新型抗体之星！纳米抗体开发的竞争格局(羊驼纳米抗体)

新型抗体之星！纳米抗体开发的竞争格局

2016年09月20日讯 纳米抗体（Nanobody）近年来发展迅速。自从1993年首次发现重链抗体，其抗原结合域纳米抗体就受到了广泛关注，关于纳米抗体的研究文献呈系数增加。

那么何为纳米抗体？在骆驼和羊驼体内会产生一种独特的抗体：缺失轻链的重链抗体（HcAb）。通常把源于这种抗体的可变区片段称为纳米抗体。

纳米抗体具有高亲和力和高特异性的特点，而免疫原性（尽管非人源，但免疫原性很低）和毒性则非常低，且不像单链抗体（single-chain antibody fragment，scFv）那样容易粘连。

当然，纳米抗体存在半衰期短的劣势，需要采取延长半衰期的改造措施，如Fc融合、PEG化、白蛋白融合等。

纳米抗体的特殊结构特征，使得其应用范围大为拓展：1）纳米抗体结构简单，可以利用大肠杆菌和酵母进行高效表达。纳米抗体也可以在益生菌如乳酸菌中高效表达，即Lactobody。2）由于是单域抗体，很容易与其他分子偶联，如连接放射性同位素、连接毒素制备Immunotoxin等。3）适合作为胞内抗体表达，即Intrabody，可以靶向胞内乃至核内蛋白。Chromobody是一种特殊的胞内抗体，结构为纳米抗体与荧光蛋白融合，从而可以用于监测胞内生化过程。此外，纳米抗体也可以应用于药物递送系统中。

A

先头部队

临床阶段品种进展

⒈自身免疫病

Vobarilizumab（ALX-0061）

靶向：IL-6R

进展：Ⅱ期临床

Vobarilizumab包含两个结构域，抗IL-6R纳米抗体和抗白蛋白纳米抗体，后者赋予Vobarilizumab延长的半衰期。

IL-6在严重炎症性疾病中起到重要作用，靶向IL-6/IL-6R的抗体已经上市。而靶向IL-6R的Vobarilizumab有望成为best-in-class的产品，现处于Ⅱ期临床，适应症包括RA、SLE。

根据Ⅱ期临床结果和其他同类药物的临床研究数据，Vobarilizumab的药效（ACR50）显著高于其他同类药物。

Vobarilizumab现由Ablynx与艾伯维合作开发，里程碑金额8.4亿美元，其中预付款1.75亿美元。

Ozoralizumab（ATN-103）和ATN-192（长效版本）

靶向：TNF

进展：ATN-103（Ⅱ期临床）；ATN-192（Ⅰ期结束）

TNF-α抗体颠覆了自身免疫病的治疗方案，Ablynx开发了人源化、trivalent的双特异性纳米抗体Ozoralizumab。在日本授权Taisho（大正制药）开发，处于Ⅱ期临床研究，在大中华区授权亿腾医药开发，处于临床前研究。

Ozoralizumab含有3个纳米抗体结构域，其中2个靶向TNF，1个与白蛋白结合延长药物半衰期。

药学研究显示Ozoralizumab是一种TNF高亲和力的抗体，Ⅱ期临床结果显示DAS28消退率38%，EULAR响应率97%。

ATN-192经过PEG修饰，是Ozoralizumab的长效化版本，Ⅰ期临床已经成功结束。

ALX-0761

靶向：IL-17A、IL-17F

进展：Ⅰb临床

ALX-0761也是一种三价的纳米抗体，靶向IL-17A、IL-17F以及白蛋白（延长半衰期）。某些适应症如银屑病等，IL-17靶点抗体已经证实优于TNF-α，FDA已经批准了2个IL-17抗体Cosentyx、Taltz。

