来源：崇利论市
粤开证券研究院首席策略分析师陈梦洁
执业编号：S0300520100001
摘要
双特异性抗体作用机制
从作用机制的角度，由于双抗具有两条不同的抗原结合臂，可结合不同抗原结合区域，因此可设计出相对灵活的靶向策略。目前，双抗主要存在三种作用机制，包括聚集/定位免疫细胞、免疫细胞激活、阻断信号通路。
聚集/定位免疫细胞
双特异性抗体通过重新定位免疫细胞，“带领”免疫细胞进攻癌细胞。双特异性抗体可同时与靶细胞和功能细胞（通常是T细胞）相互作用，一条结合臂与肿瘤靶抗原结合，另一条结合臂与功能细胞上TCR结合形成受体复合物激活T细胞，使T细胞定向杀伤肿瘤细胞。CD3靶点是双抗开发中较早切入的靶点方向，目前组合CD3和其他靶点的双抗是研发的主流。
免疫细胞激活
双抗的免疫细胞激活机制包括“双去刹车”机制和“去阀加油”机制。“双去刹车”机制不但可保留双免疫检查点抑制剂联合疗法的高疗效，而且建立优于联合疗法的安全性。“去阀加油”机制可通过免疫检查点抑制剂解除对免疫细胞特定通路的抑制，并通过免疫检查点激动剂激活免疫细胞。
阻断信号通路
双抗通过结合两个靶点，可阻断肿瘤中两条不同的信号通路，有望更好地实现抑制肿瘤的作用。根据抗体结合的配体不同，可分为靶向肿瘤表面受体、靶向血管生成相关因子、靶向炎症相关因子等类型。
风险提示
药物研发不及预期，研发同质化风险
一、双特异性抗体的作用机制
从作用机制的角度，由于双抗具有两条不同的抗原结合臂，可结合不同抗原结合区域，因此可设计出相对灵活的靶向策略。目前，双抗主要存在三种作用机制，包括聚集/定位免疫细胞、免疫细胞激活、阻断信号通路。前两种机制与人体免疫系统息息相关。
T细胞的活化依赖两个信号，包括第一信号和第二信号。在双抗的作用机制中，聚集/定位免疫细胞主要针对T细胞活化的第一信号通路，免疫细胞激活主要针对T细胞活化的第二信号通路：
第一信号：抗原呈递细胞上的抗原肽-MHC分子复合物与T细胞受体TCR特异性识别结合，即T细胞对抗原识别；
第二信号：T细胞与抗原呈递细胞（APC）表面存在的许多配对协同刺激分子之间相互作用产生协同刺激信号，即共刺激分子（Costimulation）。在共刺激分子的作用下，仅须极少量TCR的参与便可激活T细胞。
双抗的聚集/定位免疫细胞和免疫细胞激活功能对于“冷”肿瘤存在局限性。“热”肿瘤和“冷”肿瘤是指存在大量肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）的肿瘤和缺少TIL的肿瘤，这两个概念与免疫评分为4和0的肿瘤有较好的对应关系。对于冷肿瘤而言，由于缺少TIL，与免疫检查点抑制剂相似，双抗亦难以发挥聚集/定位免疫细胞和免疫细胞激活的功能。除了“热”肿瘤和“冷”肿瘤，还有Altered-excluded和altered-Immunosuppressed两种类型的肿瘤，前者是指边缘存在大量CD3+和CD8+淋巴细胞，但淋巴细胞无法浸润到肿瘤中心的肿瘤，后者是指尽管肿瘤的中心和边缘区均存在淋巴细胞，但淋巴细胞密度较低。
二、聚集/定位免疫细胞
尽管机体免疫系统十分强大，但肿瘤细胞可通过免疫逃逸避免被免疫系统特异性杀伤。肿瘤免疫逃逸（Tumor Immune Escape）是指肿瘤细胞逃脱机体免疫系统的监视，并在体内迅速分裂增殖，加速肿瘤的恶化程度。正常情况下，机体的免疫系统不断扫描机体内的组织和细胞，发挥免疫监视作用，并对突变细胞进行特异性清除。但是，肿瘤细胞可以通过下调肿瘤特异性抗原或相关抗原的表达，逃避T细胞的特异性识别。例如肿瘤特异性CD8+T细胞识别肿瘤抗原从而被激活，对肿瘤细胞进行特异性杀伤均依赖于TCR对MHC-Ⅰ-肽复合物的特异性识别与结合，而为了有效逃逸免疫识别，肿瘤细胞可改变MHC分子和抗原肽之间的相互作用而影响TCR对MHC分子抗原肽复合物的识别。
双特异性抗体通过重新定位免疫细胞，“带领”免疫细胞进攻癌细胞。双特异性抗体可同时与靶细胞和功能细胞（通常是T细胞）相互作用，一条结合臂与肿瘤靶抗原结合，另一条结合臂与功能细胞上TCR结合形成受体复合物激活T细胞，实现T细胞重定向。如同一块“磁石”，将T细胞引导到癌细胞附近，使其定向杀伤肿瘤细胞。
