认识抗体药物：治疗性抗体的作用机制

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前言

抗体药物是生物技术制药领域的一个重要方面，由于癌症和其他疾病的复杂性，要求基于抗体的药物通过多种机制发挥作用。即使是针对单一靶标，根据Ab-Ag结合特性、诱导效应器功能的能力以及其他因素，也可以开发出具有不同生物学活性的抗体药物。因此，对基于抗体的作用机制（MOA）的更好理解将促进药物的开发，从而提高效力和靶向精确度。

现有抗体药物的常见MOA包括（i）配体-受体相互作用的破坏；（ii）通过抗体依赖性细胞毒性（ADCC）、补体依赖性细胞毒性（CDC）和抗体依赖性细胞吞噬（ADCP）清除靶细胞；（iii）双特异性抗体T细胞结合器；（iv）通过增强内化和降解来下调受体；（v）靶向给药。在这里，我们通过一些抗体类药物的典型范例来共同回顾这些作用机制。

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阻断配体-受体相互作用

配体-受体相互作用是许多细胞事件信号转导的初始步骤，包括细胞增殖、粘附和迁移，其中一些与癌症进展有关。结合配体-受体界面两侧的抗体可以破坏结合，干扰信号转导，从而阻止疾病进展。

阻断配体

在批准的治疗性单克隆抗体中，配体靶点包括生长因子（VEGF）、细胞因子（TNF-a、IL-1b、IL-12/23、IL-6、IL-17a、RANKL、BAFF）、可溶性免疫成分（C5、IgE）以及病毒和细菌靶点（RSV和炭疽杆菌PA）。配体结合单克隆抗体的主要机制是阻断配体与同源受体之间的相互作用，从而抑制配体刺激的细胞信号。虽然这些类型的单克隆抗体的MOA相似，但由于许多固有特性，包括单克隆抗体结合表位、亲和力和血清半衰期等，后续效应会有所不同。

例如，抗TNF-α抗体药物在临床上用于治疗各种炎症和自身免疫性疾病。Infliximab的缓慢反应速率有助于形成稳定的Ab-TNF复合物，而adalimumab直接结合在TNFR和TNF界面，其面积大于Infliximab。四种TNF单克隆抗体的表位相似但不完全相同，这些差异可能导致下游信号变化。

贝伐单抗（Avastin）是2004年开发并批准用于治疗结直肠癌的第一种抗血管生成抗体药物。VEGF的过表达刺激新生血管的形成，并通过内皮细胞上的VEGF和VEGFR信号激活促进肿瘤生长和转移。贝伐单抗的信号阻断抑制血管生成信号，降低肿瘤细胞血供，导致肿瘤缩小。结合VEGFR–VEGF界面表位的新型VEGF单克隆抗体与小鼠和人类VEGF交叉反应，可能比贝伐单抗更有效地阻断VEGF和VEGFR的相互作用。

在TNF和VEGF单克隆抗体的例子中，不同的抗体结合特性导致不同的生物活性，这表明对其分子生物学的更好理解，将有助于设计具有预期治疗功能导致信号阻断的单克隆抗体。

阻断受体

大多数基于抗体的肿瘤治疗药物都以细胞表面受体为靶点。被批准用于癌症治疗的前两种单抗就是抗CD20的利妥昔单抗，以及抗HER2的曲妥珠单抗。

抗体靶向细胞表面受体的作用包括三个方面：（i）通过阻断受体与配体的结合来抑制受体信号；（ii）下调细胞表面受体；（iii）参与免疫效应器功能，包括ADCC、CDC和ADCP。

虽然一些治疗性单抗依赖于受体-配体相互作用的破坏才能有效，如抗EGFR抗体、西妥昔单抗和帕尼妥单抗，但它们也能激发效应器功能，被认为对抗肿瘤疗效有显著贡献。然而，在某些情况下，并不需要效应器功能，例如，靶向PD-1的检查点单抗nivolumab和pembrolizumab均为人IgG4亚型，与IgG1相比，它们缺乏补体激活和相对较低的FcR结合。抗PD1单克隆抗体主要干扰PD-1和PD-L1之间的信号传导，从而切断对细胞毒性T细胞活性的抑制，增强细胞抗肿瘤作用。

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通过ADCC和CDC的细胞清除

大部分单克隆抗体的治疗活性源于Fc受体结合区域的效应器功能，这些效应器功能包括ADCC、ADCP和CDC。对于可溶性配体，单克隆抗体结合形成免疫复合物，可被效应细胞消除；对于细胞表面受体，单克隆抗体结合的细胞可被效应细胞攻击，导致细胞破坏和死亡。

