【高分综述 058】双特异性抗体：推进精准肿瘤学

• 在癌症治疗领域，双特异性抗体（bsAb）正成为推动精准肿瘤学进步的新星。

• 这些工程化的分子能够靶向两种不同的表位或抗原，其作用机制取决于bsAb的分子靶点和结构。通过操纵bsAb的结构，可以创造多种新颖的功能。

• 已有多种bsAb改变了血液恶性肿瘤和部分实体瘤的治疗格局。然而，对这些药物的耐药机制研究不足，且毒性管理仍然充满挑战。

操纵分子结构以优化功能

(A) 人类免疫球蛋白是糖蛋白分子，由两对相同的轻链和重链通过二硫键和非共价键连接在一起，形成Y形结构。轻链包括一个变量（VL）和恒定（CL）域，而重链有一个变量（VH）和三个恒定（CH1-3）域。抗原结合片段（Fab）有两个抗原结合位点，每个Y形结构的臂上各有一个，能够与单个抗原高亲和力结合，使人类免疫球蛋白成为双价但单特异性的。可结晶片段（Fc）根据重链的亚型（IgA、IgD、IgE、IgG或IgM）将免疫球蛋白（Ig）分类为五种同种型，负责与效应细胞（如白细胞）表面的Fc受体相互作用。

(B) 单克隆抗体（mAb）针对单一抗原的一个表位是单特异性的。

(C) 双特异性抗体（bsAb）设计有独特的抗原结合域，旨在靶向两个不同的表位，通常位于两个不同的抗原上。

调节Fc依赖的免疫原性

• Fc区域的抗体负责介导效应器功能，包括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作用（ADCP）。

• Fc区域的IgG基bsAbs可以被操纵以减轻这些不良影响和/或增强抗肿瘤活性，以在Fc功能上创造平衡。

• 通过选择不同的IgG亚类，例如IgG2或IgG4，它们与FcγR的结合力比IgG1低，可以减少与FcγR的结合。

• 在Fc区域的氨基酸替换（例如，L234F、L235E和N297G）创造了定制的Fc沉默突变，防止了由CD3和Fcγ受体的交联引起的非特异性免疫细胞激活。

药代动力学和半衰期延长优化

• IgG分子的循环过程涉及与新生儿Fc可结晶受体（FcRn）在酸性内质网中的结合，随后在生理pH下IgG-FcRn复合物解离，使抗体返回血液中。

• FcRn介导的再循环机制保护IgG分子免受细胞内降解，维持血清浓度并延长血清半衰期。

• 通过改变Fc区域的pH依赖性结合到FcRn，可以定制bsAb的药代动力学特性，以优化其在体内的分布和持久性。例如，Fc区域的Q311R和M428L突变提高了在生理pH下的FcRn解离率，从而增强了生物利用度、延长了血清持久性，并增强了疗效。

• IgG亚类的选择也会影响Fc基bsAb的生物利用度，进而影响药物的半衰期，除了影响效应器功能外。

确定价数

• bsAb可以根据存在的抗原结合位点数量进行分类。对称bsAb是通过融合两个相同的抗体片段或通过连接子直接添加单链可变片段（scFv）或单变量域（VHH）构建的。

• 不对称bsAb结合不同的抗原结合臂，结果是一个异二聚体，为灵活的目标选择提供了可能。

改善靶向非肿瘤毒性概况

• “靶向非肿瘤”毒性指的是抗体与其在正常组织上表达的相应抗原结合时产生的不良效应，使用bsAb时可能增加此类毒性的风险。

• 通过选择性优化不同结合位点的特异性和亲和力，可以实现更好的毒性概况。

• 设计bsAb时，可以有意选择一个臂针对肿瘤特异性高表达的抗原，而另一个臂针对在肿瘤或肿瘤基质细胞上高度表达的抗原，以减少对正常组织的不良影响。

• 例如，针对4-1BB的单克隆抗体可能因Fc-γ受体与Kupffer细胞中的4-1BB信号相互作用而导致肝毒性，而双特异性分子同时靶向4-1BB和肿瘤或基质细胞上表达的第二个抗原，可以通过跨细胞桥接增加TME中的细胞毒性，同时减少系统性副作用和肝毒性。

