發(fā)布日期：2017-09-06
引言
2017年5月初，阿斯利康公司宣布與德國Pieris制藥達成呼吸領(lǐng)域項目合作，阿斯利康使用后者的專有Anticalin平臺開發(fā)吸入藥物治療哮喘，阿斯利康將支付首付款和近期里程碑付款總計5750萬美元，Pieris將獲得總計里程碑和最終商業(yè)化付款可達21億美元，包括銷售分成?；趨f(xié)議，Pieris將在2017年推進其臨床前項目PRS-060進入I期臨床，該項目是靶向IL4Ra的哮喘候選藥物。
2017年6月，總部位于英國劍橋的生物制藥公司Bicycle Therapeutics宣布獲得諸多重量級投資者總額5200萬美金的B輪融資，用于繼續(xù)開展雙環(huán)肽類藥物針對不同類型癌癥的臨床研究。
類抗體支架蛋白簡介
自上世紀80年代起，抗體藥物逐漸成為生物制藥產(chǎn)業(yè)增長最快的領(lǐng)域。從1986年首個抗體藥開始，截至2017年上半年，F(xiàn)DA共批準了70個抗體藥，其中2017年至今就有8個抗體藥物獲批上市?？贵w藥市場在30年間急速增長至870億美元。抗體藥物的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高度特異性、多樣化以及靶向?qū)Ｒ坏确矫?，然而隨著基礎(chǔ)研究與臨床實踐的不斷深入，其天然局限性也越發(fā)明顯，表現(xiàn)在以下幾個方面：
①抗體體積較大，對組織、實體瘤等穿透性較差；
②抗原結(jié)合部位，即Fv區(qū)域如果較小，往往會導(dǎo)致輕重鏈的結(jié)合不穩(wěn)定，同時也使得重組表達步驟過于困難，制約了其應(yīng)用范圍；
③Fv區(qū)域由輕重鏈的六個抗體可變區(qū)組成，在制備全合成抗體庫時，往往無法同時變化六個可變區(qū)，其結(jié)構(gòu)多樣性受到限制；
④糖基化的抗體藥物需要在昂貴的真核細胞株內(nèi)培養(yǎng)，其優(yōu)化和發(fā)酵過程漫長；
⑤現(xiàn)有的知識產(chǎn)權(quán)法律法規(guī)，對抗體藥物進行了過度保護，限制了非專利人或?qū)嶓w對同類抗體的進一步開發(fā)。
基于上述種種不足，尋找類抗體支架蛋白藥物(antibody-like scaffold drug)或非抗體支架蛋白藥物(non-antibody scaffold drug)逐漸成為新的基礎(chǔ)研究熱點和技術(shù)創(chuàng)新點。理想的非抗體大支架蛋白一般具有較小的體積(20-200殘基，一般抗體殘基數(shù)超過1500)，致密且熱穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，以及可變的表面區(qū)域。在過去的十幾年里，已有接近50種非抗體生物大分子支架被發(fā)現(xiàn)，并被證明可以通過加工獲得與天然不同的生物活性，如下表所示。
類抗體支架藥物研發(fā)現(xiàn)狀
類抗體支架蛋白的應(yīng)用前景廣闊，既可以在基礎(chǔ)研究中發(fā)揮重大作用，又能應(yīng)用于臨床診斷與治療。與傳統(tǒng)的抗體藥物相比，它具有很多明顯的優(yōu)勢，包括低成本、胞內(nèi)高穩(wěn)定性、弱免疫效應(yīng)以及口服吸收等重要性質(zhì)，已成為藥物研發(fā)的熱點領(lǐng)域之一。目前該類藥物研發(fā)管線前進較為緩慢，但不乏亮點；其中向臨床研究推進較快的幾類分子結(jié)構(gòu)及具體藥物信息如下表所示。
Kunitz domain
蛋白分子所包含的抑制蛋白降解酶功能的活性結(jié)構(gòu)域，或者說蛋白酶抑制劑，通常由50-60個氨基酸構(gòu)成富含二硫鍵的α-β折疊結(jié)構(gòu)域，分子量約6kDa。常見的Kunitz類型蛋白酶抑制劑有aprotinin (bovine pancreatic trypsin inhibitor，BPTI)，阿爾茨海默病淀粉樣蛋白前體(APP)及TFPI (tissue factor pathway inhibitor)。
