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双特异性抗体赛道梳理

动脉网 2023-11-21 10:48

编者按:本文来自SHC Insights ,作者丁一、王啸峰,动脉网获权转载。

 

双抗药物能够同时靶向2种或更多的抗原,在功能上实现单抗无法达到的联合靶向、空间桥接等作用。2021年,美国FDA发布了《双抗项目研发指导原则》,为这一类型的药物的CMC、临床前、临床研发过程提出了更加明确的审批要求。这也标志着双抗药物研发进入竞争白热化阶段。


目录


一、双抗的发展历史

二、双抗分子结构与功能分类

三、双抗技术平台

四、已获批的双抗药物

五、近期海外融资情况

六、基金观点

 

一、 双抗的发展历史


关于双特异性抗体的概念最早由Nisonoff在1960年的Science文章中提出。之后的很长一段时间内,这一概念在蛋白工程领域进行了很多拓展和迭代,发展出基于抗体片段衍生出的超过100余种形式。在2009年,欧盟批准了首个双特异性抗体Catumaxomab(CD3-EpCAM),这是一个通过靶向CD3的桥接激活T细胞功能抗体,这一抗体由于商业原因已经于2017年退市。随后上市的第二个双抗也是此类抗体—blinatumomab (CD3-CD19)。至此,双特异性抗体在抗肿瘤领域完成了临床有效性的初步验证。而在非肿瘤领域的首个重要双抗是2017年上市是Hemlibra (emicizumab)用于治疗A型血友病(FIXa-FX)。时至今日,全球已有数十个不同类型的双特异性抗体药物进入临床中后期研发阶段,未来将进入快速增长阶段。


图片 1.png

资料来源:AF Labrijn, ML Janmaat, et al. Nat Rev Drug Disc (2019)


二、 双抗分子结构与功能分类


● 结构分类:


如前所述,双特异性抗体的分子结构类型是多种多样的。根据是否存在抗体的Fc结构分为2类:1)无Fc结构的双抗可以进一步根据抗原识别区域的比例分成不同类型,这类分子由于分子量小一般半衰期较短,如首个上市的药物blinatumomab需要患者在住院进行频繁的输注;2)有Fc结构的双抗则可以根据是否对称再分为两类,其中非对称结构的抗体需要通过Fc端结构优化实现两个不对称重链的配对,这类抗体与天然的IgG抗体更加接近,理论上更不容易产生抗抗体(ADA)。对称结构的双抗则可以不需要进行Fc端改造,而是通过增加多个抗原识别结构以2+2的形式存在。从进入临床阶段的抗体来看,有Fc结构的双抗正在成为主流。此类双抗的半衰期与常用单抗更加接近,可以实现几周给药一次,另外在抗肿瘤领域Fc片段也保留了ADCC/CDC等肿瘤杀伤功能。


图片 2.png 数据来源:AF Labrijn, ML Janmaat, et al. Nat Rev Drug Disc (2019)


● 功能分类:

 

在FDA的指导原则中,将双抗是否为连接两种细胞分为了两个大类。连接类型的双抗往往识别位于两种细胞上的两个单独的抗原,通过抗体的桥接拉近细胞距离,使两类细胞之间产生作用。这类药物多数在抗肿瘤领域,有已经成药的CD3双抗 ——T cell engager,也可以桥接其他细胞类型比如NK细胞、巨噬细胞等。而非链接两个细胞的双抗起效原理则没有那么直接,可能只是某个细胞上的同类信号分子达到1+1>2的作用,也可能是增加内吞、转运等功能,需要根据所涉及靶点的机制单独分析。


图片 3.png 数据来源:AF Labrijn, ML Janmaat, et al. Nat Rev Drug Disc (2019)

 

三、 双抗技术平台

 

双抗的技术平台主要围绕着解决双抗研发过程中的核心问题来建立的,包括分子形态设计和CMC等。市面上有多种不同的双抗技术平台,其中较为典型的包括Amgen的BiTE®&HLE BiTE®、Genmab的DuoBody®和Roche的CrossMAb®。在此对上述三个平台做简要的介绍。