• 通过在肿瘤微环境中有条件激活bsAb，可以减少对健康组织的影响，例如使用可被肿瘤相关蛋白酶切割的肽掩蔽物，这种策略不仅限制了bsAb在健康组织中的激活，还允许在肿瘤组织中通过特定酶转化为活性形式。

双特异性抗体的作用机制

免疫细胞引导者

• 双特异性T细胞引导者（TCE）的设计目的是将内源性的CD4+和CD8+ T细胞与肿瘤细胞相连接，通过同时结合T细胞受体（TCR）复合物的CD3e亚单位和选定的肿瘤相关抗原（TAA）。

• 这种相互作用激活T细胞，其中一些T细胞具有细胞毒性或表现出促炎活性，有助于杀死肿瘤细胞。

• TCE可能影响具有抗炎极化的调节性CD4+ T细胞，但预期它们在TCE结合后的激活对邻近T细胞的效应功能是不利的。

• TCE还可能触发T细胞边缘化和增殖，重塑肿瘤微环境（TME），如在B细胞非霍奇金淋巴瘤（B-NHL）患者接受glofitamab治疗后所报道的那样。

• TCE诱导的TME变化可能源于初始T细胞激活后分泌的细胞因子/趋化因子，以及招募更多的T细胞和其他免疫细胞。

• TCE诱导的T细胞杀伤癌细胞被认为独立于通过主要组织相容性复合体（MHC）类I/II或共刺激分子的抗原识别。

• 最近对多发性骨髓瘤（MM）中骨髓T细胞库的纵向分析表明，使用TCE（CD3 × BCMA）后有效的T细胞扩增在很大程度上依赖于肽-MHC类I。

• 这些数据表明，肽-MHC类I作为T细胞响应TCE给药后的额外共刺激信号是必需的。

• 正在开发针对特定T细胞库的新免疫细胞引导者，例如LAVA-051（Vγ9Vδ2-T × CD1d，双特异性纳米体，Gammabody®），这是一种针对Vδ2-TCR链和CD1d的γδ T细胞引导者，由白血病和骨髓瘤细胞表达。

• 自然杀伤（NK）细胞可以对癌细胞施加自发的、抗原无关的细胞毒性，双特异性杀伤细胞引导者（BiKE）将NK细胞重定向至肿瘤。

• BiKE针对CD16（及其他受体分子）和TAA开发，NK细胞优先杀死MHC I缺陷的肿瘤细胞，使得BiKE成为一个有吸引力的治疗策略，特别是考虑到MHC I表达的缺失是癌细胞免疫逃逸的机制之一。

免疫检查点调节

• 免疫检查点调节疗法彻底改变了癌症治疗，但某些肿瘤的疗效有限、治疗抵抗和非靶向毒性仍是持续的挑战。

• 双特异性抗体通过一个臂结合T细胞表面的抑制性免疫检查点受体（如PD-1、CTLA-4、LAG-3或TIGIT），另一个臂结合另一个免疫检查点受体，可以是T细胞、肿瘤细胞或抗原呈递细胞上的。

• 这种策略有助于限制靶向TIL上共表达的免疫检查点，通过亲和力介导的选择性靶向免疫检查点目标。

• 双特异性抗体可能有助于减轻适应性治疗抵抗，因为单一免疫检查点阻断可能导致不同检查点途径的补偿性上调，以允许免疫逃逸。

信号通路阻断

• 双特异性抗体能够阻断两个不同的抗原或者同一抗原的不同区域在信号通路中的作用，这种双重靶向可以增强治疗效果并减少抗药性的产生。

• 主要的作用机制包括阻断受体-配体相互作用，从而抑制下游的信号传导级联反应。

• 双特异性抗体还可以促进受体的内化，防止受体的交联（包括同源二聚体和/或异源二聚体的形成），进而导致下游效应，例如抑制血管生成和细胞增殖。

• IgG基的双特异性抗体携带Fc结构，可以促进抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）和抗体依赖性细胞毒性（ADCC），进一步诱导细胞凋亡。

• 双特异性抗体可以解决对酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的耐药性问题，这通常发生在TKI诱导的替代通路的上调，例如在EGFR突变的非小细胞肺癌（NSCLC）中观察到的间充质-上皮转化（MET）通路的激活。

• 正在开发的针对血管生成因子的双特异性抗体，例如ABT-165（VEGF × DLL4，DVD-Ig™），在临床前模型中显示出了比单独使用抗DLL4或抗VEGF单克隆抗体更显著的抗肿瘤效果。

