50年！单克隆抗体药物的华诞

（来源：抗体圈）

单克隆抗体技术自1975年问世以来，已成为生物医学领域最具影响力的技术之一。从最初的杂交瘤技术到如今广泛应用于疾病治疗的多样化抗体药物，这一领域经历了飞速的发展。

近日，Nature Reviews Immunology期刊上公布了一篇名为“Fifty years of monoclonals: the past, present and future of antibody therapeutics”的综述性文章。文章回顾了单克隆抗体治疗药物从实验室到临床的50年历程，探讨了其在生物医学研究和临床治疗中的深远影响，并展望未来的发展方向。

从杂交瘤技术到抗体治疗药物

1975年，Köhler和Milstein发明了杂交瘤技术，用于生成单克隆抗体。这一技术为生物医学研究提供了特异性结合试剂，并奠定了抗体治疗药物的基础。过去50年，杂交瘤技术推动了至少212种抗体治疗药物的批准，惠及数百万患者。如今，抗体治疗药物已从IgG发展出多种形式，如双特异性抗体、抗体-药物偶联物和CAR-T细胞。未来，抗体治疗药物将继续创新，如应用人工智能进行抗体发现和优化，探索新的免疫球蛋白亚型等，以进一步提升疗效和便利性。

推动抗体成为治疗药物的关键步骤

抗体作为治疗药物的崛起经历了多个关键步骤。从杂交瘤技术发明到首个抗体药物muromonab-CD3获批用了11年，但直到20世纪90年代末抗体才成为重要治疗方式。这期间，基础研究确定了抗体治疗的靶点，临床前和早期临床试验发现鼠源抗体存在免疫原性、半衰期短和效应功能低效等问题。随后，嵌合化、人源化等技术出现，改善了抗体的药代动力学、安全性和有效性。首个嵌合抗体阿昔单抗1994年获批，首个单克隆人源化抗体达依珠单抗1997年获批，首个全人IgG抗体阿达木单抗2002年获批，后者成为最成功的抗体治疗药物之一。此外，生物技术的创新，特别是生物制造技术的进步，使得大量生产高度纯化且稳定的抗体治疗药物成为可能。

抗体治疗药物格局的演变

截至2025年5月，全球已批准的抗体治疗药物数量达到212种，且自2022年起每年新增批准18种以上。这些药物主要用于肿瘤学（48%）和自身免疫及炎症性疾病（25%），但其他治疗领域如传染病、血液病等的批准数量也在增加。鼠源抗体仅占4%，而人源化（51%）和嵌合（8%）抗体占主导，人源抗体（34%）数量也在增长，来源包括转基因小鼠、噬菌体展示文库等。给药方式以静脉输注（63%）、皮下注射（25%）为主。单特异性IgG抗体占74%，但ADCs和双特异性抗体等替代形式增长迅速。此外，越来越多的抗体治疗药物首次获批是在美国和欧洲之外，如中国批准了两种针对HER2阳性癌症的药物。

抗体-药物偶联物

抗体-药物偶联物（ADCs）的概念源于20世纪70年代初的免疫毒素研究，其核心是利用抗体的靶向性，将高细胞毒性小分子精准递送至肿瘤细胞，提高治疗指数。然而，ADCs的实际应用较为复杂，因为只有极小部分给药抗体会在肿瘤中积累，大部分会在体内其他部位被代谢。尽管如此，ADCs仍显著延长了小分子药物的血浆半衰期，并允许药物优先定位于肿瘤细胞。ADCs与细胞表面抗原结合后，通过内化和溶酶体途径释放细胞毒性有效载荷，进而杀死肿瘤细胞。2000年，第一个ADC吉妥珠单抗奥唑米星获批，但因安全性问题曾被撤回，后于2017年重新获批。从免疫毒素到第一个ADC的批准历经约30年，这期间在多个学科领域进行了大量创新。ADCs的开发涉及多个关键决策，包括靶抗原、抗体、细胞毒性有效载荷、连接子和药物抗体比（DAR）的选择等。近年来，ADCs的批准数量迅速增长，目前已达至少16种，全部用于肿瘤学。未来，ADCs的发展将探索更多小分子有效载荷，提高治疗指数，并拓展应用领域。

