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纳米抗体：国内外管线布局全景观

2023-08-16

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并购免疫疗法

前言目前，FDA累计批准抗体药物达100多款。艾伯维的Humira（阿达木单抗）和默沙东的Keytruda（帕博利珠单抗），更是进入了百亿美元药物行列，成为一代“药王”。不过抗体药物分子质量较大，存在制备工艺难度大、给药方式依从性低、半衰期短等突出问题，因此，研究人员一直致力于开发结构简单、易于改造、更适应大规模工业生产的新型抗体药物。纳米抗体（nanobody，Nb）成为研究者们追逐的下一个目标。那么，什么是纳米抗体？与传统抗体药物相比，它有哪些优势？目前研究进展如何？ 01 纳米抗体的独特优势①分子量仅12~15kDa。纳米抗体，又称重链单域抗体（VHH），是骆驼科动物（骆驼、羊驼及其近亲物种）缺失轻链的天然重链抗体的可变区组成的单域抗体。重链抗体只包含重链可变区（VHH）和两个常规的CH2与CH3区。VHH长4nm，直径为2.5nm，分子量只有12–15kDa，因此被称作纳米抗体，是目前已知最小的活性抗原结合蛋白。图注：普通抗体和纳米抗体结构对比示意图（来源：先声药业招股书）②结构简单，易表达生产。相比于传统抗体，纳米抗体具有分子量小，结构简单，易于进行基因改造，体积小，抗原特异性好，组织穿透力强，稳定性高等优点。另外纳米抗体具有亲水性和单多肽性质，且没有糖基化，因此可在细菌表达系统中大量有效的生产，避免细胞生产的高成本和长周期的问题。③组织穿透能力更强。由于纳米抗体体积小，并且具有倾向于与凹形表位(例如酶的催化位点)结合的特性，因此纳米抗体具有更强的组织穿透能力，并能识别常规抗体难以接近靶向的目标表面上的沟、缝或被隐藏的抗原表位，能够进入致密的实体瘤组织发挥作用，甚至可以有效穿透血脑屏障。④半衰期短，易代谢。另外由于肾的滤过作用，纳米抗体在血液中的半衰期短，能够在肿瘤中迅速积累，未结合部分会快速清除，从而大大提高了肿瘤诊断的灵敏度和特异性。而且，纳米抗体只有一个结构域，没有传统抗体的Fc段，可以避免Fc段引起的补体反应。基于纳米抗体的特殊结构，且兼具传统抗体与小分子药物的优势，纳米抗体在疾病诊断及治疗方面具有广阔的应用前景。 02 纳米抗体的主要应用方向2.1 自身免疫疾病纳米抗体在治疗应用方面取得巨大成功的领域是自身免疫性疾病的治疗。2018年，Ablynx（后被赛诺菲收购）的Caplacizumab被欧盟批准用于治疗获得性血小板减少紫癜(一种罕见的凝血疾病)，这是纳米抗体治疗领域的里程碑式进展。不久之后，在2019年2月，Caplacizumab也获FDA批准用于获得性血小板减少紫癜的治疗。Caplacizumab的获批是纳米抗体这一药物领域正式走上人类疾病治疗舞台的一件标志性事件。2.2 肿瘤治疗在肿瘤治疗方面，纳米抗体可作为拮抗剂阻止配体结合，从而改变构象，导致信号级联的激活。除了拮抗的纳米抗体外，纳米抗体还可以作为变构抑制剂来调控其靶蛋白的酶活性。目前，国内外药企相继针对EGFR，HER2，VEGFR2，c-Met，CXCR7等开发了靶向抗肿瘤的纳米抗体。图注：常见的肿瘤微环境纳米抗体开发靶点（来源：Semin Immunol）2.3 病毒感染具有中和活性的纳米抗体可以在病毒生命周期中的不同阶段发挥作用。在已有研究中，有针对流感病毒血凝素（HA）蛋白、HIV（靶向gp120）和中东呼吸综合征冠状病毒尖峰蛋白的纳米抗体可通过阻断受体结合来阻止病毒进入细胞；还有针对RSV病毒融合蛋白F的纳米抗体在病毒和细胞融合前发挥作用，阻止病毒进入细胞；也有针对流感核蛋白的VHH胞内抗体可以影响病毒复制和病毒核糖核蛋白（vRNP）的核运输等。纳米抗体除了自身的抗病毒作用外，还可以和其他分子制备成融合抗体的形式，VHH作为靶分子将其他效应功能分子，比如毒素，抗病毒药物，或者常规抗体Fc区等，带到病毒感染区域发挥作用。图注：纳米抗体在抗病毒感染中的应用（来源：网络公开资料） 03 纳米抗体领域在国外的研发布局情况3.1 Ablynx：纳米抗体的先驱企业1993年，比利时科学家在《Nature》杂志上首次报道纳米抗体。