• 双特异性抗体也可以同时靶向HER2的多个功能区域，如Zanidatamab（HER2-ECD2 × HER-ECD4，BEAT®），能够同时靶向HER2的ECD2和ECD4区域，类似于曲妥珠单抗和帕妥珠单抗的联合使用，并且可以从细胞膜上内化HER2，导致HER2信号传导的强效抑制。

临床证据

急性淋巴细胞白血病（ALL）

• 急性淋巴细胞白血病（ALL）以未成熟淋巴细胞的快速增殖为特征，发病率呈双峰分布，儿童时期的发病率较高，而第二个高峰通常发生在50岁左右，且与较差的预后相关。

• CD19是最广泛表达的B细胞谱系特异性抗原，几乎在所有B细胞ALL病例中均有表达。

• Blinatumomab（MT103，Blincyto®）在复发/难治性（R/R）B细胞前体ALL患者中显示出显著的临床活性，FDA于2014年批准其用于R/R ALL。

• 近期的真实世界数据表明，Blinatumomab在Ph-和Ph+亚组患者中的总生存期（OS）分别为12.2个月和16.3个月。

急性髓性白血病（AML）

• 急性髓性白血病（AML）是由髓系前体细胞的恶性克隆扩增引起的，因其细胞遗传学或分子亚型的多样性而呈现异质性。

• 针对CD3和CD33或CD123的双特异性抗体在化疗耐药的AML治疗中显示出活性。

B细胞非霍奇金淋巴瘤（B-NHL）

• B细胞非霍奇金淋巴瘤（B-NHL）包括侵袭性和惰性疾病，目前的管理方法包括利妥昔单抗联合高剂量化疗、自体干细胞移植和嵌合抗原受体（CAR）T细胞治疗。

• 尽管这些治疗方法有效，但复发率仍然很高，双特异性抗体在R/R B-NHL中成为重要的干预手段。

多发性骨髓瘤（MM）

• 多发性骨髓瘤（MM）以单克隆浆细胞的失控增殖为特征，产生过量的免疫球蛋白，尽管免疫调节药物（如来那度胺）、蛋白酶体抑制剂（如硼替佐米）和单克隆抗体（如达妥珠单抗）改善了患者预后，但治疗耐药性仍然是一个问题。

• Teclistamab（CD3 × BCMA，IgG4 DuoBody®）是FDA首次加速批准用于治疗R/R MM的双特异性抗体，其在MajesTEC-1临床试验中显示出39.4%的完全缓解率（CR），并且无进展生存期（PFS）为11.3个月。

实体瘤

• 与血液恶性肿瘤相比，双特异性抗体在实体瘤领域的发展面临更多挑战，主要是由于抗原表达的异质性、基质屏障对药物渗透的阻碍以及免疫抑制性的肿瘤微环境。

• 尽管如此，已有几种双特异性抗体在特定的实体瘤类型中获得了监管批准，包括amivantamab、tebentafusp、cadonilimab和tarlatamab。

• Catumaxomab是首个获批用于实体瘤的双特异性抗体，用于治疗恶性腹水，但由于商业原因，该药物已于2017年被公司自愿撤回。

• Tebentafusp是一种免疫动员单克隆TCR针对癌症（ImmTAC）分子，由一个针对gp100表位的高亲和力TCR和一个针对CD3的单链可变片段组成，于2022年获得FDA批准用于治疗HLA-A*02:01阳性的不可切除或转移性葡萄膜黑色素瘤患者。

• Amivantamab针对EGFR ex20ins突变的非小细胞肺癌（NSCLC），在CHRYSALIS研究中显示出40%的客观反应率和22.8个月的总生存期，于2021年获得FDA加速批准。

• Tarlatamab针对DLL3的双特异性抗体，在2024年5月获得FDA加速批准用于治疗接受过铂类化疗后病情进展的广泛期小细胞肺癌（ES-SCLC）患者。

双特异性抗体的局限性和毒性

细胞因子释放综合征

• 细胞因子释放综合征（CRS）是一种潜在的严重副作用，通常与免疫细胞的过度激活有关，导致大量促炎细胞因子如白介素（IL）-6、干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的迅速释放。

