纳米抗体药物研究最新进展

前言

纳米抗体(Nanobody，Nb)是1989年比利时科学家在骆驼科动物体内发现的天缺失轻链的重链抗体(Heavy-chain antibody，HcAb)可变区，分子量仅15kDa，是传统抗体分子量的1/10，也是目前已知分子质量最小的天然抗体。纳米抗体与传统抗体在结构上存在较大差异，表现出更高的亲和力与稳定性、可微生物表达、免疫原性低、水溶性好、组织穿透力强等特性(图1)。纳米抗体的优良性能打破了传统抗体因较大的体积和复杂的结构带来的应用桎梏，为抗体药更广泛的应用带来了契机。

图1 纳米抗体的特性与应用

已获批上市的纳米抗体药物

相比于研究火热的单抗药物，目前纳米抗体行业关注度较低，但在技术前瞻性、格局颠覆力上不断蓄能。2007年由Ablynx研发的首个纳米抗体进入临床试验；2018年全球首个纳米抗体Caplacizumab欧盟获批上市，2022年Ablynx开发的双特异性纳米抗体Ozoralizumab在日本获批上市走。纵观国内，康宁杰瑞在该赛道布局紧跟国际步伐，于2016年申报KN-035产品(PD-L1靶点，单链抗体FC融合)临床试验，并在2021年在中国获批上市(全球首个皮下注射的纳米抗体药物)(图2)；2022年传奇生物研发的首款纳米抗体CAR-T细胞获得FDA批准上市，成为中国首个进入美国市场的细胞产品。

图2 纳米抗体药物开发代表性历程

Ablynx作为纳米抗体药物研发的巨头，拥有40多个候选药物，应用于癌症、自身免疫病、呼吸系统疾病、血液系统疾病等多个不同领域。其研发的全球首个用于治疗“成年获得性血栓性血小板减少性紫癜(aTTP)”的纳米抗体Caplacizumab(图3)，已于2018年获欧盟批复上市。Caplacizumab作为一种抗vWF的人源化、仅包含二价可变结构域的免疫球蛋白片段, 能够靶向vWF的A1结构域，因为市场上并无治疗该疾病的药物，所以其在2009年获得孤儿药资格。Ablynx的另一款上市药物Ozoralizumab(图3)含有两个靶向TNF-α的纳米抗体和一个靶向人血清白蛋白(HSA)的纳米抗体，此款药物能够有效抑制肿瘤坏死因子受体与TNF-α的相互作用，IC50值为22.5 pM，且靶向HSA的纳米抗体的引入有效的延长了药物半衰期，单次给药后的平均半衰期达到了18.2天。康宁杰瑞自主研发的PD-L1纳米抗体Fc融合蛋白，于2016年申报KN-035产品(PD-L1靶点，单链抗体FC融合)临床试验，并在2021年在中国获批上市，这是全球第一个且目前唯一获批上市的皮下注射的纳米抗体药物。KN035(图3)是一种Fc融合的抗PD-L1纳米抗体，用于治疗既往标准治疗失败的微卫星不稳定(MSI-H)晚期结直肠癌、胃癌/错配修复功能缺陷(dMMR)的其他晚期实体瘤。这几款基于纳米抗体的药物(Caplacizumab、KN-035和Ozoralizumab)相继获批上市，将纳米抗体的研发推向新的高度。

图3 Caplacizumab、KN-035的晶体结构和Ozoralizumab的结构示意图

2022年2月28日，传奇生物和Janssen合作的CAR-T疗法-西达基奥仑赛(cilta-cel)获得批准，也成为首款获得FDA批准的国产CAR-T细胞疗法，用于治疗复发性/难治性多发性骨髓瘤。

正在临床中的纳米抗体药物

目前全球约有二十多种纳米抗体药物正在临床实验的不同阶段，治疗的疾病有软组织肉瘤、胆道癌、多发性骨髓瘤、非小细胞肺癌、B细胞淋巴瘤等肿瘤，也有类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病等自身免疫性疾病 以及病毒导致的腹泻，及呼吸道合胞病毒感染。下表整理了一些进入临床的基于纳米抗体的药物项目：

表一：正在临床中的纳米抗体药物

纳米抗体偶联小分子药物（NDC）

图4. 纳米抗体偶连药物（NDC）具有更深的组织穿透能力

注：m603:传统抗体，n501：纳米抗体

NDC(Nanobody drug conjugation)类药物也是一个非常有前景的领域，目前尚未有进入临床的项目，但是相关的研发工作正在如火如荼的进行中。例如，2022年4月，复旦大学的应天雷课题组及其合作团队研发了一种针对癌胚抗原5T4的高稳定性、强组织穿透性、高亲和力的全人源纳米抗体偶联药物。该项研究发现NDC相较于传统单抗ADC具有更好的组织穿透深度，能够更有效的在肿瘤中累积，且具备更高效的抗肿瘤活性。2021年9月，浙江大学陈枢青教授与潘利强教授团队合作发表了“多价双表位抗EGFR纳米抗体-药物偶联物，用于恶性肿瘤的靶向治疗。研究人员将两种靶向EGFR的纳米抗体串联，再与细胞毒素定点偶联，制备得到的NDC药物表现出了优秀的内吞效率和更好的递送能力，具有良好的应用前景。NDC类药物的主要短板是易被肾脏快速清除，半衰期短，其解决方法主要包括在纳米抗体上连接聚乙二醇，或者将两个或三个纳米抗体串联，此外，还可以采用融合白蛋白或融合Fc结构域的方法。

纳米抗体在抵抗新型冠状病毒中的应用

近几年，新冠疫情在全球范围内引起了广泛关注，攻克新冠病毒主要面临两大难题，一是新冠病毒不断变异，使得许多过去开发出的抗体难以用于中和新毒株；二是病毒的主要感染部位是呼吸道和肺部，但抗体主要存在于血液中，很难有效递送到病灶部位。面对这两点挑战，纳米抗体给出了全新的解题方式。纳米抗体分子量小，能够与新冠病毒的保守隐藏表位紧密结合，从而有效的避免免疫逃逸；针对呼吸系统的病毒感染，纳米抗体因较高的溶解性、稳定性和组织渗透性，可以通过吸入给药的方式，有效抵达肺部。例如，复旦大学基础医学院应天雷与吴艳玲课题组与生物医学研究院孙蕾课题组合作在Cell期刊上发表了一篇题为“Broad neutralization of SARS-CoV-2 variants by an inhalable bispecific single-domain antibody”的研究成果(图5)。该项研究发现了两种广谱性的全人源纳米抗体，可以分别和Omicron变体RBD上的两个高度保守区域结合，研究者将这两株纳米抗体串联，通过雾化吸入的方式治疗新冠病毒感染的hACE2人源化轻症和重症模型小鼠，小鼠肺部病理状态明显改善，治疗效果出色。

图5. 双抗bn03的结构及功能示意图

结语

目前，纳米抗体产业整体处于早期发展阶段。自2018年Caplacizumab成功上市以来，纳米抗体正在加速应用于治疗从病毒感染到癌症等多种疾病。纳米抗体仅有一个重链结构域，解决了传统抗体轻重链错配的难题；且纳米抗体稳定性高，水溶性好，能有效降低药物的免疫原性，且可适配多种给药方式；此外，纳米抗体生产成本低，批间差小，未来可期。国内药企若想在全球抗体药物市场占据一席之地，应积极关注并布局这一赛道。纳米抗体药物能否在不久的将来改变抗体疗法，为抗体药物市场带来颠覆性的改变，让我们拭目以待。

——以上文章转载自康体生命