迄今為止，僅有一種類抗體支架藥物Kalbitor獲得批準上市，歸屬于Kunitz結(jié)構(gòu)域類別。Ecallantide由Dyax公司(2015年被Shire公司收購)研發(fā)，于2009年11月27日獲得美國FDA批準上市，商品名為Kalbitor。Ecallantide是一種血漿激肽釋放酶抑制劑，與血漿激肽釋放酶結(jié)合并阻斷其結(jié)合位點，從而抑制HMW激肽原向緩激肽的轉(zhuǎn)化。該藥用于治療12歲及以上患者遺傳性血管性水腫。Kalbitor是一種皮下注射液，每瓶含10mg/mL ecallantide，推薦劑量為每次30mg，分三次注射。
Adnectin
一類新型的類抗體藥物家族，設(shè)計原初來源于10Fn3 (the 10th fibronectin type III domain)。Adnectin成員與抗體可變結(jié)構(gòu)域類似，都是由β-sheet構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)與不同的Loop區(qū)所組成，但相比于抗體其序列有所改變，并且只有一個較小的不含二硫鍵的單獨結(jié)構(gòu)域。由此，Adnectin同靶點結(jié)合的緊密度及特異性與抗體相當，但更容易進行基因工程改造以及采用細菌表達系統(tǒng)進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。通過mRNA展示、噬菌體展示及酵母展示等體外進化的方式篩選得到的Adnectin分子，同生物大分子靶點的解離常數(shù)可低至納摩乃至皮摩。
BMS-962476為BMS原研，是PCSK9的Adnectin類抑制劑，可作用另一種非抗體途徑。BMS-962476分子量約為11.3kDa，由103個氨基酸殘基組成并偶聯(lián)至PEG分子上。第一個PCSK9的Adnectin類抑制劑的研究顯示，它可迅速降低血漿中PCSK9和LDL-C的水平，且Adnectin介導(dǎo)的抑制有很好的耐受性。目前該藥物針對高膽固醇血癥及動脈粥樣硬化的治療正處于一期臨床研究中。
Angiocept
又名Pegdinetanib，由94個氨基酸殘基構(gòu)成；其中93位上的Cys通過化學(xué)修飾方式攜帶有兩個PEG分子，從而使其整體分子量約為40kDa。該藥物主要作用機制為VEGFR-2的選擇性抑制劑，用于組織腫瘤新生血管的產(chǎn)生。2007年10月，該藥物開展針對膠質(zhì)母細胞瘤的二期臨床研究；2012年8月，該藥物開展了針對非小細胞肺癌及結(jié)直腸癌的二期臨床研究。
BMS-986089
該藥是百時美施貴寶開發(fā)的一種靶向于肌生成抑制蛋白的全人源Adnectin (Monobody)，目前處于臨床2/3期研究階段，用于治療杜氏肌肉營養(yǎng)不良癥。2017年4月，在與羅氏制藥的交易中，百時美施貴寶將BMS-986089以1.7億美元預(yù)付款，2.05億美元里程碑金的價格授予羅氏制藥。
Affibodies
該藥是一類新的由58個氨基酸殘基組成、相對分子質(zhì)量約為6.5kDa的親和性配體，結(jié)構(gòu)中含有3個α-螺旋，其功能類似于抗體卻又有著一些抗體所不具備的性質(zhì)，如相對分子質(zhì)量小、折疊速率快、選擇性和親和力高，以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可耐受化學(xué)修飾等，因此被稱為"人工抗體"。Affibody分子最初是由葡萄球菌蛋白A的免疫球蛋白結(jié)合區(qū)域B段衍化而來，為了提高其化學(xué)穩(wěn)定性，將B段第29位的甘氨酸突變?yōu)楸彼幔⑹蛊涑蔀楫斍皥蟮赖木哂凶羁斓牡鞍渍郫B速率蛋白之一。近年來affibody分子在生物科學(xué)的許多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如影像診斷、治療學(xué)以及藥物載體等方面。
