近年來，雙特異性抗體（bsAbs）在生物制藥領(lǐng)域備受矚目，成為治療多種疾病的有力候選。相較于傳統(tǒng)單克隆抗體，bsAbs 能同時(shí)靶向兩個(gè)不同抗原，展現(xiàn)出更強(qiáng)大的治療潛力。然而，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，bsAbs 的設(shè)計(jì)和構(gòu)建面臨諸多挑戰(zhàn)。本文將詳細(xì)介紹 bsAbs 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵考慮因素，以及當(dāng)前最先進(jìn)的工程原理。
一、簡介
雙特異性抗體（bsAbs）作為一種新型治療分子，能夠同時(shí)作用于兩個(gè)不同靶點(diǎn)，為疾病治療提供了新思路。盡管 bsAbs 在自然界中極為罕見，但通過工程改造，其結(jié)合多功能性在癌癥、自身免疫性疾病和傳染病等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。目前，bsAbs 領(lǐng)域競爭激烈，但這也推動(dòng)了眾多創(chuàng)新工程的出現(xiàn)。
二、作用機(jī)制
bsAbs 的雙重結(jié)合活性使其作用機(jī)制比傳統(tǒng)單克隆抗體更為復(fù)雜。許多 bsAbs 的作用機(jī)制依賴于兩個(gè)結(jié)合事件之間的時(shí)空聯(lián)系，即兩種結(jié)合特異性必須以特定的物理排列方式參與。這種 bsAbs 被稱為專性 bsAbs。即使沒有強(qiáng)制性作用機(jī)制的 bsAbs，也通常表現(xiàn)出比親本抗體組合更優(yōu)異的效力，這主要?dú)w因于親和力效應(yīng)。此外，雙重靶向還能改善靶標(biāo)選擇性和定位，減少副作用，對(duì)于限制“在靶、脫腫瘤”效應(yīng)尤為重要。
圖 1 . bsAbs 的強(qiáng)制性作用機(jī)制。(A) 反式細(xì)胞橋接通過 bsAb 在不同細(xì)胞之間建立了物理連接。這種機(jī)制對(duì)于 T 細(xì)胞重定向 bsAbs 尤其重要，因?yàn)槲锢磉B接有助于靶向激活的 T 細(xì)胞的細(xì)胞毒性。(B)受體的 順式橋接導(dǎo)致激動(dòng)劑交聯(lián)和相關(guān)的受體信號(hào)激活。(C) 順式拮抗阻斷受體結(jié)合，從而阻止通過受體復(fù)合物進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)。(D)搭載 bsAbs 使用一種特異性靶向受體，該受體有助于跨屏障轉(zhuǎn)位到原本無法進(jìn)入的隔間，而第二種特異性則在此發(fā)揮其功能。閃電標(biāo)識(shí)表示由抗體結(jié)合介導(dǎo)的活動(dòng)。(E) BsAbs 可以發(fā)揮定位效應(yīng)。一個(gè)例子是激動(dòng)劑 bsAbs 還包含腫瘤靶向特異性，通過將激動(dòng)劑機(jī)制限制在腫瘤標(biāo)志物存在的位點(diǎn)來限制靶向、非腫瘤效應(yīng)。(F) BsAbs 通過準(zhǔn)確定位酶和底物充當(dāng)輔助因子模擬物。
bsAbs 的雙靶向活性可分為順式或反式。順式作用的 bsAbs 主要靶向同一細(xì)胞上的抗原，而反式作用的 bsAbs 與不同靶標(biāo)結(jié)合，形成物理連接。例如，雙特異性 T 細(xì)胞銜接器通過連接 T 細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn) T 細(xì)胞重定向，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。
三、Fc 的角色
Fc 區(qū)是所有天然抗體的重要組成部分，負(fù)責(zé)觸發(fā)宿主細(xì)胞反應(yīng)。通過 Fc 蛋白工程和糖工程，可以調(diào)節(jié) Fc 介導(dǎo)的效應(yīng)功能，如抗體依賴性細(xì)胞毒作用（ADCC）和抗體依賴性細(xì)胞吞噬作用（ADCP）。對(duì)于 bsAbs，F(xiàn)c 區(qū)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，可根據(jù)預(yù)期的藥物作用機(jī)制選擇是否保留 Fc 區(qū)或?qū)ζ溥M(jìn)行修飾。大多數(shù)臨床開發(fā)的 bsAb 含有 Fc 區(qū)，因?yàn)檫@有助于純化和延長半衰期。根據(jù)分子幾何結(jié)構(gòu)，含有 Fc 的 bsAb 可分為對(duì)稱或非對(duì)稱。
