單克隆抗體藥物綜述
日期：2022-12-09 10:22:00
1982年，全球第一個(gè)基因重組藥物Humulin（人胰島素）獲批上市。這是藥物獲取手段從化學(xué)合成或者中藥提取走向通過生物技術(shù)手段獲得的里程碑事件，同時(shí)標(biāo)志著生物藥物領(lǐng)域從此進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)代。1986年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)第一個(gè)治療性單克隆抗體藥物Orthoclone OKT3上市，拉開了單克隆抗體藥物發(fā)展的序幕。如今，生物制藥已走過30余年，隨著單克隆抗體的人源化程度提升，單抗藥物的療效得到了更好的發(fā)揮。截至目前，單抗藥物已被批準(zhǔn)治療多種疾病，成為了生物醫(yī)藥的重要組成部分。
1. 什么是單克隆抗體藥物？
單克隆抗體（monoclonal antibody）是指由單一B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的高度均一、僅針對(duì)某一特定抗原表位的抗體，通常采用雜交瘤（hybridoma）技術(shù)來制備。單抗藥物的主要思想是基于疾病相關(guān)靶點(diǎn)及其信號(hào)通路，通過對(duì)特定抗原的特異性來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定分子的靶向作用。可通過非共價(jià)作用與靶點(diǎn)發(fā)生可逆的、高親和性的結(jié)合，引起阻斷或激活作用進(jìn)而調(diào)控下游生物學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生藥效或/和副作用。單抗作為一種生物靶向藥物，具有特異性強(qiáng)、靶點(diǎn)選擇性高、毒副作用小等優(yōu)勢(shì)，已被成功用于治療腫瘤、自身免疫性疾病、眼科疾病、移植排斥反應(yīng)、罕見病等。
2. 單抗藥物的發(fā)展歷程
單抗藥物主要經(jīng)歷四代發(fā)展：
2.1 小鼠單克隆抗體
1890年，德國(guó)微生物學(xué)家貝靈發(fā)現(xiàn)白喉抗毒素（最早被發(fā)現(xiàn)的抗體）并因此獲得首屆諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)金，在此后漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，科學(xué)家們對(duì)抗體的了解越來越深入。1975 年，C．Milstein 和 G．Kohler 創(chuàng)立了雜交瘤技術(shù)，并制備了首個(gè)治療腎移植排斥反應(yīng)的鼠源化單克隆抗體（OTK3）（Ortholone），開創(chuàng)了人類利用雜交瘤技術(shù)制造單克隆抗體之先河，該藥于1986 年宣告上市。但由于鼠源單抗在進(jìn)入人體后會(huì)被免疫系統(tǒng)認(rèn)定為外源性蛋白，進(jìn)而產(chǎn)生人抗鼠抗體反應(yīng)，導(dǎo)致藥物療效降低，引起人體各種不良反應(yīng)，嚴(yán)重者甚至危及生命，這些臨床問題使抗體藥物的研發(fā)一度陷入低潮。
2.2 嵌合單克隆抗體
為了克服這種缺陷，科學(xué)家們開始嘗試以基因工程技術(shù)對(duì)鼠源性單克隆抗體進(jìn)行人源化處理。1984 年 Morrison 等人將鼠源單抗可變區(qū)與人源抗體恒定區(qū)拼接，成功構(gòu)建了第一代人-鼠“嵌合抗體”。這種嵌合抗體的人源程度可達(dá)60%，雖然能夠在一定程度上保持親本抗體的特異性和親和力, 但其鼠源可變區(qū)仍會(huì)使人體產(chǎn)生排斥反應(yīng)，干擾療效。
2.3 人源化單克隆抗體
于是在1986 年，第一個(gè)人源化單克隆抗體被成功構(gòu)建，又稱 CDR 移植抗體。這種人源化單抗由人類IgG框架組成，只有3個(gè)小鼠來源的互補(bǔ)決定區(qū)(complementarity determiningregion, CDR)，人源程度可達(dá)到90%以上。1998 年，全球第一個(gè)人源化單抗藥物帕利珠（Palivizumab）上市，同年明星單抗曲妥珠（Trastuzumab）上市，如今總數(shù)已達(dá)10余個(gè)。
2.4 全人源化單克隆抗體
但是，人類追求卓越的腳步從未停止。隨著對(duì)單抗藥物的深入研究，多種各具特色的抗體篩選技術(shù)相繼出現(xiàn)。其中，20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的噬菌體展示技術(shù)，為全人源抗體藥物的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。2002 年，全球第一個(gè)全人源化單抗“明星產(chǎn)品”--阿達(dá)木單抗（Adalimumab）在美上市，該藥主要用于治療自身免疫性疾病，已先后獲批超過17個(gè)不同的適應(yīng)癥，因?yàn)榀熜Ш桶踩员粡V泛認(rèn)可，目前已經(jīng)在全球90多個(gè)國(guó)家上市。