ALX-0761已经成功完成Ⅰa临床，Ⅰb剂量爬坡试验正在进行中。2013年6月，Ablynx将ALX-0761授权给默克。

ALX-0962

靶向：IgE

进展：停止开发

IgE靶点抗体已经证实在过敏性哮喘中有效，奥马珠单抗是唯一上市的IgE抗体。Ablynx开发了靶向IgE的纳米抗体，同样与白蛋白结合的纳米抗体融合延长半衰期。

药学研究结果显示，ALX-0962对IgE的亲和力是奥马珠单抗的5倍，且对过敏原敏感性有消除作用。但随后的评估认为差异性不够明显而决定放弃进入临床研究开发。

2.癌症

ALX-0651

靶向：趋化因子CXCR4

进展：停止开发

ALX-0651靶向趋化因子CXCR4的两个表位，是第一个进入临床的针对GPCR的生物药物。由于与标准疗法相比没有展现更好的药效，已经停止开发。

TAS266

靶向：DR5

进展：停止开发

DR5是癌细胞上诱导细胞死亡的关键受体，但许多靶向DR5的在研药物宣告失败，主要是由于传统抗体对DR5的聚集和激活程度不够。TAS266是四价的纳米抗体，可以高效激活DR5，体内试验显示具有较强的抗肿瘤活性。可惜的是，由于意外的肝毒性已经停止开发，这种肝毒性可能是由于TAS266的免疫毒性引起。

3.血液疾病

Caplacizumab（ALX-0081）

靶向：vWF

进展：Ⅲ期临床

靶向vWF的A1 domain，用于治疗血小板减少性紫癜（TTP），目前处于Ⅲ期临床研究阶段。由于市场上并无该疾病的治疗药物，Caplacizumab成为同类第一的药物，2009年获得孤儿药资格。

Ⅱ期临床研究TITAN中，Caplacizumab可以显著降低aTTP引起的发病率和死亡率。

Ablynx预计Caplacizumab在2018年上市。

4.病毒感染

ALX-0171

靶向：呼吸道合胞病毒

进展：Ⅱ期临床

ALX-0171靶向呼吸道合胞病毒（RSV），用于治疗RSV感染，为一种吸入剂，剂型上有明显优势。

ALX-0171是一种三价的纳米抗体，其活性明显高于帕利珠单抗。

Ablynx大力推进ALX-0171在婴儿群体的应用，RSV感染对于婴儿来说非常常见，但目前没有可用的药物，Synagis只用于高危婴儿的RSV感染预防。

ARP1

靶向：轮状病毒

进展：Ⅱ/Ⅲ期临床

轮状病毒（RV）引起的腹泻对于儿童来说是一个严重的问题，每年有超过1.25亿例发病数。纳米抗体ARP1已经证实在鼠体内有效，Ⅰ期临床已经成功结束，目前在印度开始了Phase Ⅱ/Ⅲ期临床，尚未披露结果。

5.骨科疾病

ALX-0141（EDP406）

靶向：RANKL

进展：Ⅰ/Ⅱ临床

ALX-0141为一种三价纳米抗体：2个靶向RANKL的纳米抗体和1个与白蛋白结合的纳米抗体。靶向RANKL的抗体狄诺塞麦已在骨质疏松适应症取得成功，ALX-0141目前已经授权亿腾医药开发，新代码为EDP406。

6.神经退行性疾病

BI1034020

靶向：Aβ

进展：停止开发

BI1034020为三价纳米抗体，靶向Aβ，小鼠体内试验证实显著降低游离Aβ。但在Ⅰ期临床研究中第一例病人即发生严重副作用，导致该项目停止开发。

B

拓展指引

在研项目研究方向

除了进入临床研究阶段的纳米抗体，还有诸多在研纳米抗体应用于不同的治疗范围。

⒈抗肿瘤

传统抗体已经在癌症领域发挥了巨大作用，尤其是靶向治疗时代的开启。传统抗体含有Fc域，可以通过ADCC、CDC活性等杀死癌细胞。但传统抗体的分子量高达150kDa，穿透性较差，有时难以到达目标组织。同时，复杂的结构导致高成本，亦导致抗体药物可及性难以保证。

Fc域的缺失使得安全性得以提高，在作为纯粹的免疫调节分子时，纳米抗体的有效性也会提高。纳米抗体的小分子量，使其容易渗透到某些难以达到的癌变组织，分布均一性更好。

作用机制上，纳米抗体可以作为纯粹阻断剂，可以偶联毒素等，也可以形成纳米颗粒在癌变区域渗透进组织。

药企相继开发了靶向EGFR、HER2、VEGFR2、c-Met、CXCR7等抗肿瘤纳米抗体。

2.抗感染

抗病毒感染：纳米抗体可以通过阻断病毒-细胞结合、病毒进入、病毒包被等过程，防止病毒扩散。

抗细菌感染：抗生素是治疗细菌感染的主要途径，但随着抗性菌的快速出现，急需新的治疗手段。纳米抗体可以通过结合细菌表面的蛋白，阻止细菌与宿主细胞结合。

抗寄生虫感染：抗寄生虫纳米抗体虽然晚近才出现，但受到持续关注。经常研究的是抗非洲锥虫感染的纳米抗体Nb An46。由于非洲锥虫一般能够发展出免疫调节系统以应对抗体的清除作用，有必要开发能结合VSG保留表位的纳米抗体药物。

