Биспецифическое моноклональное антитело ( BsMAb , BsAb ) — это искусственный белок , который может одновременно связываться с двумя различными типами антигена или двумя различными эпитопами на одном и том же антигене . [1] Природные антитела обычно нацелены только на один антиген. BsAbs могут быть изготовлены в нескольких структурных форматах. BsAbs могут быть разработаны для привлечения и активации иммунных клеток, для вмешательства в сигнализацию рецепторов и инактивации сигнальных лигандов, а также для принудительной ассоциации белковых комплексов. [2] BsAbs были исследованы для иммунотерапии рака , доставки лекарств и болезни Альцгеймера. [1] [3]
Первоначальная концепция BsAbs была предложена Нисоноффом и его коллегами в 1960-х годах, включая первую идею архитектуры антител и другие открытия. [4] [5] В 1975 году проблема получения чистых антител была решена путем создания гибридомной технологии , и наступила новая эра моноклональных антител (MoAbs). [6] В 1983 году Мильштейн и Куэлло создали гибридно-гибридомную ( квадроматическую ) технологию. [7] В 1988 году команда Хьюстона изобрела одноцепочечный вариабельный фрагмент (scFv) для минимизации проблем рефолдинга, который содержит неправильное спаривание доменов или агрегацию двухцепочечных видов. [8] В 1996 году BsAbs стали более развитыми, когда появилась технология «выступы в отверстия». [1] [9]
Существует много форматов BsAbs, но две основные категории — это IgG-подобные и не-IgG-подобные. [10] Основными типами методов производства являются квадромы, химическая конъюгация и генетическая рекомбинация, и каждый метод приводит к уникальному формату. [3] [11]
Этот формат сохраняет традиционную структуру моноклональных антител (mAb) из двух плеч Fab и одного участка Fc , за исключением того, что два участка Fab связывают разные антигены. Наиболее распространенные типы называются трифункциональными антителами , поскольку они имеют три уникальных участка связывания на антителе: два участка Fab и участок Fc. Каждая пара тяжелой и легкой цепи происходит от уникального mAb. Участок Fc, созданный из двух тяжелых цепей, образует третий участок связывания. Эти BsAb часто производятся с помощью метода квадромы или гибридной гибридомы . [12] [13] [14]
Однако метод квадромы полагается на случайность при формировании пригодных к использованию BsAb и может быть неэффективным. Другой метод производства IgG-подобных BsAb называется «выступы в отверстия» и основан на введении мутации для большой аминокислоты в тяжелой цепи одного mAb и мутации для маленькой аминокислоты в тяжелой цепи другого mAb. Это позволяет целевым тяжелым цепям (и соответствующим им легким цепям) лучше подходить друг к другу и делает производство BsAb более надежным. [3] [11]
Существуют и другие BsAbs, в которых полностью отсутствует Fc-область, что приводит к относительно простым стратегиям проектирования. [1] К ним относятся химически связанные Fab , состоящие только из Fab-областей, и различные типы двухвалентных и трехвалентных одноцепочечных вариабельных фрагментов (ScFvs). Существуют также слитые белки, имитирующие вариабельные домены двух антител. Наиболее разработанными из этих новых форматов являются биспецифические активаторы Т-клеток (BiTEs), которые используют линкер G 4 S для соединения двух ScFvs — одного антитела CD3 ScFv и одного опухолеассоциированного антигена (TAA) или опухолеспецифического ScFv — для перенаправления Т-клеток на раковые клетки для уничтожения цели. [15] [16] [17] Другие платформы включают четырехвалентную антипараллельную структуру (TandAbs) и только VH (Bi-Nanobody). Платформа TandAb образована четырехвалентной молекулой антитела, содержащей два сайта связывания для каждого из двух антигенов. [18] В этой платформе обратное спаривание двух пептидных цепей образует гомодимерную молекулу. Например, AFM 11 основан на платформе TandAbs и нацелен как на CD3, так и на CD19 для достижения терапевтического эффекта. AFM 11 показал дозозависимое ингибирование опухолей Раджи in vivo . [19] Платформа Bi-Nanobody образует мультиспецифическое связывание через соединение между областями VH двух или более молекул антител. Продукты, разработанные на основе этой платформы, представляют собой небольшие молекулы, и эти небольшие молекулы обладают высокой стабильностью и лучшей проницаемостью для тканей in vivo . [20] Несмотря на то, что не-IgG-подобные BsAbs имеют низкую молекулярную массу и, следовательно, высокую проницаемость для опухолевой ткани, их период полураспада относительно короткий, и они требуют многократных доз. [1]
Несмотря на значительные различия между различными типами и форматами биспецифических антител, процессы их производства совпадают на нескольких этапах:
Связывание BsAb с его целевыми антигенами может привести к различным эффектам. Наиболее широкое применение этого подхода — иммунотерапия рака , где BsAb конструируются для одновременного связывания цитотоксической клетки и мишени ( опухолевой клетки), подлежащей уничтожению. Можно наблюдать связующий эффект, который BsAb оказывают на взаимодействия Т-клеток и раковых клеток, используя визуализацию живых клеток без меток . Катумаксомаб , одно из первых трифункциональных антител, одобренных для терапевтического использования, связывает как CD3 на цитотоксических Т-клетках , так и EpCAM на аденокарциномах человека . [12] [13] Fc-область дополнительно связывается с клеткой, которая экспрессирует Fc-рецепторы , например, макрофагом , естественной киллером или дендритной клеткой . Поскольку Fc-область остается неповрежденной, это позволяет BsAb вызывать общие иммунные реакции при распознавании Fc-рецептором, такие как антитело-зависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность или комплемент-зависимая цитотоксичность . [14] [16]
Рост опухолевых клеток можно моделировать или модулировать с помощью рецепторной тирозинкиназы (RTK), включая членов семейства Her или инсулиноподобного фактора роста (IGF). Поэтому RTK являются предпочтительными мишенями в терапии рака. Хотя на рынке уже имеются моноспецифические RTK-таргетные IgG, такие как цетаксимаб (Erbitux) и панитумумаб (Vectibix), оба из которых направлены против HER1. Однако раковые клетки могут переключиться на другой путь, чтобы избежать ингибирования роста, вызванного блокированием одного сигнального пути. Для повышения терапевтической эффективности одновременное вмешательство/блокирование двух (или более) сигнальных путей RTK, достигаемое посредством посредничества BsAb для инактивации либо RTK, либо их лиганда, снижает вероятность механизмов ускользания, принятых опухолевыми клетками. [22] [23]
Кроме того, при работе с вакцинами против вируса Эбола исследование показало, что антитело DVD-Ig может быть использовано для предотвращения выхода вируса из эндосомы . Вирусы Эбола инфицируют клетки посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза . Исследователи разработали DVD-Ig, в которых внешние вариабельные области связываются с поверхностными гликопротеинами вирусной оболочки и проникают в клетку с вирусом. Эти внешние области расщепляются в вирусной эндосоме, открывая внутренние вариабельные области, которые затем связываются как с вирусом, так и с внутренними рецепторами в эндосоме. Блокирование взаимодействия между вирусом и эндосомальными белками предотвращает выход вируса из эндосомы и дальнейшее инфицирование. [24]
Например, эмицизумаб (ранее RG6013) — это производное IgG, содержащее мотивы гетеродимеризации H-цепи, которое было объединено с подходом общей легкой цепи для предотвращения проблем с неправильным спариванием L-цепи. [25] [26] Благодаря двухвалентному составу эмицизумаб объединяет два белковых антигена в один комплекс. Фактор IXa и фактор X в каскаде коагуляции являются родственными антигенами, которые связываются RG6013. Эти два фактора объединяются фактором коагуляции VIIIa у здорового человека, в то время как у пациентов с гемофилией А, связанной с нарушением свертываемости крови, VIIIa нет. Текущее лечение этого заболевания заключается в добавлении пациентам FVIII для уменьшения осложнений, связанных с кровотечением. Но FVIII может быть распознан как чужеродный белок у этих пациентов из-за отсутствия этого белка, и, таким образом, будет вырабатываться иммунный ответ против этого белка. Кроме того, FVIII имеет короткий период полураспада (менее 15 часов) и, таким образом, быстро выводится. Однако гуманизированный BsAb имеет более низкую иммуногенность и более длительный период полувыведения из сыворотки по сравнению с FVIII и, таким образом, обеспечивает лучшее лечение гемофилии. [2]
Иммунотерапия рака обычными моноклональными антителами не активирует Т-лимфоциты , поскольку Fab-области уже используются для связывания опухолевых клеток, а этот тип клеток не имеет Fc-рецепторов. [27] Биспецифические антитела также обладают более высоким цитотоксическим потенциалом и связываются с антигенами, которые экспрессируются относительно слабо. [28] Эффективная доза составляет около 0,01 мг·м −2 ·д −1 ( миллиграмм на квадратный метр поверхности тела в день), что на несколько порядков ниже, чем у обычных антител. [27] Для не-IgG-подобных BsAbs их меньший размер позволяет им достигать антигенов, обычно недоступных для обычных антител. [3] В случае вакцин против Эболы этот метод позволяет антителу нацеливаться на внутриклеточные мишени, обычно недоступные для традиционных методов лечения моноклональными антителами. [24]
