抗体的多特异性

2023-03-14

抗体药物的多特异性是指抗体药物和非药物靶点发生的特异性反应（与脱靶效应类似）。

早在1990年，Stern和他的同事就发现单克隆抗β-淀粉样肽抗体可与外周血中人纤维蛋白原结合，可能原因是二者的构象同源性（文献1）。之后开展的临床前及临床试验显示， 多特异性会影响药物的PK，增加毒性的发生率 。

细胞株开发阶段进行多特异性筛选可能是最好时机

MAbs. Jan-Dec 2021;13(1):1999195.

产生多特异性的三个结构驱动因素

除了序列同源性是比较容易理解和预测的多特异性产生因素，下面三个因素则比较难以通过模型或者实验进行预测。

分子拟态

分子拟态，即抗体可以与不同蛋白质结合，但是结合的蛋白质之间没有明显的整体序列同源性，仅关键的表位残基可能出现在一个完全不相关的蛋白质中。

Tucker等人的工作就证明了这一点，他们首先进行鸡体内免疫，使用体外噬菌体展示获得抗GLUT4抗体。结合能力分析，与膜表达的GLUT4表现出高亲和力，但与密切相关的人类GLUT1、GLUT2、GLUT3或小鼠GLUT1没有结合。但是对4571个受体的膜蛋白阵列筛选显示，与Notch-1的亲和力较低，但呈剂量依赖，为特异性结合。GLUT4和Notch-1蛋白同源性小于7%，但是抗体结合的关键残基GLUT4 (61-LGXXGP-66)出现在 Notch-1 (91-LGXXGP-96).

MLUT4抗体特异性结合NOTCH1（Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115 (22):E4990–E9.）

鉴于分子拟态是感染源逃避宿主免疫反应的共同特征，识别病毒和细菌靶点的抗体多特异性的风险更高。文献已经报道过几个这样的例子，包括结合心磷脂的抗HIV抗体，识别LYRIC蛋白的抗登革热NS1抗体，以及针对肌球蛋白的A组链球菌M蛋白的抗体。

CDR可塑性

第二种分子机制为CDR可塑性。抗体的抗原结合区域有多种构象，例如，4E10是一种广泛中和的抗HIV抗体，它针对包膜糖蛋白的膜近端区域的一个高度保守的线性表位，但发现可以识别自身抗原。

在寻找其结合的自身抗原时，使用了一个噬菌体展示肽库，在确定的前5个结果中，3个为1、2和3型肌醇三磷酸受体，它们都共享一个保守的肽序列基序。但该序列与MPER上的4E10核心表位完全不同，考虑和H-CDR3环构象灵活性相关。

“开放”和“闭环”构象的分子建模结果的比较（MAbs. 2020;12(1):1763138）

CDR突变可引入多特异性

多特异性的第三个结构驱动因素并不依赖于共同基序或构象灵活性，而是通过VL和VH CDR的差异与两个不相关蛋白的相互作用。换句话说，根据他们结合的蛋白质不同，单个抗体可能有多个（潜在重叠的）功能抗体结合区域。

trastuzumab (Herceptin®)已被证明主要通过重链介导与人类表皮生长因子受体2(Her2)的相互作用。轻链中的突变获得了与第二个不相关的抗原VEGF的高亲和力结合的变异。结构和功能分析表明，这些变体之一bH1-44和两个完全不相关的抗原之间的相互作用是不同的，其特征是中心结合位点的构象适应。