解毒剂：尽管抗蛇毒抗体已经取得了一些好的结果，但仍有必要进一步开发高亲和力的纳米抗体，因为纳米抗体可以更广泛地分布到各组织中，起到更好的解毒效果。

3.抗炎症性疾病

炎症性疾病发病率高，患者基数大。现有的抗炎症抗体通常价格高昂，同时伴随着诸多副作用，因此开发成本更低、选择性更好的纳米抗体就显得很有必要。如TNF受体包括2种亚型：TNFR1、TNFR2。TNFR1更多参与炎症前的信号传导，TNFR2则在免疫调节中发挥重要作用，TNFR2的抑制带来诸多副作用。已经有企业开发了特异性抑制TNFR1的三价纳米抗体，并在体外证实了其有效性，有待进一步的体内试验检测其安全性和有效性。

纳米抗体在免疫调节中也有望取得更多进展。某些靶点如离子通道，对于T细胞的激活至关重要，但通常很难开发出小分子或抗体抑制剂。

Ablynx开发出靶向Kv1.3离子通道的纳米抗体，尽管Kv1.3的保外区域很小。对于难以开发的一些靶点，纳米抗体技术仍可筛选到高亲和力的候选药物。

4神经退行性疾病

纳米抗体应用于神经退行性疾病的研究并不是特别多（如前文介绍靶向Aβ的纳米抗体），但仍有潜力待开发。如血脑屏障是中枢神经系统疾病药物开发的一个重大障碍，已有几篇文献报道一些纳米抗体可以穿透血脑屏障。

C

竞争格局

Ablynx领军，中国也不缺位

近年来，纳米抗体的发展备受关注。Ablynx公司将纳米抗体药物开发推到了全新的高度，多达40多个候选药物，应用于癌症、自身免疫病、呼吸系统疾病、血液系统疾病等多个不同领域。Ablynx在纳米抗体领域拥有绝对的领导地位，同时与多家药企开展合作：诺华、诺和诺德、默克、默沙东、艾伯维、勃林格殷格翰、亿腾医药等。

知识产权方面，Ablynx申请了500多项专利，构建了森严的专利网络壁垒，并在全球范围内注册了Nanobody、Nanoclone的商标。

工艺方面，Ablynx建立了成熟的毕赤酵母表达和纯化工艺。

国内一些企业也在积极开发纳米抗体。如康宁杰瑞与东南大学合作，建立了免疫来源的骆驼纳米抗体噬菌体展示筛选平台。康宁杰瑞利用该平台开发的PD-L1抗体KN035，已于2016年4月申报临床并获得受理，该产品常温稳定。目前主要由其合作方思路迪继续开发，后续开发中将与深圳微芯合作，与西达本胺联用，同时将在中美同时推进。

纳米抗体的独特性质和低成本使其应用范围大为拓展，尤其是某些传统方法难以解决的靶点、患者基数大的慢病用药、副作用大的标准疗法等，给纳米抗体带来了巨大的市场机会。

羊驼纳米抗体

新型冠状病毒目前仍在世界范围内广泛传播，全球累计感染人数超过2.5亿，死亡人数超过500万1。尽管目前各类疫苗已实现大面积的推广接种，但依旧没能阻止新冠疫情的蔓延。而且随着疫情的发展，新冠病毒也在持续变异，给世界各国带来了沉重的灾难，有效的预防和治疗是彻底消灭新冠病毒的关键。来源于羊驼的纳米抗体被证实在预防和治疗冠状病毒方面具有极大的应用潜力（表1）。