近年來，抗體藥物領(lǐng)域更是迎來了一系列的里程碑事件。抗體偶聯(lián)藥物（Antibody-drug conjugates, ADC）、雙特異性及多特異性抗體、抗體融合蛋白、小分子抗體等多種新型單克隆抗體“百花齊放”, 使單抗藥物具有更持久的生命力和更光明的發(fā)展前景。
3. 單克隆抗體藥物的市場(chǎng)前景
通過上文我們了解了單抗藥物的“前世今生”。從上世紀(jì)90年代初的默默無聞，到如今成為全球醫(yī)藥研發(fā)管線中倍受矚目的生物工程藥物，單抗藥物從技術(shù)改進(jìn)到靶點(diǎn)開發(fā)，從臨床研究到商業(yè)化策略，各個(gè)方面已日趨成熟。進(jìn)入21世紀(jì)后，全球生物醫(yī)藥跨入新時(shí)代，單抗藥物作為醫(yī)藥市場(chǎng)中發(fā)展最為迅猛的板塊，其增長(zhǎng)速度超過了化學(xué)藥物，可以說單抗藥物比其他任何類別的藥品都更能改變并推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和制藥業(yè)的布局和發(fā)展。
截至2021年底，F(xiàn)DA共批準(zhǔn)了93種治療性單克隆抗體產(chǎn)品，其中腫瘤為最主要的適應(yīng)癥，其次是肌肉骨骼疾病、皮膚和結(jié)締組織疾病、感染性疾病（包括COVID-19）以及血液和淋巴系統(tǒng)疾病等 [1]。Adalimumab作為全人源單抗的“領(lǐng)頭羊”，其適應(yīng)癥包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、潰瘍性結(jié)腸炎、銀屑病、幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎、化膿性汗腺炎、葡萄膜炎、克羅恩病等，多年來不斷創(chuàng)造藥物銷售的奇跡。自2012-2020年，Adalimumab一直雄居全球處方藥銷售額的榜首，被稱為“藥王”，2021年銷售額更是首次突破200億美元大關(guān)，是除輝瑞和BioNTech的COVID-19疫苗之外銷售額最高的藥品。
此外，將單克隆抗體導(dǎo)向GPCR（Gprotein-coupled receptor, GPCR）這類重要藥物靶點(diǎn)也是目前醫(yī)藥研發(fā)者們持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)，從全球研發(fā)管線中的項(xiàng)目總數(shù)和近十年中越來越多多的GPCR抗體成功進(jìn)入臨床開發(fā)階段得以證明。現(xiàn)已有超過170個(gè)有效的項(xiàng)目針對(duì)76個(gè)GPCR靶點(diǎn)，但是僅有2款批準(zhǔn)的GPCR靶向單克隆抗體。
4. 單抗藥物熱門研究靶點(diǎn)
藥物靶點(diǎn)是藥物與機(jī)體生物大分子結(jié)合的部位，能夠通過與特定藥物特異性結(jié)合來調(diào)節(jié)生理功能或者達(dá)到治療疾病的目的。下表羅列了單抗領(lǐng)域研發(fā)的熱門靶點(diǎn)。
5. 單抗藥物如何治療疾病？
在腫瘤與自身免疫性疾病治療方面, 單克隆抗體獲得的成功尤其令人矚目，那么它們是如何工作的呢？
單抗藥物的使用方式主要是單獨(dú)給病人注射，也可以與其他癌癥治療方法聯(lián)合使用。每個(gè)單抗藥物都有一種或多種作用方式，這取決于它所針對(duì)的抗原。 一些單抗能夠直接與癌細(xì)胞結(jié)合并將其殺死，因?yàn)樗鼈兡軌虬邢蚣?xì)胞中的特定受體，該作用過程被稱為靶向療法。比如，用于治療HER2陽性乳腺癌和胃癌的曲妥珠單抗，通過附著在癌細(xì)胞上的HER2受體上，抑制生長(zhǎng)因子與腫瘤細(xì)胞的相互作用，從而阻止癌細(xì)胞生長(zhǎng)并或使其在某些情況下完全退化。
其他單克隆抗體有助于改善免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞的反應(yīng)，這些藥物被稱為免疫療法。比如被用于治療多種癌癥，包括肺癌、腎癌、黑色素瘤、淋巴瘤和一些頭頸部癌的的納武利尤單抗（Nivolumab），靶向作用于PD-1受體。但這種免疫治療藥物使得免疫系統(tǒng)過于強(qiáng)大，導(dǎo)致其攻擊正常組織，可能引起嚴(yán)重的副作用，比如結(jié)腸或肺部的炎癥。為了控制這種免疫療法帶來的炎癥，可以給予其類固醇。如果類固醇不起作用，一些患者可能會(huì)接受另一種單克隆抗體來減輕炎癥。
6. 單抗藥物與疾病
6.1 風(fēng)濕病