双特异性抗体

双特异性抗体的概念最早于1960年被提出，2009年首个双特异性抗体卡度单抗获批用于治疗恶性腹水，其设计用于招募T细胞杀死肿瘤细胞，是T细胞接合剂的先驱。从概念提出到首个产品获批历经近50年，期间杂交瘤技术和双杂交瘤技术等创新推动了其发展。近年来，双特异性抗体的批准数量迅速增加，目前已达至少20种，主要用于肿瘤学，但也在眼科、血液病和风湿病等领域获批。这些抗体通过其两种结合特异性直接作用于疾病机制，且可通过调节结合位点数量、亲和力、空间几何形状等特性进行定制。目前，多种抗体工程技术如BiTE、knobs-into-holes等已用于双特异性抗体的高效组装。此外，三特异性抗体和多特异性抗体也在临床开发中，但尚未获批。

抗体技术进步改善患者预后

针对B细胞的单特异性IgG抗体在癌症治疗中的应用

B细胞恶性肿瘤是抗体治疗的合适适应症，因为B细胞和B细胞恶性肿瘤上有多个主要表达的表面靶点，如CD20、CD19等，且清除正常B细胞不会导致剂量限制性毒性。1997年，利妥昔单抗成为首个获得FDA批准用于治疗非霍奇金淋巴瘤（NHL）的抗CD20抗体，它通过多种机制清除CD20+B细胞，彻底改变了多种B细胞恶性肿瘤的治疗。此后，奥滨尤妥珠单抗通过糖基工程改造增强ADCC，进一步改善了治疗效果。此外，Tafasitamab-cxix作为针对CD19的人源化抗体，也为患者提供了更多治疗选择。这些抗体的发展为B细胞恶性肿瘤患者带来了显著的临床益处。

过去30年，抗体设计的重大进展为B细胞恶性肿瘤患者提供了多种治疗选择，除单特异性抗体外，还包含双特异性抗体（如TCEs）、ADCs和CAR-T细胞。

B细胞在免疫介导疾病中的靶向治疗

利妥昔单抗在类风湿关节炎等B细胞介导疾病的治疗中表现出色，但对系统性红斑狼疮（SLE）、狼疮性肾炎和原发性进展型多发性硬化症（PPMS）效果不佳。奥滨尤妥珠单抗在狼疮性肾炎的REGENCY研究中显示出更好的疗效。在多发性硬化症中，利妥昔单抗对复发缓解型多发性硬化症（RRMS）有效，但对PPMS无效。人源化抗体如奥克利珠单抗和奥法木单抗已获批用于RRMS和PPMS，降低了免疫原性风险。双特异性抗体正在SLE和狼疮性肾炎中测试，CAR-T细胞疗法也在自身免疫性疾病中展现潜力，相关临床试验正在进行。

HER2靶向治疗乳腺癌

至少有11种抗体治疗药物被批准用于治疗HER2阳性肿瘤，包括乳腺癌、胃癌等。曲妥珠单抗是首个获批的HER2靶向抗体，通过结合HER2的亚结构域IV抑制肿瘤细胞增殖并支持ADCC。帕妥珠单抗通过结合亚结构域II防止HER2与其他HER家族成员的异二聚化，与曲妥珠单抗联合使用可增强抑制下游信号传导。T-DM1作为首个HER2靶向ADC，通过不可切割连接子将曲妥珠单抗与美登素类药物DM1连接，释放细胞不可渗透的代谢产物，延长了患者的生存期。第二代ADC T-DXd具有更高的DAR和细胞可渗透代谢产物，展现出更强的疗效，包括在HER2低表达肿瘤中。此外，双特异性抗体如IBI315（靶向HER2和PD1）和zenocutuzumab-zbco（靶向HER2和HER3）也在开发中，后者在NRG1融合阳性癌症中表现出疗效。同时，HER2靶向的TCEs和CAR-T细胞也在探索中，但需注意正常组织HER2表达相关的不良事件。

