类抗体支架蛋白类药物研发现状盘点

时间:2017-09-07 19:03   来源:未知

引言

2017年5月初,阿斯利康公司宣布与德国Pieris制药达成呼吸领域项目配合,阿斯利康应用后者的专有Anticalin平台开发吸入药物治疗哮喘,阿斯利康将支付首付款和近期里程碑付款总计5750万美元,Pieris将获得总计里程碑和终极贸易化付款可达21亿美元,包括销售分成。基于协议,Pieris将在2017年推进其临床前项目PRS-060进入I期临床,该项目是靶向IL4Ra的哮喘候选药物。

2017年6月,总部位于英国剑桥的生物制药公司Bicycle Therapeutics宣布取得诸多重量级投资者总额5200万美金的B轮融资,用于继续开展双环肽类药物针对不同类型癌症的临床研究。

类抗体支架蛋白简介

自上世纪80年代起,抗体药物逐渐成为生物制药产业增长最快的领域。从1986年首个抗体药开始,截至2017年上半年,FDA共批准了70个抗体药,其中2017年至今就有8个抗体药物获批上市。抗体药市场在30年间急速增长至870亿美元。抗体药物的优势主要体现在高度特异性、多样化以及靶向专一等方面,然而随着基础研究与临床实际的不断深刻,其天然局限性也越发显明,表示在以下几个方面:

①抗体体积较大,对组织、实体瘤等穿透性较差;

②抗原结合部位,即Fv区域假如较小,往往会导致轻重链的结合不稳定,同时也使得重组表达步骤过于艰苦,制约了其应用范围;

③Fv区域由轻重链的六个抗体可变区组成,在制备全合成抗体库时,往往无法同时变化六个可变区,其结构多样性受到限制;

④糖基化的抗体药物需要在昂贵的真核细胞株内造就,其优化和发酵过程漫长;

⑤现有的知识产权法律法规,抗衡体药物进行了适度维护,限制了非专利人或实体对同类抗体的进一步开发。

基于上述种种不足,寻找类抗体支架蛋白药物(antibody-like scaffold drug)或非抗体支架蛋白药物(non-antibody scaffold drug)逐渐成为新的基础研究热点和技术创新点。理想的非抗体大支架蛋白一般具有较小的体积(20-200残基,一般抗体残基数超过1500),致密且热稳定的结构,以及可变的表面区域。在从前的十几年里,已有亲近50种非抗体生物大分子支架被发现,并被证明可以通过加工获得与天然不同的生物活性,如下表所示。

类抗体支架药物研发现状

类抗体支架蛋白的应用前景辽阔,既可以在基本研究中发挥重大作用,又能应用于临床诊断与治疗。与传统的抗体药物相比,它具备许多显著的优势,包含低本钱、胞内高稳定性、弱免疫效应以及口服吸收等重要性质,已成为药物研发的热门领域之一。目前该类药物研发管线前进较为迟缓,但不乏亮点;其中向临床研究推进较快的几类分子结构及详细药物信息如下表所示。

Kuni tz domain

蛋白分子所包括的抑制蛋白降解酶功能的活性结构域,或者说蛋白酶抑制剂,通常由50-60个氨基酸构成富含二硫键的α-β折叠结构域,分子量约6kDa。常见的Kunitz类型蛋白酶抑制剂有aprotinin (bovine pancreatic trypsin inhibitor,BPTI),阿尔茨海默病淀粉样蛋白前体(APP)及TFPI (tissue factor pathway inhibitor)。

迄今为止,仅有一种类抗体支架药物Kalbitor获得批准上市,归属于Kunitz结构域种别。Ecallantide由Dyax公司(2015年被Shire公司收购)研发,于2009年11月27日获得美国FDA同意上市,商品名为Kalbitor。Ecallantide是一种血浆激肽释放酶抑制剂,与血浆激肽释放酶结合并阻断其结合位点,从而抑制HMW激肽原向缓激肽的转化。该药用于治疗12岁及以上患者遗传性血管性水肿。Kalbitor是一种皮下注射液,每瓶含10mg/mL ecallantide,推荐剂量为每次30mg,分三次注射。