 

1. BiTE® & HLE BiTE®根据Amgen官方网站上的介绍,BiTE®分子由三部分组成,2个可变区域分别靶向CD3和TAA(肿瘤相关抗原),可变区域中间使用多肽作为连接子相连。BiTE®分子的生物学原理为:双抗的两个Fab端分别与T细胞和TAA结合来桥接免疫细胞和肿瘤细胞,并通过激活T细胞来起到杀伤肿瘤的效果。

 

利用BiTE®平台设计出来的分子不含有抗体Fc端,分子量比较小,容易被系统清除,因此,半衰期仅有几个小时,为了达到药效治疗时需要连续的静脉注射和重复给药;代表药物是Blincyto (blinatumomab),是一款靶向CD3和CD19的双抗,于2014年12月FDA批准上市,用于治疗B前体急性淋巴细胞白血病,半衰期仅有2.1小时,需要使用输液泵连续静脉注射。

 

为了进一步改善患者的依从性,在BiTE®平台基础上衍生出来了半衰期延长版本的双抗研发平台HLE BiTE®。HLE BiTE®在BiTE®的分子结构上添加了抗体Fc段使得分子量更大,半衰期更长,给药频率更低,Amgen基于此平台正在开发针对血液瘤和实体瘤的CD3桥接双抗,包括靶向DLL3治疗非小细胞肺癌,靶向PSMA治疗前列腺癌、靶向CD33或FLT3治疗AML等。


图片 4.png

图片来源:Amgen官网

 

2. DuoBody®:DuoBody®是由Genmab开发的双抗研发平台,可用于肿瘤、自免、感染和CNS疾病药物的研发。目前,已经有四款获批上市药物是基于该平台研发出来的,分别为Rybrevant(靶向EGFR和c-Met,治疗EGFR exon20ins突变阳性的非小细胞肺癌)、Tecvayli(靶向CD3和BCMA,治疗多发性骨髓瘤)、Epkinly(靶向CD3和CD20,治疗弥漫性大 B 细胞淋巴瘤)和Talvey(靶向CD3和GPRC5D,治疗多发性骨髓瘤)。

 

在DuoBody®平台上研发出来的双抗结构与普通单抗形态类似,为IgG结构,因此,在其生产过程上存在一定的配对难度。DuoBody®平台通过在抗体的CH3区域引入突变以及使用“controlled Fab-arm exchange”技术解决了上述问题,可以得到大于95%正确配对的双抗。这种方法不仅仅可以用于早期研发中的小批次生产,同样也可以用于大规模的商业化生产。


图片 5.png

图片来源:Genmab官网

 

3. CrossMAb®CrossMAb®是由罗氏开发的双抗研发平台,基于该平台研发的上市产品包括Vabysmo(靶向Ang-2和VEGF-A,用于治疗血管新生性湿性黄斑变性、糖尿病性黄斑水肿和视网膜静脉阻塞性黄斑水肿)、Lunsumio(靶向CD3和CD20,用于治疗滤泡性淋巴瘤)和Columvi(靶向CD3和CD20,用于治疗弥漫性大 B 细胞淋巴瘤)。


与DuoBody®解决的问题类似,CrossMAb®也是解决CMC中抗体错配的问题,但是用的技术路径不同。CrossMAb®通过交换抗体重链和轻链之间的“分子模块”来解决生产中轻链和重链错配的问题;同时,在分子设计时也会引入自研的Knob-into-hole技术,在抗体重链上引入突变来解决生产过程中重链和重链错配的问题。


图片 6.png 图片来源:Roche官网

 

根据上述对于三个典型双抗平台技术的介绍可见,双抗的分子形态设计(解决半衰期过短)、CMC(包括生产过程中的重链/轻链错配、重链/重链错配以及商业化放大生产)的问题基本得到了解决,因此,在早期双抗研发过程中靶点的选择就显得尤为重要,我们将在下文对这方面进行详细的介绍。