最常见的T细胞的表面靶点为CD3。CD3靶点是双抗开发中较早切入的靶点方向，目前组合CD3和其他靶点的双抗是研发的主流。CD3分子是广泛分布于成熟T细胞表面的膜抗原，与T细胞表面膜受体形成复合物，在识别抗原和细胞内信号传递具有非常重要的作用。根据Nature Review DrugDiscovery统计，截至2019年3月，超过一半的在研双抗均选择CD3作为靶点之一。
Blincyto是全球首个获批的靶向CD19和CD3的双特异性免疫药物，是经安进授权并由百济神州在国内实现获批的血液肿瘤产品。Blincyto通过连接T细胞受体（TCR）复合物上的CD3和B细胞来源的细胞上表达的CD19，激活内源性T细胞，导致CD19阳性的ALL肿瘤细胞定向裂解，实现治疗ALL的目的。
CD3可能诱发细胞因子风暴风险。Removab是首款获批上市的双抗药物，靶向CD3和EpCAM，2010-2012年销售额分别达332、443和454万美元，之后便陷入沉寂，2017年悄然退市。Removab的设计存在诸多缺陷，第一，Removab是由小鼠和大鼠来源的两个母抗体杂交而成，尽管实现了双靶向的目标，但鼠源性抗体的免疫原性过强，导致更高的副作用；第二，Removab即使低剂量给药，易引起T细胞的过度活化，诱发细胞因子风暴。研究发现，T细胞的过度活化与Fc区的免疫原性息息相关，因此在Blincyto的设计中，安进的BiTE平台采用无FC区域非IgG样的scFv，降低了细胞因子风暴风险。
除了介导T细胞靶向杀伤肿瘤细胞，其他免疫细胞如巨噬细胞，NK细胞等也可以发挥杀死肿瘤细胞的作用。这一作用机理通过双抗Fc段与NK细胞或巨噬细胞表面的FcR结合，使其靶向与Fab段结合的肿瘤细胞，发挥ADCC效应。
AFM13为一款四价串联的CD16A×CD30双抗，分子量为100KD，目前霍奇金淋巴瘤和T细胞淋巴瘤等适应症均处于临床Ⅱ期。CD16A为NK细胞上Fc的受体，可以介导IgG1抗体通过ADCC作用杀伤肿瘤细胞，通常CD16A具有两个亚型，包括158V和158F，其中158F和天然IgG1-Fc的结合能力较弱，可以通过去岩藻糖基化增强ADCC作用。
AFM13可以介导巨噬细胞和NK细胞对CD30阳性细胞的特异性和选择性杀伤，即通过ADCC和ADCP作用杀伤肿瘤。在2021AACR年会上，Ⅰ期试验表明AFM13用于治疗复发性/难治性CD30阳性霍奇金淋巴瘤的客观缓解率（ORR）达100%。实验中4例患者肿瘤均达到缓解，其中CR和PR各两例。安全性方面，未观察到细胞因子释放综合征、神经毒性综合征或移植物抗宿主病。
三、免疫细胞激活
在免疫疗法的研究中，肿瘤免疫检查点的研究最为成熟和充分，免疫检查点是一类免疫抑制性分子，可以调节免疫反应的强度和广度，从而避免正常组织的损伤和破坏。但也正是因为免疫检查点的“踩刹车”作用，传统的强化抗肿瘤免疫治疗难以产生持久的效果。
免疫检查点抑制剂通过阻断免疫检查点，间接强化抗肿瘤反应。当参与抗肿瘤免疫反应的T细胞接收APC（抗原呈递细胞，Antigen Presenting Cell）呈递的抗原后，自身激活并消灭存在相同抗原的癌细胞。但是，肿瘤细胞并不会“束手就擒”，肿瘤细胞可激活T细胞表面的免疫检查点，使抗原无法提呈至T细胞，阻断肿瘤免疫中的提呈抗原过程，从而抑制T细胞的免疫功能。而免疫检查点抑制剂通过抑制免疫检查点分子，打开“刹车”，“解放”免疫细胞，激活机体防御系统，强化抗肿瘤反应，提高免疫治疗效果。
免疫检查点药物主要分为两大类，一类是以PD-1和CTLA-4为代表的免疫检查点抑制剂，另一类是免疫检查点激活剂。
目前上市的免疫检查点抑制剂主要包括CTLA-4抑制剂和PD-（L）1抑制剂，在研的免疫检查点靶点包括LAG-3、TIM-3、TIGIT、VISTA等。免疫检查点激活剂靶点包括OX40、CD28、CD27、GITR、ICOS等，通常为免疫球蛋白或肿瘤坏死因子受体超家族。