FDA批准第一个CD20嵌合抗体利妥昔单抗用于治疗非霍奇金淋巴瘤。自利妥昔单抗获得批准以来，又有两种CD20抗体被批准用于治疗慢性淋巴细胞白血病（CLL）。虽然所有的抗CD20抗体疗法都以CD20为靶点并杀死B细胞，但MOA并不相同。利妥昔单抗的效力主要来自抗体参与的效应器功能，包括CDC、ADCP和ADCC。当联合化疗时，ofatumumab和obinutuzumab通过不同机制作用，效果均优于利妥昔单抗。

与利妥昔单抗相比，Ofatumumab识别较小的CD20细胞外环，引发异常强烈的CDC作用。Obinutuzumab是首个经批准的Fc-糖工程化抗CD20抗体，具有增强的直接和免疫效应细胞介导的细胞毒性。虽然obinutuzumab表位与利妥昔单抗重叠，但它不会像其他I型单抗那样诱导CD20重新分布到脂筏中，从而引发强烈的CDC作用。相反，它的MOA是通过及IgG的改良铰链区触发最佳ADCC反应和强大的程序性细胞死亡（PCD）反应。

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双特异性抗体T细胞结合器

在许多抗肿瘤效应中，细胞毒性T细胞起着至关重要的作用，然而，抗肿瘤T细胞反应受到癌细胞免疫逃逸机制的限制。以T细胞受体为靶点的单克隆抗体可以模拟抗原识别的效果，诱导特异性T细胞增殖，并释放细胞毒性因子，如IL-2和INF-γ。这种与T细胞结合的单克隆抗体只能裂解表达Fcγ受体的细胞，而肿瘤细胞上不存在这种受体。为了将T细胞导向肿瘤细胞，双特异性T细胞接合器（BITE）被设计出来。

BiTE携带两个单链抗体，一种单链抗体结合靶肿瘤细胞上过表达的细胞表面抗原，另一种单链抗体结合T细胞受体中的CD3。这种双特异性分子在肿瘤细胞和T细胞之间架起桥梁，从而激活T细胞，在桥的另一端破坏肿瘤细胞。第一个针对CD19和CD3的BiTE，即blinatumomab，于2014年12月在美国被批准用于治疗急性淋巴细胞白血病（ALL）。2009年，欧洲批准了另一种双特异性全长IgG抗体，其两个Fab臂分别针对EpCAM和CD19，用于治疗腹水型癌症。

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通过增强内化和降解实现受体下调

尽管人类IgG1可以招募免疫细胞来破坏肿瘤细胞，但是用西妥昔单抗（IgG1）或帕尼妥单抗（IgG2）靶向EGFR，单一疗法的应答率分别仅为11%和8%。对于抗EGFR和HER2，观察到通过抗体结合的非重叠表位协同下调受体酪氨酸激酶，从而更有效地阻断EGFR信号。这种方法可能代表了抗体疗法的一种新策略。

Symphogen针对不同的疾病开发了两种抗体组合。最有希望的EGFR双单抗组合Sym004正在进行转移性结直肠癌的3期临床试验。为了实现强大的协同效应，增强受体的相互作用和下调，这两种单克隆抗体不仅被设计为结合不同的表位，而且还被配置为最佳表位。

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靶向给药

通过抗体增强靶向给药的方式包括抗体偶联药物（ADC）和抗体免疫脂质体药物（IML）。ADC药物的MOA包括四个步骤：抗体与靶抗原结合、抗原抗体复合物内化、细胞内药物释放，以及有效载荷发挥作用，包括破坏DNA和微管，以及中断DNA合成等。靶向给药的效率取决于抗原抗体复合物的内化和ADC的细胞内分解，这可能受到抗原内吞特性和抗原抗体结合特性的影响。

与ADC的情况不同，ADC每个抗体只能携带几个药物分子，每个免疫脂质体封装超过10000个药物分子，允许使用效力较低的化疗药物。此外，与其他ADC相比，免疫脂质体可能具有额外的优势，因为它可以使用相同的靶向颗粒来封装用于治疗的毒性药物和用于肿瘤可视化的放射性同位素。

近20年来，抗体药物为许多癌症提供了临床益处。随着对MOA的更好理解，相信我们可以更快地开发出更有效的抗体药物，并且更精确地适用于各种类型的癌症患者。

参考文献：

1. Biosimilars of Monoclonal Antibodies A Practical Guide to Manufacturing, Preclinical, and Clinical Development.