带你入抗体药行业（1）——抗体药基础知识概要

以下文章来源于cpu随风而逝 ，作者CPU随风而逝

回忆起自己的入行经历，大三时学习《微生物学与免疫学》很基础的知识后就进入了公司，但也主要进行的CMC工作，主要偏向于工艺研究。随着工作经验的积累，同时也跳槽去了甲方接触了更前期的研发，对抗体药的开发有了一个更全局的认识。而后朋友希望向其介绍下抗体药，这才有了灵感，自我整理和回顾和巩固，也帮助刚入行的朋友了解抗体药的分类、结构和作用机理，特意做了一个PPT，根据自己的理解，帮大家梳理下。

此表格是大家在这个行业经常能听到的术语，我做了对比。比如多抗的概念，在不同的应用场景不同。若在描述克隆性问题，多抗则表示多克隆抗体；而在描述特异性（结合几个靶点）的时候，多抗相对于单抗表示单克隆多特异性抗体。其他的术语可参见备注。

抗体是相对于抗原而言，因而首先介绍下抗原。不仅是外来的有害物质可以成为抗原，自身物质也可以成为自身抗原，促使自身产生抗体进行杀伤，这也是自身免疫病的起因。 

抗原通过抗原提呈细胞（APC）提呈给辅助T细胞（Thelp）后分泌细胞因子，刺激B细胞增殖分化为浆细胞，从而分泌与特定抗原决定簇反应的球蛋白，即为抗体。Ig和Ab 通常可以互换，一般说Ig是化学结构概念，Ab是生物学概念。所有Ab都是Ig，但Ig并非都有抗体活性。另外它有两种形式，最常见的就是分泌型，即可溶型，也就是我们常说的IgA、IgG、IgE等，但其实也有膜型。

不同分类的Ig功能不同。如之前提及，自身免疫病某些原因是某些抗体分泌过多，导致自我攻击组织。如大家熟知的哮喘，是吸入一些过敏源后，浆细胞产生的IgE抗体指引下，肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒引发过敏反应，释放组胺、白三烯及其他炎症介质。因而在这个疾病中，过敏原无法避免的情况下，IgE是罪魁祸首。那科学家就把IgE当做目标抗原，制备得到了抗IgE的抗体，如奥马珠单抗就是首个获批上市针对IgE的抗体。

基于人源化程度，降低免疫原性，通过不断对恒定区改造，又可细分为鼠源抗体（全部鼠源），嵌合抗体（保留VH\VL，其他均为人源）、人源化抗体（仅保留CDR，其他均为人源）、全人源抗体（全部人源）。

针对抗体如何发挥功能，如其结构分区，发挥不同作用

1、分为Fab区，其与抗原结合，阻断配体与受体作用。

2、Fc区激活补体效应从而触发CDC\CDCC\CDCP、与Fc受体结合介导ADCC、ADCP，另外与FcRn结合可以延长半衰期。以ADCC为效应的利妥昔为例，淋巴瘤癌细胞上高表达CD20（此为膜蛋白），利妥昔 Fab端与CD20特异性结合，不仅阻断CD20与其配体结合后激活下游通路，同时利妥昔通过Fc端与NK细胞（自然杀伤细胞）表面的FcgRⅢ受体结合后，拉进NK细胞与肿瘤细胞举例，NK细胞释放穿孔素等杀伤肿瘤细胞，治疗疾病。

3、T细胞表面分抑制性受体（刹车，如PD-1、CTLA-4）以及激活型受体（油门、如CD3、4-1BB）。开发PD-1抗体，是阻断PD-1与肿瘤细胞上配体PD-L1结合，实现解除T细胞的抑制。而另一种，则是开发CD3的抗体，其与CD3结合后能激活下游信号通路，激活T细胞功能。

4、拉进T细胞和肿瘤细胞举例，如上市的双特异性抗体Blinatumomab一端特异性B淋巴瘤高表达抗原CD19，另一端结合T细胞的CD3，不仅是T细胞激动，同时拉进两种距离更好杀伤肿瘤。

这里主要想展示T细胞受体不仅分抑制型和激活型，同时T细胞亚类也略有不同，如Treg（调节性T细胞）则是免疫效应的刹车。之前阐述主要以肿瘤为准，是希望加强T细胞杀伤功能、减少抑制；但是若是针对自身免疫病，则作用目标是相反的。因而治疗疾病，需要根据机制来设计。