（一）双免疫检查点抑制剂“双去刹车”机制
PD-1和CTLA-4联合疗法副作用显著提升。以免疫检查点抑制剂为例，尽管PD-1和CTLA-4抗体在内的免疫检查点抑制剂已经彻底改变的癌症治疗方法，且联合疗法的使用已经在黑色素瘤、肾癌和肺癌中显示出显著的协同功效。但是，由于联合疗法在增加抗肿瘤活性的同时会大幅增加TRAE，导致联合疗法的安全性并不理想。在一项名为CheckMate 067的三期临床研究中，PD-1单药治疗组的3-4级不良反应比例为22%，CTLA-4单药治疗组的3-4级不良反应比例为28%，而联合用药组3-4级不良反应比率升高至59%。
双抗药物免疫细胞激活的机制目标在于保留联合疗法的疗效，同时建立优于联合疗法的安全性。研究发现，PD-1与CTLA-4联合疗法的高毒性可能是由于抗体对肿瘤浸润淋巴细胞（TIL，Tumor Infiltrating lymphocyte）及外周位点淋巴细胞无差别的结合亲和力所致。双抗不激活外周位点淋巴细胞，仅激活TIL，有效降低了药物的TRAE。如AK104只能够与共表达PD-1及CTLA-4的TIL四价结合，而与常缺乏检查点共表达且仅允许二价结合的外周位点淋巴细胞不结合，因此可以更好地黏附在TIL细胞表面，并对于在肿瘤微环境中的淋巴细胞表现出更高的功能亲和力。
双抗双重阻断机制提升潜在治疗效果。在肿瘤微环境中，研究发现，单独的PD-1阻断可导致CTLA-4的表达增加，而单独的CTLA-4阻断可导致PD-1表达增加。因此，共表达两个检查点分子的TIL可能对PD-1或CTLA-4单克隆抗体的单检查点阻断有抵抗力，但可以被PD-1/CTLA-4双特异性抗体双重阻断。
（二）免疫检查点抑制+免疫检查点激动剂双抗“去闸加油”机制
随着免疫检查点抑制剂分子研究的逐步深入，免疫检查点激动剂研究的大幕也正在徐徐拉开。目前，越来越多的免疫检查点激动剂分子进入临床试验阶段，包括CD27、CD40、OX40、GITR、4-1BB等。
4-1BB类抗体药物存在较强的肝脏毒性。4-1BB是一种T细胞共刺激受体，也是一种重要的激活型免疫检查点分子。研究表明，4-1BB细胞的激活刺激细胞毒性T细胞（CTL）和NK细胞的作用并引起持续的免疫记忆反应。目前全球多个公司正在开发靶向4-1BB的抗体，但临床试验中出现的剂量依赖性肝毒性限制了4-1BB抗体的临床剂量递增。BMS的Urelumab（BMS-663513）是全球首个进入临床试验的靶向4-1BB治疗药物，但由于Ⅰ期和Ⅱ期临床数据显示出较高的肝脏毒性，导致研发一度停滞不前。
GEN-1046是全球首个PD-L1/4-1BB双抗，实验数据良好。2019年6月，BioNTech宣布其基于DuoBody平台的PD-L1/4-1BB双抗GEN-1046进行首次人体Ⅰ/Ⅱa期研究，实现了对免疫细胞激活“去闸加油”的概念。去闸是通过PD-L1抗体解除对PD-1/PD-L1通路的抑制，加油则是通过4-1BB抗体激活4-1BB介导的免疫细胞。根据2020 SITC年会上的Ⅰ/Ⅱa期数据，GEN-1046在不同剂量水平上均具有临床益处，在一例三阴乳腺癌、一例卵巢癌和两例非小细胞肺癌患者中观察到部分缓解，这些患者均接受过免疫检查点抑制剂治疗。
ES101“去刹车”和“加油门”的作用机理，降低潜在脱靶毒性。科望医药的ES101为一款同时靶向PD-L1和4-1BB的四价双特异性抗体。ES101含有两条相同重链，单臂可同时靶向两种抗原，即抗体的每一个臂都可同时结合肿瘤细胞表面的PD-L1和T细胞表面的4-1BB。ES101与肿瘤细胞表面的PD-L1结合，可以解除PD-1/PD-L1介导的免疫检查点抑制效应；另一方面ES101也可以结合T细胞表面的4-1BB，但是只有当ES101结合了PD-L1之后，4-1BB结合域才有可能驱动4-1BB分子在T细胞表面的聚集，这就使得4-1BB介导的免疫激活效应集中于肿瘤附近的T细胞，有效降低了潜在的脱靶毒性。
