腫瘤免疫抗體新藥研發(fā)的難點與對策
一個藥物能不能成功，最關(guān)鍵的是人體臨床試驗有效（安全前提下）
我們首先采用倒推的方式看新藥研發(fā)。安全有效，是指在人體臨床試驗有效并被批準(zhǔn)上市，是每一家藥企每一個參與人對每一個產(chǎn)品該有的夢想。不考慮“實驗設(shè)計影響藥效結(jié)果”這樣的前提，我們說“有效”就是指病人用藥了、 病情好轉(zhuǎn)了、治好了、或者壽命延長了。而一個分子能夠獲得IND批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗的前提，是在動物疾病模型上有效，也就是臨床前研究有效。但是，過去幾十年的統(tǒng)計表明，一個拿到IND的候選分子，最后能夠成功走完三期臨床，并成功上市的可能性只有不到10%的幾率。也就是說，臨床前的數(shù)據(jù)不總是可靠。
如何提高臨床前動物實驗結(jié)果的可轉(zhuǎn)化性？
臨床前藥效研究的最后一步是在動物疾病模型上看體內(nèi)藥效。以腫瘤藥物為例，基本只能在小鼠上進(jìn)行藥效評價，一般是將我們實驗室里的常用小鼠腫瘤細(xì)胞系（或PDX）接種到年輕健康的小鼠身上、給藥、然后看效果。而由于小鼠和人的免疫、代謝、生長環(huán)境等相差比較大，經(jīng)常是在小鼠身上看到了很好的效果，等做人體臨床試驗的時候，在病人身上看不到同樣的結(jié)果。轉(zhuǎn)化率低（5-10%轉(zhuǎn)化效率）是目前小鼠模型的普遍問題，造成90%的人體臨床試驗失敗，浪費大量的人力物力和臨床資源。
雖然猴子是最接近人類的，如果能做疾病模型那就最好了。但很遺憾，我們沒有辦法找到足夠數(shù)量的帶腫瘤的猴子，當(dāng)然也沒有企業(yè)愿意將猴子飼養(yǎng)幾十年來獲得腫瘤猴（當(dāng)然即使有幾只，也滿足不了醫(yī)藥研發(fā)的龐大需求）。同樣，也沒有人愿意長久飼養(yǎng)豬羊等家畜一直到其生命晚期，去獲得帶瘤家畜。
國外多年的比較醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，寵物可以成為很好的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)模型。與小鼠不同，寵物（犬、貓）作為人的伴侶動物，與人類有共同的生活環(huán)境和飲食習(xí)慣，并與人類有非常類似的免疫系統(tǒng)。在犬貓上獲得的臨床試驗結(jié)果在人類臨床上的重現(xiàn)率將非常高。以腫瘤為例，寵物犬的壽命在10-15歲之間，大約在6歲的時候開始有腫瘤發(fā)生，并有超過50%的寵物狗最終死于腫瘤。這些寵物腫瘤患者為腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)臨床試驗提供了大量的病患來源。
總而言之，小鼠因為繁殖快、可及性最好，可用于大規(guī)模初篩抗體分子并找到其中最好的候選抗體分子。而找到的候選抗體分子，則可以在腫瘤寵物上進(jìn)行進(jìn)一步的寵物臨床試驗，其數(shù)據(jù)對于人體臨床試驗的指導(dǎo)意義將會更大。
怎樣的抗體才能同時適合在小鼠、寵物（狗）、和人體上做臨床呢？
傳統(tǒng)上，針對同一個靶點，研究者會制備分別識別小鼠和人靶點的抗體。針對小鼠的抗體被稱為surrogate antibody，用來在小鼠上做研究，其結(jié)果用來指導(dǎo)/預(yù)測抗人靶點抗體在人體臨床試驗上的結(jié)果。當(dāng)然，還可以用靶點人源化小鼠在小鼠身上研究抗人靶點抗體的藥效。
如果在小鼠和人之間，再加一個寵物腫瘤模型，則需要再開發(fā)一個抗寵物靶點的抗體。這首先會讓抗體制備篩選的工作量變得巨大，而且，這些針對不同物種同一靶點的抗體，可能因為識別表位不同、親和力不同等原因，會互相失去轉(zhuǎn)化意義。
最理想的方案是，制備篩選能夠交叉識別鼠、狗（貓）、人、猴（安全評價）的單抗，這樣的單抗可以連續(xù)在小鼠模型、寵物模型、以及人體上進(jìn)行臨床試驗，從而實現(xiàn)小鼠和寵物的最大轉(zhuǎn)化效果。
如何開發(fā)交叉識別鼠、狗、人的抗體呢？
我們知道，動物的免疫系統(tǒng)，會識別外源抗原并產(chǎn)生抗體，同時對自身抗原不易產(chǎn)生抗體。同理，當(dāng)我們用一個“人蛋白A”免疫小鼠的時候，小鼠產(chǎn)生抗體的情況取決于人鼠之間蛋白A氨基酸序列的同源性。序列同源性越高，越不容易產(chǎn)生抗體，這是因為小鼠會把人鼠同源的氨基酸序列看成自身成分。這也是不容易開發(fā)交叉識別抗體的原因。
但是，如果A基因?qū)π∈髞碚f并不是一個致死基因（致死基因指該基因缺失后小鼠不能存活），就可以先將小鼠的A基因先敲除掉，讓小鼠終生未見過A蛋白。這時，如果再用“人A蛋白”免疫這個小鼠，產(chǎn)生的眾多單抗里，就可以篩選出同時識別鼠和人A蛋白的抗體。也可以用狗和貓的A蛋白做進(jìn)一步的篩選，找到同時識別鼠、狗（貓）和人A蛋白的抗體。有了這樣的抗體，將在很大程度上提高小鼠模型和寵物腫瘤模型的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)效果。
