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Duobody双特异性抗体技术平台研究报告

2016/09/21 来源:生物制药小编/alpharesearcher
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导读
今年8月,Gilead与Genmab达成了合作协议,将向Genmab公司支付最高超过3亿美元的费用(包括500万美元预付款以及2.77亿美元里程碑付款),利用后者的DuoBody平台开发治疗HIV的双特异性抗体药物。


本文转载自“生物制药小编”(作者: alpharesearcher )。

今年8月,Gilead与Genmab达成了合作协议,将向Genmab公司支付最高超过3亿美元的费用(包括500万美元预付款以及2.77亿美元里程碑付款),利用后者的DuoBody平台开发治疗HIV的双特异性抗体药物[1]。

此举让这家来自丹麦的生物技术公司,再次走进了大众的视野。早在几年前,杨森便与Genmab达成了合作,基于其DuoBody平台开发多款双特异性抗体[2]。

这个被大公司纷纷看好的DuoBody platform,到底是什么?

DuoBody Platform简介

双特异性抗体(bispecific antibody, BsAb),与普通抗体相比具有更强特异性和杀伤效应,另外还有具有降低耐药性,应用到免疫疗法等显著优势。 对于双特异性抗体的技术平台以及格局armstrong在114个在研双特异性抗体药物统计一文中有了详尽的介绍,这里不加赘述[3]。

DuoBody platform是其中的一种双特异性抗体生成技术平台,能够快速、稳定以及规模化生产的双特异性抗体。

DuoBody platform操作相对简单,仅需在两个IgG1抗体的Fc CH3区域分别引入K409R和F405L突变位点,混合两个目标抗体在氧化还原的环境下即可完成Fab-arm交换,形成双特异性抗体[4]。


Duobody灵感来源与原理

人体的IgG可分为IgG1、IgG2、IgG3和IgG4四种亚型,IgG4约占5%,具有独特生物学特性[5]。Van der Neut Kolfschoten等人证实IgG4可在体内动态的进行重链交换, 又称 Fab臂交换(Fab-arm exchange,FAE), 可导致形成半抗体分子或者两个半抗体分子进一步形成双特异性抗体[6]。


在体外环境中,Fab臂交换也可以在添加如GSH等还原剂的情况下模拟出。 那么是否可以根据天然中存在的Fab臂交换这一现象,用于工程化双特异性抗体的开发呢?

基于IgG4这种Fab-arm交换的特性进行双特异性抗体开发,称为cFAE( controlledFab-arm exchange),DuoBody技术平台的核心便是cFAE。

研究显示,IgG4铰链区228位的丝氨酸(S228)以及CH3区409位的精氨酸(R409)对于Fab-arm交换过程起着关键的作用,这两个位点的突变都能够阻碍Fab-arm交换过程的发生[7-9]。

非共价CH3区之间的解离是FAE过程的关键限速步骤,IgG4的R409残基会降低CH3-CH3之间的作用力[10]。将IgG1409位的赖氨酸( K)突变成为精氨酸( K409R),赋予了IgG1FAE的能力,同时也保留了IgG1的ADCC以及CDC能力。

筛选另外一个抗体CH3区域相应的突变位点(L368,K370,D399,F405,Y407),表明IgG1-K409R 和IgG1-F405L 这种组合能够降低Fab-arm交换过程中同源二聚体的形成,提高异源二聚体化效率以及阻止Fab-arm交换完成后的解离和再交换[11],异源二聚体纯度可达到95%以上。


通过对多种反应环境的筛选(GSH,DTT,TCEP,2-MEA),显示在温和的还原剂2-MEA作用下,IgG1-K409R 和IgG1-F405L组合能够高效的进行Fab-arm交换,形成双特异性抗体。

Duobody Platform的优势和应用

基于cFAE原理的DuoBody技术平台优势明显:

工程化简单,两个抗体只需分别突变一个位点;

低免疫原性,保留天然IgG1 Fc的功能(ADCC,CDC效应等)以及与天然的 IgG1 相似的半衰期和药代动力学;(Fig 4)

保留了原始抗原结合位点,具有与天然抗体相同的功能;

适合大规模生产,纯度高、稳定性好;

结合目前的ADC技术,通过Duobody技术实现,双特异性抗体偶联两个不同的药物。

Duobody技术除了可以用来制备双特异性抗体,同样可以用于开发基于Fc片段的双靶向融合蛋白等产品。


DuoBody Platform pipeline

Genmab的pipeline上有十余种蛋白产品进入了临床阶段,包括单克隆抗体、双特异性抗体以及抗体偶联药物。其中三款基于DuoBody平台的双特异性抗体,在phase1阶段,都与杨森合作。


JNJ-61186372是基于DuoBody平台研发的靶向EGFR以及cMet的双特异性抗体,并且经过糖基化改造具有低岩藻糖基化特点。用于治疗NSCLC ,旨在克服EGFR-TKIs类药物容易产生耐药性问题[12]。

临床前实验显示,JNJ-61186372能够同时抑制EGFR以及cMet的磷酸化,以及下游信号的激活。


细胞实验和动物实验表明,JNJ-61186372肿瘤杀伤和抑制效果优于cetuximab(靶向EGFR的IgG1单克隆抗体)和erlotinib(第一代EGFR-TKI)。


此外,JNJ-61186372联合 AZD9291(第三代EGFR-TKI),治疗EGFRT790M突变的肿瘤动物模型中显示出了极佳的效果。

值得惊喜的是,JNJ-61186372在食蟹猴模型中,并没有发现明显的毒副作用。没有显示出其他EGFR靶向药物常见的如皮疹等不良反应。

结语

作为新型抗体的重要分支之一,双特异性抗体研究火热,大小制药公司各显神通。DuoBody的优势在于工程化改造少,操作简单,利于工业化放大。

尽管得到漂亮的临床前数据,DuoBody 技术平台仍需更广泛的临床验证,毕竟现在还处于phase1阶段,一切定论还为时过早。

参考资料:

[1]http://www.fiercebiotech.com/biotech/gilead-bags-genmab-tech-to-develop-bispecific-antibody-against-hiv

[2]http://www.janssen.com/biotherapeutics/case-genmab-duobody-technology

[3]114个在研双特异性抗体药物统计

[4]Controlled fab-arm exchange for the generation of stable bispecific IgG1

[5]Structural Determinants of Unique Properties of Human IgG4-Fc

[6]Anti-inflammatory activity of human IgG4 antibodies by dynamic Fabarm exchange

[7]Comparison of the ability of wild type and sta- bilized human IgG(4)to undergo Fab arm exchange with endogenous IgG(4) in vitro and in vivo

[8]Impact of molecular processing in the hinge region of therapeuticIgG4 antibodies on disposition profiles in cynomolgus monkeys

[9]Species-Specific Determinants in the IgG CH3 Domain Enable Fab-ArmExchange by Affecting the Noncovalent CH3-CH3 Interaction Strength

[10]Mechanism of immunoglobulin G4 Fab-arm exchange

[11]Efficient generation of stable bispecific IgG1 by controlled Fab-armexchange

[12]A Novel Bispecific Antibody Targeting EGFR and cMet Is Effectiveagainst EGFR Inhibitor-Resistant Lung Tumors

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