Adnectin

一类新型的类抗体药物家族,设计原初来源于10Fn3 (the 10th fibronectin type III domain)。Adnectin成员与抗体可变结构域相似,都是由β-sheet构成的三明治结构与不同的Loop区所组成,但相比于抗体其序列有所改变,并且只有一个较小的不含二硫键的独自结构域。由此,Adnectin同靶点结合的严密度及特异性与抗体相当,但更轻易进行基因工程改革以及采取细菌抒发系统进行大规模工业化生产。通过mRNA展示、噬菌体展示及酵母展示等体外进化的方式筛选得到的Adnectin分子,同生物大分子靶点的解离常数可低至纳摩乃至皮摩。

BMS-962476为BMS原研,是PCSK9的Adnectin类抑制剂,可作用另一种非抗体门路。BMS-962476分子量约为11.3kDa,由103个氨基酸残基组成并偶联至PEG分子上。第一个PCSK9的Adnectin类抑制剂的研究显示,它可迅速下降血浆中PCSK9和LDL-C的程度,且Adnectin介导的抑制有很好的耐受性。目前该药物针对高胆固醇血症及动脉粥样硬化的治疗正处于一期临床研究中。

Angiocept

又名Pegdinetanib,由94个氨基酸残基形成;其中93位上的Cys通过化学修饰方式携带有两个PEG分子,从而使其整体分子量约为40kDa。该药物主要作用机制为VEGFR-2的选择性抑制剂,用于组织肿瘤新生血管的发生。2007年10月,该药物开展针对胶质母细胞瘤的二期临床研究;2012年8月,该药物开展了针对非小细胞肺癌及结直肠癌的二期临床研究。

BMS-986089

该药是百时美施贵宝开发的一种靶向于肌生成抑制蛋白的全人源Adnectin (Monobody),目前处于临床2/3期研究阶段,用于治疗杜氏肌肉营养不良症。2017年4月,在与罗氏制药的交易中,百时美施贵宝将BMS-986089以1.7亿美元预付款,2.05亿美元里程碑金的价钱授予罗氏制药。

Affibodies

该药是一类新的由58个氨基酸残基组成、相对分子质量约为6.5kDa的亲和性配体,结构中含有3个α-螺旋,其功能类似于抗体却又有着一些抗体所不具备的性质,如相对分子质量小、折叠速率快、选择性和亲和力高,以及结构稳定,可耐受化学修饰等,因此被称为"人工抗体"。Affibody分子最初是由葡萄球菌蛋白A的免疫球蛋白结合区域B段衍化而来,为了进步其化学稳定性,将B段第29位的甘氨酸突变为丙氨酸,并使其成为当前报道的具有最快的蛋白折叠速率蛋白之一。近年来affibody分子在生物科学的许多领域中得到广泛应用,如影像诊断、治疗学以及药物载体等方面。

Affibodies体积较小,从而能够倏地穿透进肿瘤细胞并同靶点蛋白相联合,这使得他们成为癌症影像诊断范畴的理想选择。目前该公司正在研发测试两类Affibodies类分子用于肿瘤诊断,分离是ABY-25,靶向于HER2蛋白用于乳腺癌的诊断,将在2017年秋季进入三期临床阶段;另一种分子靶向于脑部肿瘤组织的EGFR,用于赞助外科医生肯定肿瘤组织的边界。另外,Affibody公司正将研发重点转向其余治疗方面的应用,如针对银屑病、阿尔茨海默病及自体免疫性疾病的药物等。用于银屑病治疗研究的药物ABY-035将在今年秋季开端临床二期实验。

Anticalin

该技术平台由德国的制药公司Pieris Pharmaceutical独家持有。Anticalin蛋白来源于人类的载脂蛋白,通过基因工程改造后可以通过各类抗原相结合,包括蛋白质分子及一些小分子化合物。这类蛋白结构上不同于抗体分子,整体大小只有约180个氨基酸,分子量约为20kDa,但却具有与单克隆抗体类似的性质,因而也被称为抗体模仿物。相比于抗体类药物,Anticalin分子具有更好的组织穿透性,并且在高达70℃温度下仍具有较好的稳定性。

目前Pieris公司有三款药物产品推进较为迅速。Angiocal,研发代码PRS-050,靶向于VEGF-A,目前正处在针对实体瘤患者开展的一期临床试验中;PRS-080靶向于Hepcidin用于治疗贫血症,目前处于临床1/2期研究中;而PRS-060则是Pieris同AstraZeneca协作开展研究,靶向于IL-4Rα分子用于治疗哮喘,相关临床研究将在2017年开展。

