欢迎访问医疗资讯网!
手机版

主页 > 医学前沿 > 内容

基因泰克在抗体发现上的转型

发布时间:2020-02-18   来源:药渡

之前砖家说到,抗体发现主要有两条路线:体内和体外。但经过二十多年的发展,基于体外展示技术和合成抗体文库的体外抗体发现撞了成药性这个墙。最近七、八年整个领域都在反思到底问题出在哪里,到底该怎么寻求突破?在对全合成抗体的成药性的质疑声越来越强的时候,业内大佬们也在抓紧时间布局。如果您有心,您会注意到最近四五年基因泰克在抗体发现上全面转向了基于单细胞技术的体内抗体发现。KD Wittrup的Adimab公司(信达的技术平台从Adimab公司引进)选择在技术上继续优化全合成抗体文库(Xu Y et al, 2013 PEDS; US20190203305A1;KellyRL et al, 2018 JMB)和来解决成药性的早期预测(Jain T et al, 2017 PNAS;Lu X et al, 2019 mAbs)。

花开两朵,各表一枝。今天只谈基因泰克在抗体发现上的转型。如果您了解基因泰克的历史,就会知道从大约2000年到2010年基因泰克在体外展示技术平台的投入巨大,代表人物是德夫西度(Sachdev Sidhu)。在噬菌体展示和全合成抗体文库上的投入以德夫西度2008年的离职结束。巧合的是,另一个基因泰克的传奇人物保罗卡特(Paul Carter)在德夫西度加入基因泰克抗体工程部门后离职,然后又在2010年返回基因泰克重新执掌抗体工程部门。这其中发生了什么?

让我们来看一篇文章(Hotzel I et al, 2013 mAbs),这篇文章是保罗卡特和鲍勃凯利(Robert Kelley)一起发表的。保罗和鲍勃都是基因泰克的早期员工,不同的是保罗选择了外出流放十年而鲍勃在过去三十年一直坚守在基因泰克的抗体工程部门。保罗卡特重回基因泰克执掌抗体工程部门以后,看这俩老哥们做的第一件事是什么。这篇文章要解决的问题只有一个,那就是噬菌体展示出来的抗体在药物动力学(Pharmacokinetics)上是不是比人源化抗体差?我想保罗卡特回归以后,面临德夫西度留下来的烂摊子,夜里睡不着觉。一方面要解决新药研发效率的问题,另一方面要理顺技术路线(拨乱反正)。基因泰克在上世纪九十年代的抗体工程非常卓有成效,上市了美罗华(Rituxan)、曲妥珠(Herceptin)等抗体药。但从2000年开始大量投入基于噬菌体展示技术的高通量筛选以后,新药产出效率却大大下降。何去何从(如何力挽狂澜)?是保罗卡特回归以后面临的首要问题。讲清楚了这篇文章的背景,让我们来看一个数据。

Fig. 1 52个抗体药物及在研抗体在食蟹猴中清除速率的回溯性研究(Hotzel I et al, 2013 mAbs)

这个图的Y轴是单抗药在食蟹猴体内的清除速率(mL/day/kg),数值越大则药物动力学越差。X轴是52个已经上市或者是在研的抗体药物,包括大家耳熟能详的贝伐珠单抗、美罗华单抗、曲妥珠单抗、奥马珠单抗和帕妥珠单抗。

