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(guó)Pieris制藥達(dá)成呼吸領(lǐng)域項(xiàng)目合作，阿斯利康使用后者的專有Anticalin平臺(tái)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(jì)5750萬美元，Pieris將獲得總計(jì)里程碑和最終商業(yè)化付款可達(dá)21億美元，包括銷售分成。基于協(xié)議，Pieris將在2017年推進(jìn)其臨床前項(xiàng)目PRS-060進(jìn)入I期臨床，該項(xiàng)目是靶向IL4Ra的哮喘候選藥物。

2017年6月，總部位于英國(guó)劍橋的生物制藥公司Bicycle Therapeutics宣布獲得諸多重量級(jí)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(duì)不同類型癌癥的臨床研究。

類抗體支架蛋白簡(jiǎn)介

自上世紀(jì)80年代起，抗體藥物逐漸成為生物制藥產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。從1986年首個(gè)抗體藥開始，截至2017年上半年，F(xiàn)DA共批準(zhǔn)了70個(gè)抗體藥，其中2017年至今就有8個(gè)抗體藥物獲批上市?？贵w藥市場(chǎng)在30年間急速增長(zhǎng)至870億美元?？贵w藥物的優(yōu)勢(shì)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(shí)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(gè)方面：

①抗體體積較大，對(duì)組織、實(shí)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(huì)導(dǎo)致輕重鏈的結(jié)合不穩(wěn)定，同時(shí)也使得重組表達(dá)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(gè)抗體可變區(qū)組成，在制備全合成抗體庫(kù)時(shí)，往往無法同時(shí)變化六個(gè)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(xì)胞株內(nèi)培養(yǎng)，其優(yōu)化和發(fā)酵過程漫長(zhǎng)；

⑤現(xiàn)有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律法規(guī)，對(duì)抗體藥物進(jìn)行了過度保護(hù)，限制了非專利人或?qū)嶓w對(duì)同類抗體的進(jìn)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(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。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(shì)，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(diǎn)領(lǐng)域之一。目前該類藥物研發(fā)管線前進(jìn)較為緩慢，但不乏亮點(diǎn)；其中向臨床研究推進(jìn)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(gè)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(zhǔn)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(gòu))研發(fā)，于2009年11月27日獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)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(diǎn)，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(jì)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(gè)較小的不含二硫鍵的單獨(dú)結(jié)構(gòu)域。由此，Adnectin同靶點(diǎn)結(jié)合的緊密度及特異性與抗體相當(dāng)，但更容易進(jìn)行基因工程改造以及采用細(xì)菌表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)化的方式篩選得到的Adnectin分子，同生物大分子靶點(diǎn)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(gè)氨基酸殘基組成并偶聯(lián)至PEG分子上。第一個(gè)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(duì)高膽固醇血癥及動(dòng)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(gè)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(gè)PEG分子，從而使其整體分子量約為40kDa。該藥物主要作用機(jī)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(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的二期臨床研究；2012年8月，該藥物開展了針對(duì)非小細(xì)胞肺癌及結(jié)直腸癌的二期臨床研究。

BMS-986089

該藥是百時(shí)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(yíng)養(yǎng)不良癥。2017年4月，在與羅氏制藥的交易中，百時(shí)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(jià)格授予羅氏制藥。

Affibodies

該藥是一類新的由58個(gè)氨基酸殘基組成、相對(duì)分子質(zhì)量約為6.5kDa的親和性配體，結(jié)構(gòu)中含有3個(gè)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(duì)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?，并使其成為?dāng)前報(bào)道的具有最快的蛋白折疊速率蛋白之一。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(jìn)腫瘤細(xì)胞并同靶點(diǎn)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(cè)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(jìn)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(diǎn)轉(zhuǎn)向其他治療方面的應(yīng)用，如針對(duì)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(yàn)。

Anticalin

該技術(shù)平臺(tái)由德國(guó)的制藥公司Pieris Pharmaceutical獨(dú)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(gè)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(dá)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(jìn)較為迅速。Angiocal，研發(fā)代碼PRS-050，靶向于VEGF-A，目前正處在針對(duì)實(shí)體瘤患者開展的一期臨床試驗(yàn)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(gè)氨基酸殘基組成，分子量約為2kDa。經(jīng)過分子設(shè)計(jì)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(yùn)輸至目標(biāo)位置。相比于傳統(tǒng)藥物需要延長(zhǎng)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(shí)能夠快速的從機(jī)體內(nèi)被清除掉；從而達(dá)到在短期內(nèi)較高的組織內(nèi)藥物濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)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(guó)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(xì)胞肺癌在內(nèi)的實(shí)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(duì)靶蛋白具有較高的特異性及結(jié)合能力。DARPins技術(shù)平臺(tái)由Molecular Partners公司開發(fā)，該公司目前多項(xiàng)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(jì)改造用來結(jié)合幾乎任意的靶點(diǎn)蛋白。該分子大小只相當(dāng)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(dòng)物細(xì)胞來進(jìn)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(jìn)行修飾，藥物分子在眼球內(nèi)的維持期可達(dá)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(jìn)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(duì)化療藥物產(chǎn)生抗性的腫瘤細(xì)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(jìn)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(shí)結(jié)合兩種不同靶點(diǎn)。

雙特異性的FynomAbs復(fù)合體通過優(yōu)化后具有多項(xiàng)用途，如可以將兩類細(xì)胞拉近到一起，比如腫瘤細(xì)胞及殺傷T細(xì)胞；或者在同一細(xì)胞內(nèi)偶聯(lián)兩個(gè)不同的分子，從而改變細(xì)胞的免疫反應(yīng)過程。Fynomer類藥物COVA322是一種靶向于白細(xì)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(yàn)用于治療銀屑病，但在一期臨床后該項(xiàng)目因安全性考慮被終止。盡管如此，Covagen仍堅(jiān)信該技術(shù)平臺(tái)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(xiàn)

1.Next-generation antibodies.Nature Reviews Drug Discovery 13，413–414 (2014) doi:10.1038/nrd4255

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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(hào) Pharmacodia）