Affibodies體積較小，從而可以快速穿透進腫瘤細胞并同靶點蛋白相結(jié)合，這使得他們成為癌癥影像診斷領(lǐng)域的理想選擇。目前該公司正在研發(fā)測試兩類Affibodies類分子用于腫瘤診斷，分別是ABY-25，靶向于HER2蛋白用于乳腺癌的診斷，將在2017年秋季進入三期臨床階段；另一種分子靶向于腦部腫瘤組織的EGFR，用于幫助外科醫(yī)生確定腫瘤組織的邊界。另外，Affibody公司正將研發(fā)重點轉(zhuǎn)向其他治療方面的應(yīng)用，如針對銀屑病、阿爾茨海默病及自體免疫性疾病的藥物等。用于銀屑病治療研究的藥物ABY-035將在今年秋季開始臨床二期試驗。
Anticalin
該技術(shù)平臺由德國的制藥公司Pieris Pharmaceutical獨家持有。Anticalin蛋白來源于人類的載脂蛋白，通過基因工程改造后可以通過各類抗原相結(jié)合，包括蛋白質(zhì)分子及一些小分子化合物。這類蛋白結(jié)構(gòu)上不同于抗體分子，整體大小只有約180個氨基酸，分子量約為20kDa，但卻具有與單克隆抗體類似的性質(zhì)，因而也被稱為抗體模擬物。相比于抗體類藥物，Anticalin分子具有更好的組織穿透性，并且在高達70℃溫度下仍具有較好的穩(wěn)定性。
目前Pieris公司有三款藥物產(chǎn)品推進較為迅速。Angiocal，研發(fā)代碼PRS-050，靶向于VEGF-A，目前正處在針對實體瘤患者開展的一期臨床試驗中；PRS-080靶向于Hepcidin用于治療貧血癥，目前處于臨床1/2期研究中；而PRS-060則是Pieris同AstraZeneca合作開展研究，靶向于IL-4Rα分子用于治療哮喘，相關(guān)臨床研究將在2017年開展。
Bicyclic peptide
最小的類抗體蛋白分子家族，由9-15個氨基酸殘基組成，分子量約為2kDa。經(jīng)過分子設(shè)計及改造，該類分子通常能夠快速高效的將腫瘤殺傷毒性藥物精確的運輸至目標位置。相比于傳統(tǒng)藥物需要延長體內(nèi)的半衰期，Bicycle Therapeutics公司的Greg Winter表示，他們正致力于改造類抗體分子，使其能夠輸送大劑量的藥物，同時能夠快速的從機體內(nèi)被清除掉；從而達到在短期內(nèi)較高的組織內(nèi)藥物濃度，實現(xiàn)對腫瘤細胞的殺傷過程。BT1718是Bicycle Therapeutics開發(fā)的雙環(huán)肽-藥物偶聯(lián)分子，目前已經(jīng)完成GLP毒理學(xué)研究，即將在2017年同英國癌癥研究中心聯(lián)合開展臨床研究工作，用于治療包括三陰性乳腺癌及非小細胞肺癌在內(nèi)的實體瘤患者。
DARPins
全稱為designed ankyrin repeat proteins，是一類基因工程改造的抗體模擬蛋白，通常分子量約為12-18kDa，對靶蛋白具有較高的特異性及結(jié)合能力。DARPins技術(shù)平臺由Molecular Partners公司開發(fā)，該公司目前多項該類別藥物處于不同的研發(fā)階段。
Molecular Partners公司的Abicipar pegol目前正處于3期臨床階段用以治療黃斑變性。DARPins具有非常高的柔性，可被設(shè)計改造用來結(jié)合幾乎任意的靶點蛋白。該分子大小只相當于抗體片段的某一條單鏈，并且成本較低，可采用大腸桿菌而不是哺乳動物細胞來進行生產(chǎn)。該藥物是一種VEGF的拮抗劑，用來減少視網(wǎng)膜后血管的滲漏。通過偶聯(lián)PEG進行修飾，藥物分子在眼球內(nèi)的維持期可達兩周，從而極大降低患者的用藥頻率。2011年，Molecular Partners將Abicipar的研發(fā)授權(quán)給Allergan，并由后開推進藥物的臨床研究，而其自身則專注于腫瘤治療領(lǐng)域。目前該公司的MP-0250正處于二期臨床研究中，可阻斷VEGF及HGF依賴性的腫瘤逃逸過程，從而幫助對化療藥物產(chǎn)生抗性的腫瘤細胞重新恢復(fù)藥物敏感性。