表1.纳米抗体在新冠预防和治疗中的研究

纳米抗体的由来：

纳米抗体（Nanobodies, Nbs）是由比利时科学家Hamers-Casterman及其团队于1993年在自然杂志中首次报道发现，在骆驼科动物（骆驼，羊驼及其近亲物种）血液中发现有一部分抗体是缺失轻链的“重链抗体”，该抗体只包含一个重链可变区（VHH）和两条重链CH2与CH3区（图1）。VHH保留了全部的抗原结合能力，是最小的保留完整抗原结合片段，被称为单域抗体（Single-domain antibodies），VHH晶体为2.5nm，长4nm，分子量只有15 kDa。

图1.常规抗体与纳米抗体示意图

纳米抗体相对于传统抗体的优势：

与传统抗体相比，纳米抗体还具有人源化简单、亲和力高、稳定性高、可微生物表达、免疫原性低、可溶性好、渗透力强、可识别隐藏表位等优势。纳米抗体独特的物理和化学稳定性等为诊断和治疗提供了新的研究工具。在抗体药物研发、医学基础研究以及疾病诊断和治疗方面越来越受关注。

全球获批上市的纳米抗体药物：

2018年欧盟批准全球首款用于治疗成年获得性血栓性血小板减少性紫癜的纳米抗体药物—Caplacizumab，通过阻断超大vWF多聚体与血小板的相互作用，从而防止凝血的发生。2021年康宁杰瑞制药，思路迪医药和先声药业合作开发的PD-L1抗体恩维达在中国获批上市，是中国第一个获批上市的纳米抗体药物。目前，已有多款纳米抗体药物处于临床试验阶段（表2）。

表2.处于临床阶段的纳米抗体药物

纳米抗体制备流程：

纳米抗体的制备过程主要包括目的抗原制备、免疫羊驼、抗体库制备、高亲和力抗体筛选、重组抗体表达和抗体活性分析功能鉴定（图2）。

图2.纳米抗体的制备流程

纳米抗体的应用：

1.疾病诊断：分子影像，肿瘤诊断，成像引导手术。

2.细胞治疗：靶向放射治疗，递送化疗药物，免疫治疗。

3.抗体药物开发：寻找靶点→设计药物→生物试验→临床试验→审批上市。

参考文献 ：

1.?Sun X, Yang S, et al. Nanobody-Functionalized Cellulose for Capturing SARS-CoV-2. Appl Environ Microbiol. 2022 Jan 5:aem0230321. doi: 10.1128/aem.02303-21. Epub ahead of print. PMID: 34985974.

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10.?Redecke V, Tawaratsumida K, et al. A rapid and affordable point of care test for antibodies against SARS-CoV-2 based on hemagglutination and artificial intelligence interpretation. Sci Rep. 2021 Dec 30;11(1):24507.

11.?Vanlandschoot P, Stortelers C, et al. Nanobodies?: new ammunition to battle viruses. Antiviral Res. 2011 Dec;92(3):389-407.?

编辑人：张涛涛

为什么说大羊驼体内抗体能中和新冠病毒？

因为大羊驼等一些骆驼科动物体内会天然产生大量结构简单的小型抗体，这类抗体可用于制备更微小的纳米抗体。纳米抗体不仅分子量小，还非常稳定，常被应用于药物开发、临床诊断等领域。

英国罗莎琳德·富兰克林研究所、牛津大学等机构的研究人员介绍，他们利用大羊驼血细胞中提取的抗体，制作出了新型纳米抗体，体外实验显示，这些纳米抗体可与新冠病毒的刺突蛋白紧密结合，阻止其感染人体细胞。

实验还显示，纳米抗体与人源抗体结合使用可以达到比单独使用更好的效果。此外，这些纳米抗体还是潜在的高效诊断工具。研究人员表示，希望可以将这一最新成果推向临床前试验。

扩展资料：

此前报道：

智利研究人员宣布发现能对抗新冠病毒的“世界上最强大的羊驼抗体”，可利用它制造鼻用吸入剂来中和人体内的新冠病毒。

据埃菲社圣地亚哥6月12日报道，“这样我们可以防止病毒有效复制，并让人体免疫系统作出反应。抗体可以对抗病毒但不会完全消除病毒，并且接受治疗的人会产生更多抗体，从长远看有助于增强免疫力。”带头进行本次试验的智利南方大学医学生物技术实验室负责人亚历杭德罗·罗哈斯对埃菲社记者解释说。

参考资料来源：光明网－新研究发现源自大羊驼的抗体可中和新冠病毒

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