2018年欧盟批准了全球首款纳米抗体药物——Cablivi，即上文提到的Caplacizumab。该药最初由比利时生物技术公司Ablynx研制。Ablynx是纳米抗体的先驱，也是龙头企业，其创立于2001年,于 2017年上市, 2018年被赛诺菲以39亿欧元收购。图注：Caplacizumab基本结构（来源：参考4）3.2赛诺菲赛诺菲收购Ablynx后，将NANOBODY技术平台收入囊中。它是将2个或多个抗体分子的VH区进行连接而实现多特异性结合，同时，结合血清白蛋白可将半衰期由数小时延长至3周以上。图注：NANOBODY平台（来源：赛诺菲官网）候选分子：SAR444200(GPC3/TCR)SAR444200是一种基于NANOBODY技术开发的抗GPC3/TCR纳米抗体，于2022年获批在海外开展临床，目前处于晚期实体瘤I期临床，披露信息不多。今年7月，SAR444200获CDE临床试验默示许可，在国内开展临床试验，拟开发治疗GPC3阳性晚期实体瘤 GPC3阳性晚期实体瘤。GPC3（Glypican-3）是细胞膜表面的硫酸乙酰肝素糖蛋白，在肝癌组织中高度表达，但在正常组织中几乎很少或不表达，属于肝癌组织的高特异性靶点。GPC3通过结合Wnt、成纤维细胞生长因子和胰岛素样生长因子等生长因子来调节细胞增殖信号，并在胚胎细胞的增殖和分化中发挥重要作用。来源：CDE官网从管线布局来看，除了SAR444200，赛诺菲还有三款基于NANOBODY技术开发的纳米抗体进入临床，均处于临床I期。来源：参考53.3 LAVA Therapeutics：专注于开发γ-δT细胞募集双抗 LAVA Therapeutics是一家专注于开发γ-δT细胞募集双抗的临床阶段免疫肿瘤学公司，其具有专有的Gammabody平台。γ-δT细胞占CD3+T细胞总数的1-10%，是先天性和适应性免疫系统的桥梁，能够不受人类白细胞抗原（HLA）呈递的影响，降低移植物抗宿主病(GVHD)风险的同时，直接识别并杀死癌细胞。LAVA开发的Gammabody模块化平台是双特异性γδT细胞接合器平台，其增加了肿瘤抗原特异性识别，同时保留应激信号识别，靶向和激活Vγ9Vδ2 T细胞，诱导直接杀伤肿瘤细胞。图注：Gammabody平台作用机制简介（来源：LAVA官网）候选分子：LAVA-1223（γ-δT细胞/EGFR）LAVA-1223是基于Gammabody平台开发的双特异性纳米抗体，可特异性靶向表达EGFR的实体瘤，如结直肠癌、肺腺癌与头颈癌等。LAVA-1223尚处于临床前开发阶段。去年9月，Seagen与LAVA就LAVA-1223达成合作协议，根据规定，Seagen将会获得LAVA-1223的全球独家授权，并支付LAVA达5000万美元的预付款，并根据开发、监管与商业里程碑进展，可能高达共6.5亿美元的里程碑付款。3.4 ALX Oncology：专注于CD47检查点分子ALX Oncology是一家临床阶段免疫肿瘤疗法公司，专注于开发阻断CD47检查点通路的创新疗法以帮助患者对抗癌症。候选分子：ALX148(CD47)公司主要候选产品ALX148（Evorpacept）是一款靶向CD47的纳米抗体，包含2个在信号调节蛋白α(SIRPα)上的高亲和力CD47结合域，这些结合域与人免疫球蛋白非活性Fc结构域相连接。CD47是一种糖蛋白，在多种癌细胞表面广泛表达，在结合了肿瘤吞噬细胞表面的SIRPα后释放信号从而抑制吞噬细胞功能，是多种肿瘤用于逃避免疫反应的手段。ALX148作为血液学和实体瘤的新型基础免疫疗法，曾被视为BIC产品。图注：ALX148的作用机制（来源：肽研社）然而在8月10日，ALX Oncology发布了2023Q2财报数据，并更新管线信息，透露将终止ALX-148的两项临床研究，即联合阿扎胞苷治疗骨髓增生异常综合征（MDS）的ASPEN-02研究与联合阿扎胞苷+维奈克拉治疗急性髓系白血病（AML）的ASPEN-05研究。公司将在即将召开的医学会议上公布受试者的详细数据结果。图注：ALX Oncology财报 04 纳米抗体领域在国内的研发布局情况鉴于纳米抗体广泛的应用前景，国内也有多家企业布局了纳米抗体技术平台。