图片 7.png 数据来源:上海生物医药基金整理

 

四、 已获批的双抗药物

 

截止2023年11月,全球共有12款双特性抗体获批上市。从技术平台角度分析,已得到验证的双抗技术平台有BiTE®,DuoBody®和CrossMab®等。从靶点的角度分析,绝大多数的产品是CD3桥接型双抗。从获批上市时间的角度分析,在2022年和2023年双抗行业进入收获期,产品获批上市的数量较前几年明显增多。从适应症角度分析,双抗的概念多在血液瘤上得到了验证,预期未来双抗的研发将会在聚焦在实体瘤及非肿瘤疾病。


图片 8.png 数据来源:上海生物医药基金整理


这里我们把获批产品分为2大类似:双靶点抗体及T cell engager,并进行较详细的介绍。


1、双靶点抗体


a) c-MET/EGFR双抗


Rybrevant (amivantamab-vmjw)是由Johnson & Johnson和Genmab开发的一款靶向EGFR和c-Met的双特异性抗体。Rybrevant有三重生物学机制:第一个机制是阻碍EGFR和MET与其配体的结合,阻碍肿瘤细胞中的信号传导;第二个机制是促进肿瘤细胞表面的受体进行内吞降解,进一步降低信号的传导;第三个机制是可以触发由抗体介导的ADCC和巨噬细胞的吞噬效应,促进肿瘤细胞死亡。基于上述原理,Johnson & Johnson在临床上探索了Rybrevant在多个不同EGFR突变肺癌患者上的治疗效果。首个被验证有效的人群是EGFR exon20ins人群,在CHRYSALIS(NCT02609776)试验中,81个接受过铂类化疗进展的EGFR exon20ins阳性患者接受了1050 mg或1400mg的Rybrevant治疗,通过有效性分析得到ORR为40% (29%,51%),mDOR为11.1个月(6.9, NE)。基于以上数据,FDA于2021年5月批准Rybrevant用于铂类化疗治疗后进展的EGFR exon20ins突变的非小细胞肺癌。目前,Rybrevant还在探索在其他EGFR亚型中的疗效,比如:与Lazertinib联用在一线EGFR敏感突变患者中的药效探索、以及与Lazertinib联用在奥希替尼耐药人群中的药效探索等。


图片 9.png 数据来源:Rybrevant官网

 

b) FIXa/FX双抗


Hemlibra (emicizumab-kxwh)是由Roche和Chugai开发的靶向IXa因子和X因子的双特异性抗体,于2017年11月被FDA批准用于存在或不存在凝血因子 VIII 抑制物的 A型血友病成人及儿童患者的常规预防治疗,以防止出血或降低出血发作的频率。从生物学机制角度来说,血友病A患者由于VIIIa因子的缺乏导致IXa因子和X因子不能够聚集在一起从而发挥正常的凝血功能;Hemlibra通过同时靶向IXa因子和X因子,来模拟VIIIa的生理功能进而维持正常的凝血功能。简而言之,Hemlibra的设计很巧妙,利用双抗可以结合两种不同抗原的特性来复刻VIIIa因子的生物学功能来发挥相应的生理功能。Hemlibra在商业上也十分成功,2020年、2021年和2022年的全球销售分别为23.21、32.87和40.02亿美元。由此可见,如何将双抗的特性与生物学紧密联系在一起,是研发有差异化价值双抗产品过程中需要考量的十分重要的因素。