如何利用全人抗體小鼠進(jìn)一步加快抗體開發(fā)效率呢？
用基因敲除的小鼠，針對一個蛋白可以得到數(shù)以百計的單克隆抗體。這些單抗需要做大量的體外比較和體內(nèi)藥效實驗去篩選出幾個候選抗體。由于這些抗體蛋白的氨基酸序列是小鼠自身序列，科學(xué)家們還需要對每個單抗進(jìn)行序列人源化改造，也就是在保證親和力和功能的前提下，將小鼠抗體蛋白氨基酸序列最大程度替換成人的序列。人源化改造后的抗體分子還需要進(jìn)一步做體外分析比較和體內(nèi)藥效研究，這是一個工作量巨大的過程，需要蛋白工程專家對每一個抗體分子進(jìn)行細(xì)致的研究。另外，在時間上也大大延長了抗體開發(fā)過程。巨大的工作量、人才需求、時間需求等，使得抗體藥物研發(fā)無法實現(xiàn)規(guī)模化、高效率。
而全人抗體小鼠，可以使得抗體開發(fā)過程實現(xiàn)規(guī)模化和高效率。全人抗體小鼠是指，通過基因編輯技術(shù)，該小鼠身上的抗體基因已經(jīng)被替換成了人的抗體基因。當(dāng)用一個抗原免疫這樣的小鼠后，所產(chǎn)生的所有單抗，其序列都是人的序列。一旦篩出有藥效的全人單抗，就省去了再對抗體氨基酸序列進(jìn)行人源化改造的過程。進(jìn)一步，如果將靶點基因從全人抗體小鼠中敲除掉，就可以產(chǎn)生交叉識別鼠、狗（貓）、人的全人序列單抗。
提高人體臨床試驗成功率，需要通盤思考臨床前抗體藥物研發(fā)流程
對于抗體藥物臨床前研究，可以采用反向工程的思維邏輯進(jìn)行研發(fā)。比如，抓住“寵物腫瘤有效”這個牛鼻子，去指揮/要求前期藥物研發(fā)，則會目的性更強，效率更高。從人、狗、再到鼠這樣往回看，如果不想浪費大量精力進(jìn)行針對不同動物同一靶點的抗體開發(fā)，就一定要求所篩選的抗體交叉識別鼠、狗（貓）、人靶點蛋白。當(dāng)然，為了安評實驗，所篩選出來的抗體還要識別猴的靶點。而從靶點的角度看，通過在全人抗體小鼠上敲除靶點的方式，就可以制備“寵物腫瘤有效”這個牛鼻子所要求的交叉抗體，這種開發(fā)抗體的方式也省去了大量的蛋白工程過程。當(dāng)多靶點并行的時候，就可以體現(xiàn)出規(guī)�；托实膬�(yōu)勢。當(dāng)然，從“寵物腫瘤有效”這個位置往人體臨床試驗方向看，如果一個抗體在寵物里有效，在人體臨床試驗中成功的可能性就會大增。
重新思考動物模型在后PD-1時代的重要作用
PD-1, CTLA4和PD-L1抗體，已經(jīng)是腫瘤免疫的基石分子。目前除了PD-1/PD-L1和CTLA4抗體聯(lián)用展示出優(yōu)異的效果之外，其它熱門靶點還沒有見到振奮人心的報道。臨床上大量的聯(lián)用，基本是MSD和BMS這樣的跨國藥企才做得起的。找到比PD-1和CTLA4聯(lián)用更好的組合，是所有腫瘤免疫企業(yè)共同的夢想，包括聯(lián)用和雙特異性抗體。
有些靶點（比如CD3e、CD28）是眾多雙特異性抗體的基石組成臂。針對這兩個靶點所開發(fā)的單抗或雙特異性抗體，安全性（細(xì)胞因子風(fēng)暴）是最大的疑慮�；谌耸笾g免疫系統(tǒng)和免疫環(huán)境的不同，anti-CD3e和anti-CD28的體內(nèi)安全性在小鼠模型里面很難評價。如果我們開發(fā)出同時識別鼠、狗、人的全人序列單抗（或共同輕鏈抗體），就可以做出一系列能夠在腫瘤狗身上進(jìn)行藥效和安全性評價的雙特異性抗體。
不管聯(lián)用還是雙特異性抗體，如果是走靶點人源化小鼠路線，無論在時間上還是成本上，都無法滿足抗體藥物研發(fā)的需求。開發(fā)交叉識別抗體，將來就可以做各種組合，并在普通小鼠，寵物上進(jìn)行藥效驗證，這才能為將來的抗體藥物開發(fā)打開一道陽光大道。
總結(jié)
總之，抗體藥物研發(fā)是一個復(fù)雜的過程，需要不斷地在起點（靶點選擇）和終點（人臨床實驗）之間來回思考。即要以生物機制為出發(fā)點，也需要有反向工程思維（藥效說話），因為我們畢竟對機體的復(fù)雜程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不了解。
雖然這幾年我國生物醫(yī)藥人才數(shù)量在快速增加，但跟國外相比，高級人才的比例還相對比較低�；蚴窃谝M(jìn)高級人才后沒有實驗條件（基層團(tuán)隊、技術(shù)、材料等等），使得新藥研發(fā)進(jìn)程受損，浪費大量的時間成本。
我相信今后幾年，臨床前新藥研發(fā)企業(yè)會與產(chǎn)品臨床開發(fā)企業(yè)緊密合作，通過分工合作、資本參與、集中力量辦大事，以實現(xiàn)我國生物醫(yī)藥研發(fā)的快速進(jìn)步。
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