圖 2 . 根據(jù)分子結(jié)構(gòu)分類的最常見 bsAb 形式的示意圖。
（A）基于片段的 bsAb 是通過組合沒有 Fc 結(jié)構(gòu)域的小抗原結(jié)合片段形成的。構(gòu)建塊通常是 scFv 片段或 sdAb。（B）含對(duì)稱 Fc 的 bsAb 由一到兩條多肽鏈表達(dá)，通常通過將額外的抗原結(jié)合片段融合到 IgG 支架上來實(shí)現(xiàn)。（C）含非對(duì)稱 Fc 的 bsAb 由兩到四條多肽鏈組裝而成。非對(duì)稱 bsAb 需要采取措施避免鏈錯(cuò)配。示意圖中的小“旋鈕”和“孔”用于一般性地說明需要使用鏈轉(zhuǎn)向技術(shù)來確保 HC:HC 異二聚化和/或正確的HC:LC 配對(duì)的位置。
四、對(duì)稱雙特異性抗體
對(duì)稱 bsAbs 通常是 IgG 樣分子，具有額外的外源結(jié)合域，增加對(duì)第二抗原的特異性。這些 bsAbs 通常是四價(jià) 2 + 2 雙特異性抗體，但也可通過雙融合制成六價(jià) 2 + 4 bsAbs。對(duì)稱 bsAbs 的優(yōu)勢在于抗體組裝相對(duì)簡單，只需表達(dá)一兩條不同的多肽鏈，降低了抗體鏈錯(cuò)誤組裝的風(fēng)險(xiǎn)。然而，其價(jià)數(shù)靈活性受限，因?yàn)榭乖Y(jié)合域總是成對(duì)出現(xiàn)。
五、非對(duì)稱雙特異性抗體
非對(duì)稱 bsAbs 的分子幾何結(jié)構(gòu)使其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)更具挑戰(zhàn)性，主要由于不同抗體鏈的共表達(dá)易形成雜質(zhì)。盡管如此，非對(duì)稱 bsAbs 仍是進(jìn)入臨床開發(fā)的主要類型，因?yàn)槠渚o密遵循 IgG 的天然分子幾何結(jié)構(gòu)，有利于降低免疫原性風(fēng)險(xiǎn)。非對(duì)稱 bsAbs 允許價(jià)態(tài)具有高度靈活性，如形成單價(jià)特異性 (1 + 1)。
六、分子幾何構(gòu)形
bsAbs 的功能與其分子幾何形狀密切相關(guān)。分子幾何形狀不僅影響抗原結(jié)合域之間的空間位阻，還影響其在靶標(biāo)環(huán)境中的構(gòu)象。例如，T 細(xì)胞重定向 bsAbs 的設(shè)計(jì)需考慮免疫突觸的自然間距限制。此外，受體空間組織的重要性也促使人們對(duì)受體：抗體復(fù)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以揭示有效抗體結(jié)合的潛在機(jī)制。
七、可開發(fā)性考慮
成功的治療性 bsAbs 除了具備高效的抗原結(jié)合能力外，還必須具備良好的類藥物特性，如高表達(dá)、良好的生物物理穩(wěn)定性、低自交聯(lián)和聚集以及優(yōu)異的溶解性。這些特性通常在藥物開發(fā)過程的早期進(jìn)行篩選，以避免投資不太可能成功的抗體。然而，由于 bsAbs 的工程策略可能引入意想不到的缺陷，因此對(duì)其可開發(fā)性需給予額外關(guān)注。
八、結(jié)論
雙特異性抗體（bsAbs）作為一種極具潛力的治療方式，在多種醫(yī)療應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大前景。其成功關(guān)鍵在于高效的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，需在治療效力和物理化學(xué)性質(zhì)之間取得最佳平衡。通過深入理解 bsAbs 的工程策略和實(shí)際考慮，我們能夠更好地利用其治療潛力，為未來改進(jìn) bsAb 療法的研究和開發(fā)提供指導(dǎo)。
原文：A.V.Madsen,L.E.Pedersen, P.Kristensen, et al., Design and engineering of bispecific antibodies: insights and practical considerations. Front. Bioeng. Biotechnol.,2024.
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