图片 10.png 数据来源:Hemlibra官网

 

c) ANG2-VEGF双抗


2022年上市的法瑞西单抗(Faricimab)是罗氏基于CrossMab平台研发的一款双抗药物,靶向VEGF-A及ANG2,用于治疗湿性黄斑变性及糖尿病黄斑水肿。这一药物在以往抗血管生成药物的基础上增加ANG2靶向,在临床前模型中被证明能够进一步抑制血管增生、渗漏及相关炎症,进而增加眼底微血管稳定性。然而,在多项三期临床试验中,与阳性对照药阿柏西普相比,法瑞西单抗仅仅能够做出非劣的疗效。虽然,也有医生认为在黄斑渗漏等次要终点中,法瑞西单抗相比阿柏西普有更好的效果。由此可见,双抗药物是否真的能在临床效果上实现1+1>2 是有待临床检验的,很多时候并不能完全重现MOA及临床前看到的药效优势。


图片 11.png 数据来源:EMBO Mol Med. 2016 Nov 2;8(11):1265-1288.

数据来源:Roche官网


2、T cell engager 


通过CD3桥接和激活T细胞的双抗被称为T cell engager,是双抗中一个非常重要的类别。从数据库的临床阶段项目可以看到,T cell engager 类型双抗有超过100个项目进入临床阶段,且多数大公司已经完成了布局,有十个左右项目在推进中。从靶点研发来看,整体靶点集中度比较高,其中以血液瘤为主。


图片 12.png 数据来源:上海生物医药基金整理

 

通过整理已经进行到临床三期及之后的项目可以发现以下一些趋势:


1) 产品集中在血液瘤领域:从获批时间看,除了最早2014年获批的blinatumomab之外的7个产品均在过去2年内获批,已经进入收获期。从结构和平台看,主要都是通过Duobody或者CrossMab技术研发的类IgG结构1+1抗体。值得注意的是,这些产品都是在mnc支持下推进的,可以认为大公司已经完成了内部CD3相关双抗技术平台的搭建和验证。


2) 实体瘤领域的突破主要来自于TCR-CD3的ImmTAC平台,但是已获批适应症人群较小。尽管如此,Immunocore的市值在近期仍然一枝独秀,一直维持在20亿美元上下,或许是因为实体瘤+已验证平台的缘故。


3) 传统T cell engager结构在实体瘤中尚未获得临床有效性验证:从前述靶点分布来看,HER2、PSMA、EGFR和DLL3三个靶点临床项目最多,但是2020-2021年期间开始的项目并没有获得亮眼的临床数据,很多项目在2022之后仍然在进行尝试。


图片 13.png 数据来源:上海生物医药基金整理


五、 近期海外融资情况


根据前几个章节分析可知,双抗行业当中仍存在一些值得探索的领域,包括拓展除血液瘤以外的其他适应症,以及如何利用双抗特性结合生物学原理来设计有价值的产品。我们也可以观察到海外公司和资本在积极地探索相关方向。依据统计,近2年海外一级市场发生了多起双抗公司融资事件,融资金额在450万到1.35亿美元之间。通过对技术路线、主要管线及其适应症分析可知:


1、 海外市场关注的适应症:主要集中在肿瘤治疗,尤其是实体瘤的治疗;另外也有针对血液相关疾病的公司得到了资本的支持。


2、 海外市场关注的技术路线:利用双抗激活免疫/解除免疫抑制、调节肿瘤微环境、降解相关蛋白以及靶向肿瘤新抗原等。


图片 14.png 数据来源:医药魔方


六、 基金观点


双特异性抗体作为大分子药物的新一代形式,已经通过了早期的技术平台百花齐放时期,逐步进入到单个项目的临床药效验证阶段。可以看到,“双抗”已经不再是一个性感的名词或者赛道,而是与单抗、融合蛋白类似的一种可以被广泛研发的大分子药物形式。各大制药企业已经通过自研、合作、共同开发的方式建立了自己内部的研发管线,并且有药物获批开始产生商业化收入。未来Biotech如果希望在这一领域有所建树,不仅仅需要有对双抗药物分子本身有蛋白质工程上的优化能力,更需要对所选靶点组合的协同作用机制、生物学机理有更深入的了解;只有这样,才能建立自己独特的管线产品,做成真正First-in-class的产品。

注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
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