从图上我们可以看到,在清除速率小于10 mL/day/kg的时候,药物动力学非常不错。所以,在食蟹猴体内的清除速率10mL/day/kg(图中蓝色虚线)可以做为一个药物动力学好坏的分界值。从噬菌体展示来的抗体在食蟹猴体内的清除速率的中位值是9.0 mL/day/kg,人源化抗体在食蟹猴体内的清除速率的中位值是6.5mL/day/kg,作者说的很清楚,统计学上没有显著差异(p=0.28)。但是作者没有告诉你的是,从噬菌体展示来的抗体和人源化抗体如果单独和全人抗体比较的话,是不是有统计学上的显著差异?这个比较没有做,很有可能是因为全人抗体的数据比较少,所以,做统计学上的比较从科学上来讲不严谨。但从有限的全人抗体数据来看,全人抗体在食蟹猴体内的清除速率的中位值大概是3.1 mL/day/kg,大家可以自行做个比较判断(Fig 2a)。虽然保罗卡特和鲍勃ž凯利在文章中没有特意去比较全人抗体和其它抗体在药物动力学上的差异,我想他们肯定被这个发现所震惊。因为基因泰克在2013年以后在抗体发现技术路线上的布局充分说明了这一点。从2013年开始,基因泰克开始摒弃基于噬菌体展示的全合成抗体发现,并且大力投入基于单细胞抗体发现技术的体内抗体发现。如果单从影响因子来论的话,这篇文章在学术界的影响力不大。但是,对基因泰克的抗体工程/发现却是承前启后的,因为它回溯总结了过去二十年的成败,为将来二十年指引了方向。让我们来看看下一个五年基因泰克在新药产出率上是不是有显著改观。

Fig. 2. 抗体人源化以及亲和力工程改造对药物动力学的影响(2B选自Hotzel I et al, 2013 mAbs)

上面讲的食蟹猴体内的清除速率数据,肯定有同学会说,药物动力学是个很复杂的东西,不仅仅牵扯到抗体,也牵扯到机体/病人本身的很多因素。从纯粹药物动力学的角度,你上面的解释不严谨呀,因为变量有很多,比如FcRn和靶点蛋白的体内分布等等(Ryman JT et al, 2017 Syst. Pharmacolo.),你都忽略了。这个批评的很对,砖家和保罗ž卡特是吃一碗饭的,所以很赞同他的抗体发现理念,那就是在抗体发现的早期来解决成药性问题。在这个理念下,这篇文章更专注于不同抗体的多变区对药物动力学的影响。因为这是一篇工业界的文章,而且是回溯性研究,在某些方面肯定不够严谨,但对于商业决策来说,足够高大上了。

这篇文章还有一个非常有意思的数据,对砖家的触动很大。保罗ž卡特和鲍勃ž凯利选用了一个抗体(抗体47)来说明抗体工程化改造对体内药物动力学的影响。只用一个抗体,把变量局限于抗体多变区的序列,就更容易来做出结论。抗体47是基因泰克早期发现的一个抗人成纤维生长因子的抗体,这个抗体是经小鼠免疫得到的,在早期研发阶段,基因泰克的抗体工程团队备受折磨(Bumbaca D et al, 2011 mAbs),在这里就不多说了。

请看图Fig. 2B,抗体47c相对于原生抗体序列来说只除去了一个潜在的糖基化位点,在食蟹猴体内的清除速率是4.2 mL/day/kg (n=4)。抗体47b是在47c的基础上又做了亲和力优化,在食蟹猴体内的清除速率分别是9.3和8.2 mL/day/kg (n=2)。抗体47是在47c的基础上做了亲和力优化和化学稳定性优化,在食蟹猴体内的清除速率是20.4 mL/day/kg (n=4)。这个数据充分说明了一个问题,那就是经过体内免疫系统所发现的抗体的药物动力学是最好的,体外的工程学优化对于体内的药物动力学不但没有多少帮助,而且越做越糟(对不起啊,做抗体工程的老铁们,知耻而后勇吧)。

今天就讲到这里,早点下课哈。我想上面这两个数据告诉大家:

(1)经过体内系统所发现的抗体的药物动力学是无可比拟的。体内系统所发现的抗体经过了免疫系统的正向选择和负向选择,抗原识别的专一性以及抗体的理化特性都是最好的。相比而言,用体外合成抗体文库所发现的抗体或多或少会存在抗原识别的多特异性问题,在抗体的理化特性上也不尽如人意。

(2)抗体的工程化改造。如果抗体需要做工程化改造的话,那就请最专业的团队用最专业的技术,结合抗体工程和蛋白结构、分子模拟来优化抗体的亲和力、稳定性和理化特性。结合以上两点,您再仔细想一想抗体发现,如果想得到成药性最好的抗体并且尽可能的避免体外工程化改造,那目前最好的技术平台就是人源化抗体鼠。

(注:原文有删减)

×
织梦二维码生成器