4.1 康宁杰瑞KN035（PD-L1）：NMPA已批准上市康宁杰瑞是国内纳米抗体领域进展最快的公司之一。根据公司官网介绍，其已与东南大学生命科学院合作，建立了免疫来源的骆驼纳米抗体噬菌体展示筛选平台，并成功开发了重组人源化PD-L1单域抗体KN035，它是一款Fc融合的PD-L1纳米抗体，已于2021年11月获NMPA批准上市（商品名：恩维达），用于治疗既往标准治疗失败的微卫星不稳定（MSI-H）晚期结直肠癌、胃癌/错配修复功能缺陷（dMMR）的其他晚期实体瘤。图注：KN035晶体结构（来源：康宁杰瑞官微）候选分子：KN046（ PD-L1/CTLA-4）除了KN035外，康宁杰瑞还利用纳米抗体噬菌体展示筛选平台，研发了一款PD-L1/CTLA-4纳米双抗KN046，其采取了两个纳米抗体串联后融合到Fc上的组合策略。在一项多中心Ⅰ期临床研究中，评估了KN046在晚期实体瘤患者中的安全性、耐受性、药代动力学（PK）和疗效。研究共纳入100例经标准治疗失败的患者，最常见的治疗相关不良事件为皮疹(33.0%)、瘙痒(31.0%)和疲劳(20.0%)。剂量递增期未发生剂量限制性毒性(DLT)，未达到最大耐受剂量（MTD）。88例可评估的患者中，客观缓解率（ORR）为12.5%，中位缓解持续时间(mDOR)为16.6个月。在鼻咽癌（NPC）患者中ORR为15.4%，中位总生存期（OS）为24.7个月(95% CI 16.3-NE)。在EGFR突变的NSCLC EGFR突变的NSCLC患者中，客观缓解率(ORR)为6.3%。研究结果表明KN046具有良好的安全性，对晚期实体瘤患者尤其是鼻咽癌(NPC)患者具有良好的耐受性和抗肿瘤疗效。图注：KN046的疗效（来源：https://jitc.bmj.com/content/11/6/e006654）4.2 和铂医药和铂医药自有的Harbour Mice平台能够产生拥有两条重链和两条轻链的全人源抗体（H2L2）以及全人源重链抗体（HCAb）。基于HCAb的特点，可以将其改造使其适应于不同的应用方向。比如转换为最小单位的抗原结合蛋白，也就是只有VH（重链可变域）的纳米抗体，与正常的双特异性抗体共存；甚至被灵活的设计成对称或非对称的形式。这些特性都使得HCAb在设计和应用上，较经典型抗体更加灵活，更适应于广泛的应用场景。在HCAb平台的基础之上，和铂医药又自主研发了HBICE平台，用于将HCAb平台的价值扩大到双特异性抗体方面。基于HCAb的结构特性，HBICE平台设计生产的双特异性抗体可以灵活的被设计成多种不同几何结构和结构域排列方式。候选分子：HBM4003（CTLA-4）HBM4003 CTLA-4）HBM4003是和铂医药利用HCAb技术平台研发的新一代抗CTLA-4全人源单克隆重链抗体 CTLA-4全人源单克隆重链抗体，也是全球首个进入临床阶段的全人源单克隆重链抗体，目前HBM4003多项单药或联合用药临床研究正在进行中。H2L2、HCAb、HBICE这三大技术平台以层层递进的方式，构筑了和铂医药的技术壁垒。其中核心是HCAb平台，HBICE平台则进一步完善了产品在临床应用中的准确定位。4.3 洛启生物洛启生物建立了完善的纳米抗体新药开发体系，将纳米抗体早期筛选研发和候选药物的后期工艺开发有效结合，形成系统完整的研发体系，在国内甚至在国际上均处于行业领先水平。洛启生物自主创建了基于纳米抗体的五大核心技术平台：纳米抗体快速筛选平台、毕赤酵母CMC工艺开发平台、吸入式大分子药物研发平台、纳米抗体长效平台和纳米抗体双抗平台。其自主研发的LQ043H是一款针对中重度哮喘治疗的单域抗体雾化液，其靶向人胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP），是一款吸入式纳米抗体药物。抑制TSLP已在临床研究中被证实是一种有效治疗非嗜酸性及嗜酸性粒细胞哮喘的有效方式。4.4 晶准生物晶准生物聚焦全新靶点的纳米抗体研发，其技术平台以高活性抗原制备、抗体筛选和活性测试、结构解析、抗体工程和靶向递送系统开发为五大核心技术板块，以靶向GPCR等差异化靶点的纳米抗体的开发与改造为主要特色。