• CRS的严重程度可以从轻微和短暂的反应到危及生命的状况，表现为难治性低血压、毛细血管渗漏综合征和多器官功能障碍。

• 尽管任何级别的CRS在接受双特异性抗体治疗（特别是那些靶向CD3的双特异性抗体）的患者中是常见和预期的，但3级或4级CRS的发生率并不高。

• CRS的发病时间和严重程度取决于药物和免疫细胞激活的程度：例如，与单克隆抗体rituximab治疗相关的CRS通常在几分钟到几小时内发生，而与T细胞治疗相关的CRS可能在输注后几天甚至几周内发生，与体内T细胞的最大扩增相一致。

• 双特异性抗体相关的CRS通常在第一剂给药后48小时内发生，并且随着后续治疗变得不那么严重。

• 已建立的CRS管理需要密切监测、及时和强化的支持性护理，经常使用抗炎药物。IL-6受体拮抗剂tocilizumab被批准用于CRS的治疗，而直接针对IL-6分子的siltuximab或clazakizumab可以防止IL-6与可溶性和膜结合的IL-6受体结合。临床数据表明，IL-6受体阻断并不干扰抗肿瘤活性。

• CRS的细胞因子诱导和IL-6释放通常与首次给药相关，这表明分步剂量或首次剂量分割的策略可能有助于实现对免疫系统的渐进激活，而不是固定剂量方案所预期的早期、不受控制的炎症反应。

尽管最初有人担心使用皮质类固醇可能会损害双特异性抗体治疗的疗效，但迄今为止并没有足够的临床数据排除使用类固醇来管理双特异性抗体的毒性。

免疫效应细胞相关神经毒性综合征

• 免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）是包括双特异性抗体在内的免疫疗法引起的严重神经毒性。

• ICANS通常与CRS共同发生，但它是一个独立的综合征，具有不同的发病时间和病理生理机制。ICANS的管理包括密切监测早期严重神经毒性的迹象和支持性治疗。

输注相关反应

• 输注相关反应（IRR）通常在给药后10分钟至4小时内发生，但也可能在24小时后出现。

• IRR是不可预测的，与剂量无关，与药物的药理作用无关。IRR的管理包括使用抗组胺药、皮质类固醇、镇痛药、氧气和H2受体拮抗剂。

机会性感染

• 使用双特异性抗体治疗可能与机会性感染相关，尤其是在血液系统恶性肿瘤的背景下。

• 宿主特异性条件（例如，与基础恶性肿瘤相关的免疫抑制，或预先存在的细胞减少症或低丙种球蛋白血症）以及双特异性抗体治疗的直接效应（例如，对淋巴细胞的靶向非肿瘤效应）以及与这类患者群体中常见的辅助疗法（例如，之前的骨髓移植或CAR-T细胞治疗）相关的因素需要在考虑双特异性抗体相关感染时予以重视。

• 与双特异性抗体治疗相关的感染可能以不同的方式呈现，例如，作为呼吸道或与导管相关的感染。常见的是革兰阴性细菌感染，但也可能出现真菌（如曲霉属）和病毒（如巨细胞病毒）感染。

• 在接受针对BCMA、GPRC5D和FcRH5的双特异性抗体治疗的多发性骨髓瘤（MM）患者中，已充分记录了机会性感染的案例。这些双特异性抗体可能导致靶向非肿瘤毒性，从而引起浆细胞再生障碍（因为这些靶标在多发性骨髓瘤细胞和正常浆细胞上都有表达）。这导致抗体产生减少和低丙种球蛋白血症。

• 一项对多发性骨髓瘤患者接受双特异性抗体治疗的荟萃分析显示，有40%的患者发生了感染。另一项报告指出，与非BCMA靶向双特异性抗体相比，BCMA靶向双特异性抗体治疗后，G≥3级中性粒细胞减少症（39.2%对25.3%）和感染（30%对11.9%）的风险更高。

• 导致感染风险增加的另一个假设机制是双特异性抗体可能触发调节性T细胞的激活，从而促进免疫抑制微环境的形成。使用IL-6抑制剂或类固醇来管理严重的双特异性抗体相关CRS与感染风险增加有关，尽管这一点仍然存在争议。

耐药机制

免疫检查点蛋白和共刺激分子

• 研究表明，免疫检查点蛋白的上调可能是T细胞引导者（TCEs）治疗的主要耐药机制之一，尤其是在血液系统恶性肿瘤中。