系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種多發(fā)于青年女性的累及多臟器的自身免疫性炎癥性結(jié)締組織病，屬于風(fēng)濕性疾病。目前，SLE的確切性病因尚不清楚，大量研究顯示遺傳、內(nèi)分泌、感染、免疫異常和一些環(huán)境因素可能與本病的發(fā)病有關(guān)。Anifrolumab是一種與I型干擾素（IFN）受體結(jié)合的人免疫球蛋白Glk抗體，Richard Furie等人 [2]的研究結(jié)果顯示，Anifrolumab可通過阻斷I型IFN的生物活性抑制其信號(hào)傳導(dǎo)，降低SLE患者的年化復(fù)發(fā)率、延長(zhǎng)首次復(fù)發(fā)時(shí)間、減少?gòu)?fù)發(fā)次數(shù)。2021年8月2日，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了阿斯利康開發(fā)的 Anifrolumab 單抗， 用于治療接受過標(biāo)準(zhǔn)治療的中度至重度系統(tǒng)性紅斑狼瘡成人患者 。
6.2 COVID-19
人體免疫系統(tǒng)的細(xì)胞因子風(fēng)暴(cytokine storm)被認(rèn)為是導(dǎo)致新冠患者急性呼吸衰竭甚至死亡的原因之一。細(xì)胞因子風(fēng)暴是指機(jī)體感染微生物后引起體液中多種細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IFN-α、IFN-β、MCP-1等迅速大量產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此，使用阻斷主要細(xì)胞因子風(fēng)暴介質(zhì)的單克隆抗體可以改善COVID-19患者的病程 [3]。Anakinra是一種重組IL-1受體拮抗劑（IL1RA），目前已被推薦用于治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。2022年11月11日，瑞典Orphan Biovitrum AB公司旗下的Sobi North America公司宣布，F(xiàn)DA已發(fā)布 Kineret（Anakinra）注射液的緊急使用授權(quán) (EUA)，允許其用于治療高風(fēng)險(xiǎn)的住院COVID-19患者。這類患者包括需要輔助供氧的肺炎患者以及有可能進(jìn)展至嚴(yán)重呼吸衰竭的患者。此前，已有臨床研究表明，Anakinra可減輕COVID-19患者的炎癥 [4]。
6.3 哮喘
過敏性哮喘是支氣管哮喘中的重要類型，占支氣管哮喘的60%~80%，其主要特征表現(xiàn)為血清IgE水平和特異性IgE水平的增高。B淋巴細(xì)胞生成的IgE能激活肥大細(xì)胞高親和性受體（FcεR I）和其他炎癥細(xì)胞低親和力受體（FcεR I、CD23）導(dǎo)致炎性介質(zhì)釋放，引起過敏。奧馬珠單抗（Omalizumab）可以與IgE結(jié)合，從而阻斷肥大細(xì)胞中的IgE與FcεR I結(jié)合進(jìn)而阻止其被過敏原活化。Omalizumab是全球首個(gè)批準(zhǔn)治療中至重度過敏性哮喘的靶向治療藥物，于2003年首次在全球上市，已在96個(gè)國(guó)家獲得批準(zhǔn)。
6.4 移植排斥反應(yīng)
移植排斥反應(yīng)（transplant rejection）是指免疫系統(tǒng)將外來的組織或器官等移植物視作一種“異己成分”對(duì)其產(chǎn)生攻擊、破壞和清除行為。利妥昔單抗（Rituximab）作為抗CD20的單克隆抗體，可有效消耗B淋巴細(xì)胞，以治療各類自身免疫性疾病；在移植患者中應(yīng)用，可有效降低抗人白細(xì)胞抗原和抗ABO抗體。已有研究表明，Rituximab可以改善腎移植后嚴(yán)重的激素抵抗以及抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng) [5]。
6.5 尼帕病毒
尼帕病毒（Nipah virus disease, NiV）是一種新型人畜共患病毒，屬于副粘病毒科，能引起廣泛的血管炎，感染者有發(fā)熱、嚴(yán)重頭痛、腦膜炎等癥狀，給人及動(dòng)物帶來嚴(yán)重危害。目前還沒有批準(zhǔn)的用于人類的疫苗或治療方法，抗體類藥物也僅有一株單克隆抗體m102.4進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)。m102.4是一種交叉反應(yīng)、中和性人源化單克隆抗體，可以識(shí)別并阻斷在G糖蛋白上的ephrin受體結(jié)合位點(diǎn)。m102.4已被證實(shí)可以治療雪貂和非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的尼帕病毒感染 [6]。
6.6 血脂異常
血脂異常是動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病（ASCVD）的重要、可改變的危險(xiǎn)因素。長(zhǎng)期以來，高脂血癥或血脂異常一直是人們關(guān)注的健康問題，各種指南都強(qiáng)調(diào)控制血脂水平以預(yù)防心臟病的重要性。盡管他汀類藥物已被發(fā)現(xiàn)治療低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）非常有效，但仍有40%的患者存在殘余的心血管風(fēng)險(xiǎn)。依洛尤單抗（Evolocumab）是一種PCSK9 抑制劑，被證實(shí)在降低LDL-C和其他脂質(zhì)參數(shù)方面非常有效，并且明顯增加心血管獲益，副作用少 [7]。
