前言：雖然補(bǔ)體系統(tǒng)被認(rèn)為是抗體藥物發(fā)揮功能的機(jī)制之一，但早期抗體藥物設(shè)計(jì)很少有專門的思路用于增強(qiáng)補(bǔ)體激活。

隨著研究和認(rèn)識的不斷深入，在抗體藥物中增加對補(bǔ)體激活增的強(qiáng)策略，已經(jīng)逐漸成為抗體藥物設(shè)計(jì)的重要組成部分。

基于補(bǔ)體激活的理論，增強(qiáng)抗體激活補(bǔ)體能力的策略包括增加抗體寡聚化、增強(qiáng)C1q募集、抗體結(jié)構(gòu)雜交、設(shè)計(jì)抗體和旁位組合，或通過克服補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的抑制作用等方面實(shí)現(xiàn)。

01

增強(qiáng)抗體間Fc結(jié)構(gòu)的交聯(lián)反應(yīng)

抗體交聯(lián)在激活補(bǔ)體中至關(guān)重要，IgG 或 IgM 抗體通過其 Fc 區(qū)結(jié)合C1q 來激活補(bǔ)體的經(jīng)典途徑。

C1q由六個(gè)膠原蛋白樣臂組成，每個(gè)臂包含一個(gè)N端三螺旋和一個(gè)C端免疫球蛋白結(jié)合球狀頭結(jié)構(gòu)。

單個(gè)C1q球狀頭對免疫球蛋白Fc的親和力很低，因此生理結(jié)合和激活需要多價(jià)、高親和力的相互作用。

Fc中的某些突變，如E345R或三突變體RGY（E345R、E430G和S440Y）會(huì)促進(jìn)IgG1的寡聚化，顯著增強(qiáng)補(bǔ)體募集和CDC。

E345和E430是控制IgG六聚化的熱點(diǎn)，選擇突變E430G和E345K后，抗體能僅在細(xì)胞表面抗原結(jié)合上誘導(dǎo)IgG1聚集，同時(shí)保留常規(guī)抗體的藥代動(dòng)力學(xué)和可開發(fā)性特性，這就是HexaBody?技術(shù)的基礎(chǔ)。

除了E430和E345最為突變熱點(diǎn)外，也有研究報(bào)道，H429F突變后可促進(jìn)靶向CDC，與鄰近的E430G取代相當(dāng)，這催生了另一個(gè)抗體開發(fā)的技術(shù)平臺：Stellabody?。

02

IgG1-FcRn 突變的好處

上文提及的Fc+Fc交聯(lián)作用的界面的位點(diǎn)，其實(shí)是位于FcRn和抗體結(jié)合的位點(diǎn)內(nèi)的，因此，當(dāng)為了調(diào)節(jié)抗體半衰期而實(shí)施的突變，可能會(huì)無意中影響IgG1的寡聚化和補(bǔ)體結(jié)合。

在兩個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的半衰期延長突變——YTE（M252Y/S254T/T256E）和LS（M428L/N434S）中，YTE導(dǎo)致C1q結(jié)合和CDC活性降低，而LS保持野生型樣行為。

因此，利用Fc-FcRn和Fc-Fc界面間的結(jié)構(gòu)重疊，可以專門的將半衰期延長與補(bǔ)體增強(qiáng)特性結(jié)合起來。比如報(bào)道的Fc結(jié)構(gòu)的REW（Q311R/M428E/N434W）突變。

03

基于IgM的天然特性

IgM本身具有多聚體的特性，因此也可以成為增強(qiáng)補(bǔ)體激活的工程抗體的另一靈感來源。

如果說單純用IgM作為抗體藥物，由于面臨半衰期相對較短和可開發(fā)性差的困難，因此成藥性很成問題。

但作為替代方案，在IgG1結(jié)構(gòu)中引入類似IgM多聚特性的結(jié)構(gòu)（IgM尾片的C端融合），就可以繞過天然IgM成藥的限制。

不過雖然IgM尾片的C端融合導(dǎo)致IgG1的自發(fā)共價(jià)多聚化（由尾片倒數(shù)第二個(gè)半胱氨酸殘基驅(qū)動(dòng)）但這也會(huì)引起非靶向的補(bǔ)體激活和體內(nèi)活性的降低。

為了解決這個(gè)問題，可以突變尾片的第二半胱氨酸（C575S）代替，這樣的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)IgG1相比，明顯增加了C1q募集和CDC。

04

增強(qiáng) C1q的結(jié)合力

改善補(bǔ)體激活的一種方法是將突變引入到Fc-C1q的結(jié)合位點(diǎn)。這些位點(diǎn)在CH2結(jié)構(gòu)的FG、BC和DE環(huán)內(nèi)或附近，這些環(huán)參與Fc-C1q相互作用。