Кроме того, нацеливание более чем на одну молекулу может быть полезным для обхода регулирования параллельных путей и избежания резистентности к лечению. Связывание или блокирование нескольких целей в пути может быть полезным для остановки болезни, поскольку большинство состояний имеют сложные многогранные эффекты по всему организму. [29] Вместе с комбинированной терапией BsAbs все чаще используются для лечения определенных типов рака, поскольку со временем некоторые опухоли развивают резистентность к ингибиторам контрольных точек и/или костимулирующим молекулам. [30]
Несколько препаратов bsAb были одобрены FDA /EMA США, и более 180 в настоящее время проходят клинические испытания. Первое биспецифическое антитело, получившее одобрение регуляторных органов, блинатумомаб , нацелено на CD19 на В-клетках и CD3 на Т-клетках, что приводит к активации Т-клеток и разрушению В-клеток. [31] Дополнительные препараты биспецифических антител с тех пор были одобрены FDA США: эмицизумаб , амивантамаб , тебентафусп , фарисимаб , теклистамаб , мосунетузумаб , эпкоритамаб , глофитамаб . [31] Среди программ bsAb, которые в настоящее время разрабатываются, наиболее популярными парами целей являются сочетание CD3 и мишеней на поверхности опухоли . Другими популярными мишенями являются HER2 , PD-1 , PD-L1 , EGFR , CTLA-4 и т. д., а также иммунные мишени PD-1, PD-L1, BCMA , CD47 , CTLA-4, LAG-3 , 4-1BB. [32] Кроме того, с одобрением нескольких новых bsAb с 2022 года и новыми механизмами повышения эффективности, такими как разработка гетеродимерных биспецифических молекул, появилось несколько дополнительных возможностей пар целей. [32]
Основной проблемой, сопровождающей разработку BsAb с ранних стадий, было достижение высокого соотношения правильно спаренных биспецифических антител. Ранние попытки получения BsAb привели к образованию большого количества гомодимеров и других неправильно спаренных фрагментов. Были разработаны новые технологии спаривания для увеличения скорости гетеродимеризации, что привело к более высоким выходам и снижению производственных затрат. [33]
Более того, антитела типа IgG могут быть иммуногенными , что означает, что область Fc может вызывать пагубные последующие иммунные реакции, вызванные клетками, которые активируются рецепторами Fc. [3] Терапевтическое использование BsAbs в целом все еще в значительной степени находится в стадии разработки, и в настоящее время проводятся многочисленные клинические испытания, которые определяют эффективность и безопасность BsAbs для лечения. [15]
Одной из основных проблемных областей является осуществимость введения и управления побочными эффектами, где потенциал терапевтического успеха должен быть взвешен против возможных рисков. Возникновение побочных эффектов в первую очередь зависит от конкретного антитела, его цели и факторов, специфичных для пациента. Эти факторы должны быть индивидуально изучены для каждого пациента, чтобы оценить осуществимость лечения биспецифическими антителами и оценить риск побочных эффектов, связанных с инфузией, иммунными, органоспецифическими и гематологическими побочными эффектами. [33]
Биспецифические антитела имеют широкий спектр применения в диагностике и терапии. BsAbs можно комбинировать с HRPO, использовать в стратегиях предварительного нацеливания и использовать для обеспечения лучшей визуализации для раннего обнаружения при диагностике. Для лечения рака BsAbs могут точно нацеливаться на иммунные клетки, помогать и реагировать на иммунные клетки, точно настраивать судьбу и функцию иммунных клеток, улучшать толерантность иммунных клеток и способствовать возвращению к иммунному гомеостазу. BsAbs также можно применять для лечения других заболеваний, включая гемофилию А, диабет, болезнь Альцгеймера и офтальмологические заболевания. [1]
В настоящее время в клинической практике используется несколько биспецифических антител. Блинатумомаб , который воздействует на CD19 и CD3 , используется при лечении острого лимфобластного лейкоза (ОЛЛ) с отрицательной филадельфийской хромосомой В-клеток . Эмицизумаб , который воздействует на факторы свертывания IXa и X, используется при лечении гемофилии А. [34] Катумаксомаб был снят с европейского рынка в 2017 году по коммерческим причинам. [ 35] Амивантамаб , который воздействует на эпидермальный фактор роста (EGF) и рецепторы MET , для взрослых пациентов с местнораспространенным или метастатическим немелкоклеточным раком легких (НМРЛ) с мутациями вставки экзона 20 рецептора эпидермального фактора роста (EGFR). [36] Теклистамаб , который воздействует на CD3 и антиген созревания В-клеток (BCMA), используется при лечении множественной миеломы . [37]
В статье использованы материалы из Словаря терминов, связанных с раком, Национального института рака США .
{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )