纳米抗体人源化

纳米抗体人源化赛道

驼类体内存在着一种缺失轻链的重链抗体，克隆其可变区，可以得到只有重链可变区的单域抗体，称为VHH（Variable domain of heavy chain of heavy chain antibody)，也称为纳米抗体（nanobody, a single domain antibody）。纳米抗体是最小的功能性抗原结合片段，兼具传统抗体与小分子药物的优势，可溶性极高，不易聚集，耐高温、强酸、强碱等致变性条件，适合于原核及各种真核表达系统，完美克服了传统抗体的开发周期长，稳定性低，保存条件苛刻等缺陷。纳米抗体应用广泛，在治疗性药物、诊断试剂、科研领域等方面均有前景，正逐渐成为可代替传统抗体的新兴力量。

如上图，纳米抗体由比利时科学家Hamers-Casterman及其团队在自然杂志中首次报道。此后的2001年，纳米抗体巨头Ablynx成立，第一个纳米抗体药物于2007年进入临床试验；2018年全球首个纳米抗体药物Caplacizumab在欧盟获批上市，用于治疗成年获得性血栓性血小板减少性紫癜（aTTP）患者，Caplacizumab在我国还被纳入了《第三批临床急需境外新药名单》。2019年，纳米抗体全球销售额约5600万欧元，2020年销售额11300万欧元，增加105.4%；纵观国内，康宁杰瑞在该赛道布局接近国际步伐，于2016年申报KN-035产品（PD-L1靶点，单链抗体FC融合）临床试验，并在2020年进入药品注册申报。

相比于大热的单抗药物赛道，纳米抗体行业目前关注度较小，整体上处于早期开发状态但在药物效用，颠覆力方面有着令人期待的发展趋势。2018年Caplacizumab上市后，纳米抗体行业正加速应用于从病毒感染到癌症治疗等多个领域。目前，国内外已有多款已处于临床研发阶段纳米抗体药物，如下表所示。

国内药企想要在全球抗体药物市场占据一席之地，应积极关注这一细分赛道，并避免缺乏核心竞争力的同质化布局。纳米抗体药物在不久的将来能否引爆抗体药物，改变抗体疗法，非常令人期待。

纳米抗体的人源化

异种抗体的人源化，是通过基因改造，使其和人体内的抗体分子具有极其相似的特性，从而逃避人免疫系统的识别，避免诱导特异性免疫反应。进行抗体人源化时应遵循几个基本原则：保持或提高抗体分子的稳定性、溶解性以及生物活性：大大降低或者基本消除其免疫原性。

传统方法中，主要有两种人源化抗体的方法，CDR嫁接和表面重塑（resurfacing），如下图所示。CDR嫁接，是将CDR区域从异种抗体直接嫁接到人类FRs的过程。表面重塑是将非人抗体表面暴露的FR残基替换为人类抗体FRs的相应残基，对亲本抗体在人体中的免疫源性降低到尽可能小的程度。如下图所示：

此外还有直接免疫人源化小鼠得到人源化抗体的方法。近年来，出现了利用基因修饰的方法构建可制备人抗体的人源化小鼠，其中最为成功的例子为美国Regeneron制药公司研发的VelocImmune小鼠。该品系小鼠在受到相应抗原刺激后，可生产针对特异性抗原，这种抗体含人抗体可变区部分，以及小鼠抗体恒定区。研究表明，与其他体外DNA重组方法获得的人源化抗体比较，该方法筛选获得的人抗体亲和力更高。

驼类的重链抗体和人体VH基因同源性高达80-90%，结构十分相似，都包含了3个高变区（HVR区）和4个骨架区（FR区）。通常情况下，人源化纳米抗体与人类IGHV基因产物的序列一致性，高于人源化小鼠VH结构域。

上表总结了一些为通过不同方法筛选出的人源化纳米抗体。

由于一部分纳米抗体使用FR片段与抗体互作，无法预计人源化后对抗体功能的影响，改造后的抗体都需要做理化性质和亲和力的测试，以筛选出符合要求的抗体。

上表为康体生命纳米抗体人源化优势

参考文献：1. Choi, Y., Artificial intelligence for antibody reading comprehension: AntiBERTa. Patterns (N Y), 2022. 3(7): p. 100535.2. Prihoda, D., BioPhi: A platform for antibody design, humanization, and humanness evaluation based on natural antibody repertoires and deep learning.  MAbs 14(1): 2020203.3. Olimpieri, P. P., et al. (2015). "Tabhu: tools for antibody humanization." Bioinformatics 31(3): 434-435.