Fynomer
來源于人類Fyn蛋白的SH3結(jié)構(gòu)域，由Covagen研發(fā)，后于2014年授權(quán)給Janssen進行后續(xù)開發(fā)。同其他類抗體分子一樣，fynomer同樣是小分子蛋白，但其自身并不是以藥物形式發(fā)揮作用，而是同完整抗體分子形成融合蛋白，從而使得復(fù)合體可以同時結(jié)合兩種不同靶點。
雙特異性的FynomAbs復(fù)合體通過優(yōu)化后具有多項用途，如可以將兩類細胞拉近到一起，比如腫瘤細胞及殺傷T細胞；或者在同一細胞內(nèi)偶聯(lián)兩個不同的分子，從而改變細胞的免疫反應(yīng)過程。Fynomer類藥物COVA322是一種靶向于白細胞介素-17A和腫瘤壞死因子TNF的雙特異性抗體，曾開展臨床試驗用于治療銀屑病，但在一期臨床后該項目因安全性考慮被終止。盡管如此，Covagen仍堅信該技術(shù)平臺并不存在安全性隱患，并繼續(xù)致力于其他Fynomer類藥物的研發(fā)。
縮略詞表
DARPins：designed ankyrin repeat proteins
HER2：human epidermal growth factor receptor type 2
HGF：hepatocyte growth factor
IL-17A：interleukin-17A
IL-4Rα：interleukin-4 receptor alpha
MT1-MMP: membrane type 1 matrix metalloproteinase
PCSK9：proprotein convertase subtilisin kexin 9
PET：positron emission tomography
VEGF：vascular endothelial growth factor
VEGFR2：vascular endothelial growth factor receptor 2
參考文獻
1.Next-generation antibodies.Nature Reviews Drug Discovery 13，413–414 (2014) doi:10.1038/nrd4255
2.Selected antibody-like scaffolds in development. Nature Biotechnology 35，602 (2017). doi:10.1038/nbt0717-602
3.Therapeutic advances in rheumatology with the use of recombinant proteins. Nature Reviews Rheumatology 4，605-614 (November 2008) | doi:10.1038/ncprheum0909
4.Challenges and opportunities for non-antibody scaffold drugs. Drug Discovery Today，2015，20 (10):1271-1283
5.Adnectins:engineered target-binding protein therapeutics.Protein Eng Des Sel. 2011 Jan；24 (1-2):3-9. doi: 10.1093/protein/gzq097
6.http://www.pieris.com/anticalin-technology/overview
7.https://en.wikipedia.org/wiki/Anticalin
8.http://covagen.com/science/fynomab/
來源：藥渡（微信號 Pharmacodia）