抗体给药的现状与未来趋势

大多数抗体通过静脉（i.v.）或皮下（s.c.）途径给药。

静脉抗体给药的优势与局限

静脉给药适用于多种临床适应症，生物利用度为100%，但治疗通常需要在门诊或医院花费至少1小时甚至数小时，增加患者成本和不便，降低依从性。抗体工程可部分缓解这一问题，例如针对C5的抗体依库珠单抗用于治疗阵发性夜间血红蛋白尿，其末端血浆半衰期为11-17天，需频繁静脉给药；而其工程化版本ravulizumab-cwvz通过pH依赖性抗原结合和Fc突变，将末端血浆半衰期延长至50-64天，允许每4-8周给药一次。

皮下给药的优势与局限

皮下注射比静脉输注有诸多优势，如给药快、可在家中进行、患者方便且依从性高、医疗成本低。但皮下注射抗体存在剂量体积小、需高浓度、实现高浓度有挑战、生物利用度变化大等限制。免疫原性方面，皮下注射后抗药物抗体（ADAs）的发生率在大多数情况下与静脉输注相似，少数情况下略高，但免疫原性通常不是决定给药方式的关键因素。药代动力学上，皮下注射后最大血浆浓度（Cmax）更低，达到Cmax的时间（tmax）更长，这可能降低细胞因子释放综合征（CRS）风险，但也增加了监测输液相关反应的难度。为增强抗体皮下给药的潜力，可通过共配方透明质酸酶增加注射体积、通过抗体工程降低粘度、增加药效学效应等策略。

抗体治疗药物的未来机遇

未来抗体治疗药物的四大创新领域包括：应用人工智能设计抗体、提高抗癌抗体的治疗指数、探索IgG之外的免疫球蛋白亚型、更便捷地生成激动剂抗体。此外，抗体还面临着重大挑战，如高效递送至中枢神经系统、设计可口服抗体和降低免疫原性风险。

人工智能在抗体设计中的应用

2024年诺贝尔化学奖授予了David Baker等科学家，以表彰他们在计算蛋白质设计和蛋白质结构预测方面的贡献。这表明人工智能在蛋白质科学，包括抗体设计中的巨大潜力。计算设计可赋予蛋白质新功能，如高亲和力结合剂和定制DNA结合模式。然而，抗体治疗药物的设计不仅需要结合特异性、亲和力和生物活性，还需要良好的药代动力学、稳定性和可开发性特征。对于皮下给药，还需要高浓度特性、高生物利用度和常温下长期稳定性。此外，低免疫原性风险也是重要属性。目前，针对亲和力、可开发性、人源化和免疫原性的抗体计算设计和优化正在进行中，人工智能有望整合所有这些属性，实现计算机辅助的多参数优化，从而更高效地生成临床候选药物。

设计具有条件性抗原结合活性的抗体

抗体治疗药物在肿瘤学领域的影响在过去三十年中不断增长。目前的研究集中在提高抗癌抗体的疗效和降低毒性，包括设计具有条件性抗原结合活性的抗体。例如，抗体前药（Probody）通过将抗体可变区与肽段融合来减弱抗原结合，然后通过肿瘤相关蛋白酶的选择性激活来提高抗体对肿瘤的选择性。其他策略包括利用肿瘤微环境的微酸性pH值，或者结合细胞外ATP或钙离子。抗体条件性抗原结合的临床测试正在进行中。

免疫球蛋白亚型

大多数已批准的抗体具有人IgG1（57%）、IgG2（7%）或IgG4（22%）重链恒定域。IgG治疗药物的Fc区常被工程化以修改功能，如增强或减弱效应功能、延长或缩短血浆半衰期、制造双特异性抗体、消除蛋白A结合以及启用位点特异性结合。没有批准的IgG3治疗药物，其优势被潜在局限性抵消，如快速降解、短血浆半衰期和免疫原性风险。

近年来，人们对在临床上评估其他人免疫球蛋白亚型（如IgM、IgA和IgE）的兴趣增加。这些亚型与IgG具有明显不同的特性，如IgM的五聚体或六聚体结构，使其在高亲和力抗原结合和补体激活方面优于IgG。然而，IgM的开发面临挑战，如较大的尺寸、缺乏蛋白A结合、有限的稳定性和较短的药代动力学半衰期。尽管人IgM抗体nebacumab曾获批准用于治疗败血症，但因缺乏疗效和增加死亡率被撤出市场。