总的来说，ES101通过巧妙地设计实现了三个目的：第一，通过PD-L1，优先靶向结合肿瘤细胞；第二，通过阻断PD-L1实现“去刹车”；第三，通过4-1BB以PD-L1结合依赖性的方式激活T细胞以“加油门”。
四、阻断信号通路
双特异性抗体可拮抗两种或多种信号传导配体，阻断双信号通路。肿瘤的发生与发展过程中往往涉及到许多的信号通路，因此阻断肿瘤的信号通路是肿瘤治疗最为有效的方式之一。双抗的一个重要机制在于可同时结合两个靶点，阻断肿瘤中两条不同的信号通路，更好地抑制肿瘤的发展。
受体酪氨酸激酶（Receptor Tyrosine Kinase，RTKs）是人体内最大的一类酶联受体，它由一个胞外配体结合区域、一个跨膜区和一个胞内激酶区域组成。根据RTKs细胞外配体结合区域结构的不同，可分为EGFR、PDGFR、VEGFR、FGFR家族等。RTKs能够刺激或调节肿瘤细胞的生长，在很多肿瘤细胞表面异常表达，因此它们成为肿瘤治疗的优先靶点。
TKI靶向药物治疗癌症易发生复发耐药。酪氨酸激酶抑制剂（TKI）是癌症个性化治疗中常用的分子靶向药物，美国《NCCN非小细胞肺癌临床实践指南》指出，EGFR突变患者，可从EGFR-TKI中获益。但是，在临床实践中发现，大多数患者在接受TKI治疗6~12个月后，可能产生TKI耐药，肿瘤进一步恶化并耐药。常见的耐药机制包括编码基因的继发耐药突变（如T790M突变）、促癌信号转换（如抑制了EGFR，但c-Met或FGFR引起下游信号通路PI3K和AKT持续活化）及癌细胞转型分化等。
与单抗相比，双抗通过结合两个靶点，可阻断肿瘤中两条不同的信号通路，有望更好地实现抑制肿瘤的作用。根据抗体结合的配体不同，可分为靶向肿瘤表面受体、靶向血管生成相关因子、靶向炎症相关因子等类型。
（一）靶向肿瘤表面受体
人表皮生长因子受体（HER）是细胞内负责接受生长因子的受体，具有与胞外配体结合和传导信号进入胞内，并激活细胞内信号通路的功能。肿瘤表面的HER家族受体往往呈高表达，因此靶向HER是实体瘤治疗的有效方法。
康宁杰瑞的KN026是一种重组人源化抗HER2双特异性抗体，两条重链的基础序列分别来自曲妥珠单抗和帕妥珠单抗，可同时结合HER2的D2和D4两个非重叠表位，相当于同时具备了曲妥珠单抗和帕妥珠单抗的功能。临床试验表明，KN026可较好地双重阻断HER2相关信号通路，增强抗体与HER2受体的结合，减少细胞表面的HER2蛋白，增强对肿瘤的杀伤效果。天广实的MBS301同样能够结合HER2抗原的D2和D4结构域，此外，作为全球首个岩藻糖全敲除的双功能抗体，其ADCC活性得到了进一步增强。
（二）靶向血管生成相关因子
肿瘤血管是肿瘤细胞的营养通道和转移途径。当肿瘤体积大于2mm时，开始分泌VEGF等因子促使血管生成，使其迅速生长，并提供转移途径。通过阻断肿瘤血管的生成，是抑制肿瘤生长，阻止转移最有效的方法。
信达生物的IBI302为一款抗VEGF以及抗补体双靶点特异性重组全人源融合蛋白：N端能够与VEGF家族结合，阻断VEGF介导的信号通路，抑制血管内皮细胞的生存、增殖，从而抑制血管新生，降低血管渗透性；补体激活相关的慢性炎症反应是年龄相关性黄斑变性（AMD）发病早期的关键机制，IBI302的C端能够通过特异性结合C3b和C4b，抑制补体经典途径和旁路途径的激活，减轻补体介导的炎症反应，从而达到治疗和控制AMD的目的。
（三）靶向炎症相关因子
炎症相关因子是指参与炎症反应的各种细胞因子，包括TNF-α、IL-6、TGF-β、IL-10等。在自身免疫性疾病中，多种细胞炎症因子及其在免疫细胞上的受体共同组成一个高度复杂的网络，共同驱动体内的炎症反应。双特异性抗体可通过结合两个不同的炎症相关因子，阻断其相关通路，用于治疗自身免疫病。例如靶向IL-13和IL-4的KIH结构SAR156597双功能抗体、靶向TNF-α和IL-17A的DVD-IG抗体ABT-122等均处于Ⅱ期临床研究。
五、风险提示
药物研发不及预期，研发同质化风险
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