【5.1.4】双特异性单克隆抗体(Bispecific monoclonal antibody,BsMAb, BsAb)

双特异性单克隆抗体(bispecific monoclonal antibody,BsMAb,BsAb)是可以同时结合两种不同类型抗原的人工蛋白质。 BsMabs可以以多种结构形式制造,并且目前已经探索了用于癌症免疫疗法和药物递送(drug delivery)的应用

一、结构类型和形成方式

bsMab有许多种形式,但两种主要类别是IgG样和非IgG样。 形成方法的主要类型是quadromas,化学缀合( chemical conjugation)和遗传重组,并且每种方法产生独特的形式

三种类型的双特异性抗体:三功能抗体(trifunctional antibody),化学连接的Fab(chemically linked Fab)和双特异性T细胞接合物(bi-specific T-cell engager)。 蓝色和黄色部分区分单独的单克隆抗体。

1.1 IgG-like

该形式保留了两个Fab臂和一个Fc区的传统单克隆抗体(mAb)结构,除了两个Fab位点结合不同的抗原。 最常见的类型称为三功能抗体(trifunctional antibody),因为它们在抗体上具有三个独特的结合位点:两个Fab区和Fc区。 每对重链和轻链都来自独特的mAb。 由两条重链制成的Fc区形成第三结合位点。 这些bsMab通常用quadroma或杂交杂交瘤方法制造

然而,quadroma方法依赖于随机机会形成可用的bsMabs,并且可能效率低下。 制造IgG样bsMabs的另一种方法称为“旋钮进入孔(knobs into holes)”,并依赖于从一个mAb引入重链中大氨基酸的突变,以及另一个mAb重链中的小氨基酸突变。 这允许目标重链(及其相应的轻链)更好地配合在一起,并使bsMab生产更可靠

用于制造IgG样bsMabs的“旋钮入孔knobs into holes)”方法显示在左侧,而描绘DVD-Ig格式的图表在右侧。 红点表示在重链中引入突变的可能位点。 蓝色和黄色对应于单独的单克隆抗体。

1.2 Non-IgG-like

还有其他bsMab完全缺乏Fc区。 这些包括化学连接的Fab,仅由Fab区组成,以及各种类型的二价和三价单链可变片段(scFv)。 还存在模拟两种抗体的可变结构域的融合蛋白,这些较新格式的最远发展是双特异性T细胞接合者(bi-specific T-cell engagers,BiTEs)

二、Mechanism of action

bsMab与其靶抗原的结合可导致多种效应。 该方法最广泛使用的应用是在癌症免疫疗法中,其中bsMab被工程化以同时结合细胞毒性细胞和靶标,如待破坏的肿瘤细胞。 Catumaxomab是批准用于治疗用途的首批三功能抗体之一,它将细胞毒性T细胞上的CD3和人腺癌上的EpCAM结合。 Fc区还与表达Fc受体的细胞结合,如巨噬细胞,天然杀伤细胞或树突细胞。 由于Fc区仍然完整,这允许bsMab在被Fc受体识别时触发共同的免疫应答,例如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性或补体依赖性细胞毒性。

在使用埃博拉病毒(Ebolavirus)疫苗时,一项研究表明,DVD-Ig抗体可用于防止病毒从内体中逃逸。 埃博拉病毒通过受体介导的内吞作用感染细胞。 研究人员开发了DVD-Igs,其中外部可变区与病毒外壳的表面糖蛋白结合并与病毒一起进入细胞。 这些外部区域在病毒内体中被切割,揭示内部可变区,然后内部可变区与内体中的病毒和内部受体结合。 阻断病毒和内体蛋白之间的相互作用可防止病毒从内体中逃逸并进一步感染

三、与传统单克隆抗体的优势

使用普通单克隆抗体的癌症免疫疗法不会激活T淋巴细胞,因为Fab区域已经用于结合肿瘤细胞,并且这种类型的细胞不具有Fc受体。 双特异性抗体也具有更高的细胞毒性潜力,并且与表达相对较弱的抗原结合。 有效剂量约为0.01 mg·m-2·d-1(每天每平方米体表面积毫克数),比普通抗体低几个数量级。对于非IgG样bsMabs,其体积较小 允许它们接触常规抗体通常无法获得的抗原。 在埃博拉疫苗的情况下,该方法允许抗体靶向通常不能通过传统单克隆抗体治疗获得的细胞内靶标

另外,靶向多于一个分子可用于规避平行途径的调节并避免对治疗的抗性。 结合或阻断通路中的多个靶标可有利于阻止疾病,因为大多数病症在整个身体中具有复杂的多面效应

四、存在的问题

IgG样抗体可以是免疫原性的,这意味着Fc区可以引起由Fc受体激活的细胞引起的有害的下游免疫应答。 bsMabs作为一个整体的治疗用途仍在很大程度上正在开发中,目前正在进行的许多临床试验正在确定bsMabs治疗的有效性和安全性

参考资料

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