Roche presents the first Phase I efficacy andsafety data on CEA-TCB (CEA CD3 TCB), a novel T-cell bispecific antibodytargeting solid tumours, https://www.roche.com/investors/updates/inv-update-2017-05-18.html.
2.A Novel Carcinoembryonic Antigen T-Cell Bispecific Antibody (CEATCB) for the Treatment of Solid Tumors. Clin Cancer Res; 22(13)July 1, 2016.