自1986年首个治疗性抗体问世以来,这一领域已成为生物制药的中坚力量,年销售额突破300亿美元,发展势头强劲。目前,美国FDA已批准34种治疗性抗体上市,我国SFDA也批准了16种,它们在恶性肿瘤、自身免疫性疾病、感染性疾病及移植排斥反应等治疗中取得成功。
作用机制与靶点
治疗性抗体的基本机制在于特异性识别并结合疾病发生发展中的关键抗原靶点,从而发挥疗效,作用包括阻断、中和、调理、杀伤、诱导细胞凋亡和干扰信号传导等。因此,抗体治疗成功的关键在于发现疾病中的关键分子靶点。
治疗性抗体的高速发展与新药靶的发现密不可分。现有靶点主要包括CD3、CD6、CD11、CD20、CD25、Her-2、TNF-α、VEGF和EGFR等。基于这些靶点,已开发出具有代表性的抗体,如:
Rituxan (抗CD20单抗) - 用于B细胞淋巴瘤
Herceptin (抗Her-2单抗) - 用于乳腺癌
Humira (抗TNF单抗) - 用于类风湿关节炎
Avastin (抗VEGF单抗) - 用于结肠癌、肾癌等
Erbitux (抗EGFR单抗) - 用于结直肠癌
然而,这些抗体单独应用时仍面临缓解率低、适应证有限、疗效不够理想的挑战。这使得寻找更有效、更理想的靶点成为抗体治疗的首要问题。同时,对于已确定的有效靶点,鉴定其新的功能表位以提高现有抗体疗效也具有重要意义。
抗体治疗新靶点的发现策略
传统的靶点发现方法主要依赖各团队的独立研究,具有偶然性、难度大、周期长的特点。
据统计,目前已发现近500个治疗性药物靶点,其中80%以上是蛋白质。然而,预测表明人类基因组中可能存在3000至10000个可用于疾病治疗的潜在靶点。
基因组学、蛋白质组学、高通量筛选、计算机辅助药物设计和生物信息学等新兴学科和技术的发展,使得大规模、高通量地发现功能蛋白和药物靶点成为可能,推动药物发现从偶然走向必然。
理想的抗体治疗靶点应满足:在疾病细胞中选择性或高表达,而在正常细胞中不表达或低表达,并在疾病发生发展中发挥关键功能。
尽管新兴技术为筛选提供了新平台,但仍存在假阳性/假阴性、分辨率问题和生物信息学分析可信度等不足。因此,对候选靶点仍需进行大量的细胞分子生物学实验验证,以最终确定具有生物学功能的靶点。
针对已知靶点开发新的功能表位
确定有效的抗体靶点不仅包括发现新的功能性蛋白抗原,也包括开发已知靶点的新的功能表位。
表位(抗原决定簇)是抗原分子上被抗体或抗原受体识别的特定部位。通常位于抗原蛋白质表面的表位被称为功能性表位。一个蛋白质分子通常由多个具有不同功能的结构域构成,每个结构域表面都存在潜在的功能性表位。结合不同功能表位的抗体可能产生多种生物学效应,包括更强的亲和力、更强的信号通路阻断作用,甚至相反的激活功能。
新表位开发优势与策略
基于一个功能明确的靶抗原开发新功能表位抗体的策略具有优势:靶点具有较全面的研究基础、开发投资少、见效快,是一种创新路径。
开发新功能表位的核心策略是:
制备大容量的抗体库或设计功能表位多肽免疫原制备抗体。
结合表位确定技术和生物学实验进行筛选鉴定。
主要的表位确定技术
表位确定技术是这一过程中最为重要的环节,包括:
竞争检测技术(如竞争性ELISA、BiaCore):可判断不同配体是否识别多个表位,或确定识别的是线性表位还是构象表位,但不能精确定位。
**分段表达鉴定技术:**利用基因重组技术表达部分抗原片段来鉴定表位。可精确确定线性表位,或粗略鉴定构象表位。
合成肽库技术(Pep-Scan):通过合成小肽库,鉴定抗体结合的阳性肽,适用于线性表位的精确鉴定。
质谱鉴定技术:通过固相化抗体结合抗原、柱上酶切和串联质谱,可鉴定线性表位和构象表位序列。
结构生物学(X线晶体衍射、磁共振等):通过分析抗原抗体复合物的空间结构,是最为精确的表位确定方法。
联合应用多种表位确定技术可提高精确度。确定功能性表位有助于深入了解抗原结构功能,并为新功能表位抗体的筛选提供了理论和技术支持。
目前,针对Her-2、EGFR、VEGF等重要靶点,已开发出多种新功能表位抗体,在实验中表现出更高的亲和力和更强的生物学效应。然而,一些靶抗原可能因结构简单、功能性表位少,或结构功能研究不够深入,给新表位抗体的研发带来困难。