但是有一點(diǎn)很有意思，IgG1上C1q和FcγR結(jié)合位點(diǎn)間存在重疊，這可能會(huì)損害FcγR介導(dǎo)的ADCC。

比如K326W突變雖然能增強(qiáng) C1q的結(jié)合但極大地?fù)p害了ADCC，因此這個(gè)路子還需要繼續(xù)摸索，比如同時(shí)引入FcγR親和力增強(qiáng)突變，恢復(fù)甚至改善ADCC。

05

雙特異C1q接合器

這玩意兒用像TCE的結(jié)構(gòu)，用一個(gè)雙抗鏈接 C1q和細(xì)胞表面抗原，從而激活補(bǔ)體，有效裂解靶細(xì)胞，非常有意思的藥物設(shè)計(jì)概念！

胖貓覺得這個(gè)東東，在未來很有可能出來跟 現(xiàn)在的TCE技術(shù)剛一下子。

這種雙特異性抗體提供了一種替代的補(bǔ)體募集方法，無需抗體聚類和Fc-C1q相互作用。

06

基于IgG亞型的“騷操作”

IgG有四個(gè)亞型，這其中IgG1和IgG3被認(rèn)為是經(jīng)典途徑中最有效的招募者。

雖然IgG3對C1q的親和力更強(qiáng)，并且招募C1q效率更高，但關(guān)于IgG1和IgG3在誘導(dǎo)CDC方面更有效的報(bào)道相互矛盾。

一般說，差異可能取決于抗原密度，IgG3和IgG1分別在低密度和高密度抗原下表現(xiàn)出優(yōu)異的補(bǔ)體激活。

IgG3在低抗原水平下較高的活性歸因于IgG3的長而柔性鉸鏈，使其能以較少的空間限制觸達(dá)稀疏分布的抗原。

不管怎么說，在抗體設(shè)計(jì)的時(shí)候，引入IgG3和IgG1的嵌合結(jié)構(gòu)對激活 CDC還是很有用的。

但實(shí)際操作中，盡管IgG3及其嵌合形式具有潛力，但該亞類在臨床開發(fā)中基本上不存在。這可能歸因于幾個(gè)因素，包括缺乏Protein A結(jié)合、個(gè)體間同種異型變異導(dǎo)致的免疫原性風(fēng)險(xiǎn)，及同種異型對半衰期和體內(nèi)穩(wěn)定性的特異性擔(dān)憂。

07

其它技術(shù)和花活

單克隆抗體誘導(dǎo)CDC的能力有限，因?yàn)閱慰寺gG抗體只結(jié)合一種抗原的單一表位。

研究發(fā)現(xiàn)，幾對單獨(dú)不誘導(dǎo)CDC的單克隆抗體在一起使用時(shí)獲得了這種能力，因?yàn)樗鼈儼邢蛲豢乖系牟煌砦?。這表明克隆混合物可能是增強(qiáng)治療效果和恢復(fù)補(bǔ)體依賴性效應(yīng)子功能的有吸引力的策略。

另外，鑒于補(bǔ)體系統(tǒng)受膜結(jié)合因子和可溶性因子的嚴(yán)格調(diào)節(jié)，因此克服補(bǔ)體抑制的設(shè)計(jì)也是增強(qiáng)補(bǔ)體募集的一條路線。

證據(jù)表明，使用阻斷抗體抑制mCRP（CD46、CD55和CD59）可改善利妥昔單抗誘導(dǎo)的CDC。

在mCRP中，CD55是一個(gè)特別有吸引力的治療作靶點(diǎn)，因?yàn)樗贑3和C5轉(zhuǎn)化酶水平上抑制補(bǔ)體激活。相比之下，與CD55和CD59相比，去除CD46的CDC增強(qiáng)作用較差。

除mCRP阻斷外，還可以針對因子H介導(dǎo)的調(diào)節(jié)，H因子是一種可溶性抑制劑，可以結(jié)合細(xì)胞表面的陰離子結(jié)構(gòu)并使裂解的C3失活。

因子 H 的結(jié)構(gòu)由 20 個(gè)同源短共有重復(fù)序列（SCR）組成，以“串珠”方式排列。

其中，SCRs19-20在與細(xì)胞表面結(jié)合和滅活C3b方面具有雙重作用。重組SRC19-20結(jié)構(gòu)域已被證明可以減少因子H與細(xì)胞的結(jié)合，從而消除其抑制功能并使細(xì)胞對利妥昔單抗和奧法木單抗敏感。

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