替代策略是工程化IgG以赋予其其他免疫球蛋白亚型的特性，如模仿IgM的HexaBody平台。HexaBody正在I/II期试验中用于治疗R/R血液恶性肿瘤和恶性实体瘤。另一种方法是设计IgG与其他亚型的杂交体，如trastuzumab的IgE-IgG1杂交体，其在体外显示出比IgG1或IgE更广泛的免疫功能，药代动力学半衰期介于两者之间，抗肿瘤活性相当。

激动剂抗体

激动剂抗体用于激活受体，其开发处于早期阶段。与工程化细胞因子相比，细胞因子模拟抗体具有更易开发、潜在新生物学特性、避免自然抑制剂和易于调节药代动力学等优势。此外，由细胞因子模拟抗体引发的抗药物抗体不太可能中和内源性细胞因子。然而，这些抗体可能更难设计或发现，且可能无法完全重现细胞因子的自然生物学特性。

抗体向中枢神经系统的递送

将抗体递送至中枢神经系统是当前研究的重点之一。例如，设计能结合靶抗原和转铁蛋白受体（TfR）的双特异性抗体，可显著增强抗体通过血脑屏障进入大脑的能力。Trontinemab（一种靶向淀粉样β和TfR的2+1双特异性抗体）在阿尔茨海默病的临床试验中减少了大脑中的淀粉样斑块，目前正计划进行III期试验。此外，利用TfR增强中枢神经系统摄取已在酶替代治疗中得到验证，如Pabinafusp alfa（一种结合TfR的抗体与艾杜糖醛酸-2-硫酸酶融合的蛋白）在日本获批用于治疗黏多糖贮积症II型。这种方法未来可能用于其他需要穿透中枢神经系统的酶替代疗法。

抗体的口服给药

抗体的口服给药是制药行业的长期目标，旨在提高患者依从性和便利性，避免注射给药的不适和相关毒性。然而，口服给药面临诸多挑战，包括低pH值和蛋白酶导致的蛋白质失活，以及胃肠道吸收效率低下。为实现蛋白质口服给药，研究者们开发了多种策略，如使用纳米颗粒、渗透促进剂、水凝胶、微针、微乳液、蛋白酶抑制剂和细胞穿透肽。目前，至少有13种蛋白质和肽类药物（尚无抗体）获批用于口服给药。最近，一种靶向IL-23受体的VHH抗体被设计用于口服给药，在小鼠和食蟹猴模型中显示出良好的疗效和稳定性。尽管如此，实现口服给药的全部潜力仍需进一步研究。

设计低免疫原性风险的抗体

早期抗体治疗药物的重点是克服鼠源抗体的免疫原性等局限性。近年来，免疫原性风险评估和缓解成为抗体和其他蛋白质治疗药物设计中的紧迫需求。虽然蛋白质工程方法可改善抗体特性或赋予新功能，但抗体工程化引发ADAs的风险尚不清楚。例如，bococizumab因高ADA发生率终止开发，而emicizumab通过去除T细胞表位等策略，将ADA发生率降至5.1%。这表明通过工程化可降低ADA发生率，但实现更常规和可预测的免疫原性风险评估和缓解仍是药物开发者的重要目标。

结语

• 抗体治疗药物的增长：抗体治疗药物的数量在过去几十年中迅速增长，尤其是在2022年之后，每年有18种或更多的新批准。

• 抗体治疗药物的多样性：抗体治疗药物的多样性不断增加，包括双特异性抗体、ADCs和CAR T细胞等。

• 抗体治疗药物的给药途径：皮下注射因其便利性和患者接受度高而越来越受欢迎。

• 抗体治疗药物的未来方向：人工智能在抗体发现和多参数优化中的应用，以及探索免疫球蛋白IgG之外的其他免疫球蛋白类型，是抗体治疗药物的未来发展方向。

通过不断的技术创新和临床应用，单克隆抗体治疗药物有望为更多患者提供更有效的治疗选择。