此展示了全程IgG抗体及其片段。

1、Fab，分子量减少，有更好的穿透性，如在治疗湿性黄斑变性患者方面，VEGF-a特异性Fab片段雷珠单抗比相应的全长单抗贝伐珠更有效，另一方面，没有了Fc区，更经济的表达系统（例如酵母）中生产，也在介导的功能，可减少CDC、ADCC等杀伤效应，并在体内预防Fc相关的不良反应。FDA已批准certolizumab-pegol（Cimzia®），一种聚乙二醇化和人源化的抗TNF-α Fab，用于治疗克罗恩病和类风湿性关节炎。

2、F（ab'）2，由两个通过铰链区连接在一起的Fab片段组成。由于尺寸较小，它们比单克隆抗体具有更好的渗透性。NMPA批准了Metuximab-（131碘[131I]美妥昔单抗注射液），一种放射性碘[131I]标记的抗CD147 F（ab'）2单抗，用于治疗肝癌。

3、scFv(单链抗体，仅含VH 和VL)，极小的分子量，更高的穿透力，如2019年FDA首次批准了Brolucizumab用于治疗与年龄相关的湿性黄斑变性（AMD）。另外更重要，scfv常用于组装双/多抗、也作为细胞治疗中用于改造T/NK细胞使其能识别肿瘤细胞的抗原。

另一种小分子片段则是纳米抗体，也叫单域抗体，目前在骆驼和鲨鱼类中发现，目前最小的识别抗原的单位，不含轻链，仅约15kD。VHH相比一般的VH，CDR1与CDR3之间多以一对二硫键，同时FR区的若干疏水氨基酸替换成了亲水氨基酸，使之更稳定、水溶性好。目前FDA和EMA批准的第一种VHH药物caplacizumab（Ablynx Inc），是一种用于治疗成人获得性血栓性血小板减少性紫癜的人源化抗VWF VHH。

第三部分是融合蛋白，短肽、VHH、细胞因子、受体等与包括但不限于HSA融合、PEG融合，Fc融合，从而延长半衰期。

1、度拉糖肽是GLP-1受体激动剂的短肽与Fc进行融合，可是实现一天一次变成1周一次。 

2、全球首个皮下给药的PD-L1抗体，恩沃里单抗也是单域抗体进行Fc融合，评价高稳定性和高水溶性，使其可以制成高浓度，实现30秒皮下给药。

3、中国首个获得世界卫生组织国际通用名的拥有全自主知识产权的生物I类新药——康柏西普则是截取了VEGFR-2的2、3、4结构域，与Fc融合，延长半衰期，较雷珠单抗（Fab）玻璃体内半衰期2.9天延长至4天（兔）

目前较为火热的双特异性抗体，则是可以同时识别两个抗原或者同一抗原的两个表位。

左图展示的是2016年Wec等在Science上报道了针对埃博拉病毒的双特异性抗体，分别针对GP1受体结合区（RBS）和未切割的GP蛋白保守表位，该双特异性抗体通过特洛伊木马方式，阻断埃博拉病毒进入细胞浆。而鸡尾酒法单抗混合的方法无法达到此效果。右图是Blinatunomab的作用机理。 双抗主要机理如下：

1、两个抗原结合位点可以结合重量细胞和免疫细胞，重新定向免疫细胞之肿瘤细胞，杀伤细胞 2、阻断两种不同的信号通路从而增强细胞杀伤毒性 3、与两种不同的表面细胞结合后，相对而言增加结合特异性、降低拓跋引起的副作用

上图展示了部分结构，按是否含有Fc可分为两大类。不同的结构各有优劣势，相比于单抗产生了更多的错配体、片段体，工艺和质量控制更为复杂。同时母本的亲和力配比情况以及双抗的结构情况都会影响最终的双抗的活性。

如图展示的百利药业的四抗结构。主要是通过IgG母核，分别在N端、C端链接三个靶点的scfv结构，使其实现四功能抗体。 

其功能模式的基架为PD-L1：免疫抑制解除；CD3、4-1BB：免疫激活剂；这三个靶点主要启动激活T细胞功能。EGFRvIII为表皮生长因子受体变体III神经胶质瘤中广泛表达的肿瘤特异性抗原，CD19 为白血病和B淋巴肿瘤特异性抗原。这两个则是起到特异性肿瘤靶向的目的。

至此，将抗体的分类、结构、功能简要进行了概述，希望对各位有帮助。另此为本人这几年的自我理解，若有偏差，烦请指正。 

根据此灵感，下一期会回顾下《带你入抗体药行业（2）——获得抗体终分子流程概要》，尽情期待。

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