Bicyclic peptide

最小的类抗体蛋白分子家族,由9-15个氨基酸残基组成,分子量约为2kDa。经过火子设计及改造,该类分子通常可以快捷高效的将肿瘤杀伤毒性药物准确的运输至目标位置。相比于传统药物需要延长体内的半衰期,Bicycle Therapeutics公司的Greg Winter表现,他们正致力于改造类抗体分子,使其能够输送大剂量的药物,同时可能疾速的从机体内被消除掉;从而到达在短期内较高的组织内药物浓度,实现对肿瘤细胞的杀伤过程。BT1718是Bicycle Therapeutics开发的双环肽-药物偶联分子,目前已经完成GLP毒理学研究,行将在2017年同英国癌症研究中心结合开展临床研究工作,用于治疗包括三阴性乳腺癌及非小细胞肺癌在内的实体瘤患者。

DARPins

全称为designed ankyrin repeat proteins,是一类基因工程改造的抗体模拟蛋白,通常分子量约为12-18kDa,对靶蛋白具有较高的特异性及结合才能。DARPins技术平台由Molecular Partners公司开发,该公司目前多项该类别药物处于不同的研发阶段。

Molecular Partners公司的Abicipar pegol目前正处于3期临床阶段用以治疗黄斑变性。DARPins具有非常高的柔性,可被设计改造用来结合简直任意的靶点蛋白。该分子大小只相当于抗体片断的某一条单链,并且成本较低,可采用大肠杆菌而不是哺乳动物细胞来进行生产。该药物是一种VEGF的拮抗剂,用来减少视网膜后血管的渗漏。通过偶联PEG进行修饰,药物分子在眼球内的维持期可达两周,从而极大降低患者的用药频率。2011年,Molecular Partners将Abicipar的研发授权给Allergan,并由后开推进药物的临床研究,而其自身则专注于肿瘤治疗领域。目前该公司的MP-0250正处于二期临床研究中,可阻断VEGF及HGF依赖性的肿瘤逃逸过程,从而辅助对化疗药物产生抗性的肿瘤细胞重新恢复药物敏理性。

Fynomer

起源于人类Fyn蛋白的SH3构造域,由Covagen研发,后于2014年受权给Janssen进行后续开发。同其他类抗体分子一样,fynomer同样是小分子蛋白,但其本身并不是以药物形式施展作用,而是同完整抗体分子形成融会蛋白,从而使得复合体可以同时结合两种不同靶点。

双特异性的FynomAbs复合体通过优化后拥有多项用途,如可以将两类细胞拉近到一起,好比肿瘤细胞及杀伤T细胞;或者在统一细胞内偶联两个不同的分子,从而转变细胞的免疫反映过程。Fynomer类药物COVA322是一种靶向于白细胞介素-17A和肿瘤坏死因子TNF的双特异性抗体,曾发展临床试验用于治疗银屑病,但在一期临床后该项目因平安性斟酌被终止。只管如斯,Covagen仍深信该技巧平台并不存在保险性隐患,并持续致力于其他Fynomer类药物的研发。

缩略词表

DARPins:designed ankyrin repeat proteins

HER2:human epidermal growth factor receptor type 2

HGF:hepatocyte growth factor

IL-17A:interleukin-17A

IL-4Rα:interleukin-4 receptor alpha

MT1-MMP: membrane type 1 matrix metalloproteinase

PCSK9:proprotein convertase subtilisin kexin 9

PET:positron emission tomography

VEGF:vascular endothelial growth factor

VEGFR2:vascular endothelial growth factor receptor 2

参考文献

1.Next-generation antibodies.Nature Reviews Drug Discovery 13,413–414 (2014) doi:10.1038/nrd4255

2.Selected antibody-like scaffolds in development. Nature Biotechnology 35,602 (2017). doi:10.1038/nbt0717-602

3.Therapeutic advances in rheumatology with the use of recombinant proteins. Nature Reviews Rheumatology 4,605-614 (November 2008) | doi:10.1038/ncprheum0909

4.Challenges and opportunities for non-antibody scaffold drugs. Drug Discovery Today,2015,20 (10):1271-1283

5.Adnectins:engineered target-binding protein therapeutics.Protein Eng Des Sel. 2011 Jan;24 (1-2):3-9. doi: 10.1093/protein/gzq097

6.http://www.pieris.com/anticalin-technology/overview

7.

下一篇:没有了
热门新闻
友情链接:
Copyright © 2010-2016 yxsoso.com All Rights Reserved
版权所有 医学搜搜 粤ICP备05146319号