GPCR（G蛋白偶联受体）由七个α螺旋跨膜结构域组成，是哺乳动物基因组中最大的膜蛋白家族，在人体内分布广泛，与多种疾病的发生和进展过程有关，涉及癌症、炎症、心血管/代谢疾病、艾滋病、偏头痛等疾病领域。与已上市的小分子药物相比，抗体药物的选择性更好，而且更适合GPCR这种在细胞膜表面的天然受体。晶准生物选择利用纳米抗体来攻破GPCR抗体药物研发的难点，并打造成了晶准生物全新的纳米抗体研发平台。如NB modulator技术平台主要针对GPCR家族，利用纳米抗体完成复杂的调控功能；NB-degrader技术平台针对不可成药靶点进行开拓性的探索研究，利用纳米抗体介导靶点降解；NB-missile技术平台则聚焦开发通用的药物递送工具，晶准生物希望能够通过将纳米抗体和特定工具（或者药物分子本身）进行偶联，在更好的靶向性方面实现突破。小结作为抗体药物的潜力赛道，纳米抗体具有人源化简单、亲和力高、稳定性高、免疫原性低、穿透力强、可溶性好等优势，逐渐从科研界的研究转向工业界；纳米抗体未来的潜力是巨大的，有望用于治疗一系列严重且威胁生命的疾病。另外除了用于创新疗法的开发，纳米抗体在疾病诊断领域也正在发挥作用。我国在纳米抗体领域的研发尚处于早期阶段，不过已越来越受到重视，国内多家企业在该赛道寻求突破，在分子形式、靶点选择、适应症选择、商业模式等方面均呈现出不同的布局特征。纳米抗体正在成为下一个抗体药冉冉升起的明日之星。参考资料：1. 梅雅贤,王玥,罗文新.纳米抗体在传染病的预防、诊断和治疗中的应用[J].China Biotechnology,2020,40: 24-34.2. 康晓圳,曹佳莉,张保惠,等. 单域抗体的研究和应用进展[J]. 生物工程学报, 2018, 34(12):1974-1984. 3. 孙山,谭星,庞晓燕,等.纳米抗体技术应用的最新进展[J].生物工程学报, 2022, 38(3):855-867.4. https://www.ema.europa.eu/en/documents/assessment-report/cablivi-epar-public-assessment-report_en.pdf.5. Shen, Zhuolun et al. “Nanobodies as a powerful platform for biomedicine.”Trends in molecular medicine vol. 28,11 (2022): 1006-1007. doi:10.1016/j.molmed.2022.08.007.6. https://www.sanofi.com/assets/dotcom/pages/docs/our-science/our-pipeline/Sanofi_Q1_2023_Pipeline.7. Seagen and LAVA Therapeutics Announce Exclusive Worldwide License Agreement to Advance LAVA-1223, a Preclinical Gamma Delta Bispecific T Cell Engager for EGFR-Expressing Solid Tumors.8. https://www.biospace.com/article/releases/biondvax-s-innovative-inhaled-covid-19-therapy-virtually-eliminated-sars-cov-2-virus-in-preclinical-in-vivo-study/.9. Muyldermans S. Nanobodies:natural single-domain antibodies. Ann Rev Biochem,2013,82:775–797.10. Shen, Zhuolun et al. “Nanobodies as a powerful platform for biomedicine.”Trends in molecular medicine vol. 28,11 (2022): 1006-1007. doi:10.1016/j.molmed.2022.08.007.

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