6.7 癌癥
靶向抗體藥定義了“腫瘤療法”的新概念，涉及了腫瘤相關(guān)的多種信號(hào)通路和靶點(diǎn)。例如在實(shí)體瘤的治療中，單抗藥物最常見的作用靶點(diǎn)包括：程序性死亡蛋白1/程序性死亡蛋白配體（PD-1/PD-L1）、人表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等。
免疫療法是單抗藥物攻克腫瘤細(xì)胞的重要作用機(jī)制之一，是指在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，通過抑制高表達(dá)的免疫檢查點(diǎn)分子來增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，恢復(fù)T細(xì)胞的識(shí)別能力，從而清除或減緩腫瘤的發(fā)展進(jìn)程。其中風(fēng)頭正勁的PD-1/PD-L1抑制劑是近年來腫瘤免疫療法研究的熱點(diǎn)。迄今為止已有多個(gè)PD-1/PD-L1抗體藥上市，如納武單抗（Nivolumab）和派姆單抗（Pembrolizumab），主要用于黑素瘤和非小細(xì)胞肺癌的治療，對(duì)腎細(xì)胞癌、膀胱癌、霍奇金淋巴瘤等的療效還在大規(guī)模臨床試驗(yàn)中。其他PD-L1抑制劑如阿維魯單抗（Avelumab）、度伐單抗（Durvalumab）和阿替珠單抗（Atezolizumab）等，已被批準(zhǔn)用于治療尿道上皮癌。需要了解更多有關(guān)PD-1、PD-L1的信息可以點(diǎn)擊 http://www.tzmingka.cn/research-hotspots/12768.html。
參考文獻(xiàn)：
[1] Kinch M S, Kraft Z, Schwartz T. Monoclonal antibodies: trends in therapeutic success and commercial focus[J]. Drug discovery today, 2022.
[2] Furie R, Morand E F, Askanase A D, et al. Anifrolumab reduces flare rates in patients with moderate to severe systemic lupus erythematosus[J]. Lupus, 2021, 30(8).
[3] Kirillova A, Lado A, Blatt N. Application of Monoclonal Antibody Drugs in Treatment of COVID-19: a Review[J]. BioNanoScience, 2022.
[4] Giulio C, Giacomo D L, Corrado C, et al. Interleukin-1 blockade with high-dose anakinra in patients with COVID-19, acute respiratory distress syndrome, and hyperinflammation: a retrospective cohort study[J]. The Lancet Rheumatology, 2020, 2(6).
[5] Becker Y T, Becker B N, Pirsch J D, et al. Rituximab as Treatment for Refractory Kidney Transplant Rejection[J]. American Journal of Transplantation, 2015, 4(6):996-1001.
[6] Mire C E , Yee-Peng C , Viktoriya B , et al. A Cross-Reactive Humanized Monoclonal Antibody Targeting Fusion Glycoprotein Function Protects Ferrets Against Lethal Nipah Virus and Hendra Vi rus Infection[J]. The Journal of Infectious Diseases(Supplement_4):Supplement_4.
[7] Alhajri L, Alhadhrami A, Almheiri S, et al. The efficacy of evolocumab in the management of hyperlipidemia: a systematic review[J]. Ther Adv Cardiovasc Dis, 2017, 11(5):155-169.
