单克隆抗体简称单抗，属于人工制备抗体，是由一个B细胞克隆，针对单一抗原表位产生的结构均一、高度特异的抗体。近几年来，单抗药物已成为肿瘤免疫治疗领域的焦点。美国免疫学家詹姆斯艾利森( James Allison)和日本生物学家本庶佑(Tasuku Honjo)凭借"发现负性免疫调节治疗肿瘤的疗法"获得了2018年诺贝尔生理学或医学奖。

       免疫检查点(例如PD-1、CTLA-4、TIM-3等)通路的活化会抑制T细胞的激活，防止人体免疫系统的过度激活，维持正常机体的免疫耐受，避免自身免疫疾病的发生。肿瘤通过使自身和一些淋巴细胞过度激活免疫检查点通路导致肿瘤免疫逃逸的发生。在肿瘤免疫疗法当中，针对免疫检查点PD-1 / PD-L1通路的阻断剂无疑是最耀眼的"明星"。目前已有四种PD-1单抗在国内陆续上市（纳武利尤单抗、帕博利珠单抗、特瑞普利单抗、信迪利单抗），除了临床试验外，我们如何从结构上鉴别PD-1单抗的好坏呢？

       单抗药物的结构设计是决定其功能效应的先决条件。面对一款PD-1单抗，其综合实力评估指标包括亲和性、特异性、免疫原性、Fc段特征。

       亲和性：单抗的亲和力到底有多强，直接影响到了药物效果、临床的最佳剂量和部分副作用程度。单抗的亲和力看的主要是两个指标，EC50和IC50。

       EC50指的是半数效应浓度，指的是药物在引起50%最大效应变化时的浓度；IC50指的是半数抑制浓度，指的是某种抑制剂实现最大抑制效果50%时的浓度。这俩数值越小、抗体的亲和力越高，临床达标的最佳剂量就可能更低，副作用可能更小。

       研究发现，目前帕博利珠单抗与PD-1的亲和力最高，是国内目前用药间隔最长的PD-1单抗。

       特异性：纳武利尤单抗结合在PD-1胞外的N端loop区域，主要由氢键相互作用，帕博利珠单抗和特瑞普利单抗结合在PD-1的Fg loop，通过对纳武利尤单抗和帕博利珠单抗二者竞争/协同结合特性进行分析表明，PD-1结合帕博利珠单抗后不能再有效结合其他单抗，反之亦然。因此，尽管纳武利尤单抗和帕博利珠单抗结合PD-1的不同区域，其结合PD-1后对于进一步结合另一个抗体也具有一定空间位阻效应。在处方时，需慎重考虑空间位阻效应带来的临床现象。

       免疫原性：PD-1抑制剂制备时，为了避免T细胞因ADCC（antibody-dependent cellular cytotoxicity抗体依赖的细胞毒性）或CDC（complement dependentcytotoxicity补体依赖的细胞毒性）反应被机体杀灭，选用的大都是IgG4型抗体。若加以修饰能够更加完美。是否有ADCC和CDC存在，也是衡量PD-1单抗效果的指标之一。

       单抗本身也可以被免疫系统当作是一种抗原，具有免疫原性，免疫系统有可能会产生抗药物抗体（ADA），加速单抗药物的清除，这意味着第一次使用有效的药量很可能第二次就不够用了，必须不断增加使用量或频次，直到最后完全没用；二是如果免疫原性过强，很容易激起机体的过度免疫反应，带来一系列副作用。帕博利珠单抗ADA的阳性率仅为0.77%；特瑞普利单抗为15.4%。

       Fc段特征：直接影响到T细胞存亡和活性。原因是由于PD-1抑制剂靶向的目标是T细胞，而有ADCC和CDC效应的单抗Fc段与目标细胞结合，会造成T细胞失活。于PD-L1抑制剂，保留不保留ADCC作用，就看PD-L1在T细胞和肿瘤细胞上哪个表达占优势。简单来看就会有3种表达情况，如果PD-L1在肿瘤细胞表达占优势，如第1种模式，那么保留ADCC作用，是有利于增强杀伤肿瘤细胞；如第2种模式，肿瘤细胞和T细胞PD-L1表达差不多，那么保留ADCC作用，就会折损一部分T细胞；如第3种模式，T细胞表达PD-L1占优势，那么保留ADCC作用，只会杀伤T细胞，对杀伤肿瘤细胞不利。

       目前开发的单抗药物基本上都是IgG1、IgG2 和IgG4 这3种类型。IgG1具有很强的ADCC作用，阿特朱单抗是对IgG1进行了修饰，改造了Fc段的糖基化，使之不能结合Fc受体，IgG2不能结合Fc受体，所以无ADCC作用，IgG4结合Fc受体的能力很弱，所以有微弱的ADCC作用。总之，Fc段特征在评价PD-1单抗方面是很重要的。

       尽管单抗最终的功能效应需通过临床证据进一步夯实，但其临床前阶段的体外特征是一切的基础。

       目前单克隆抗体药物已经从最初的由杂交瘤技术制备的鼠源单抗，发展为包括嵌合单抗、人源化单抗、全人单抗以及诸如双功能抗体等多种新型抗体，除了治疗肿瘤外，在自身免疫性疾病、器官移植排斥反应、抗感染、止血等领域也有广泛应用。

       单抗药物是一个竞争极其激烈的市场，这一方面对于中国创新药是一个里程碑式的事件，代表了中国创新药的能力上了一个新台阶。另一方面，多个同类产品同时涌入市场，那么先行者抢占市场的优势并不明显，未来的厮杀将依靠企业的综合实力，比如销售能力、临床试验布局、现金流、对终端的把控能力等等。

       对IO治疗领域而言，从分子水平上研究药物与受体的结合，有助于研究药物作用机制，帮助开发和设计新一代更好的IO药物。目前Keytruda和Opdivo，二者在药效、临床数据等方面都非常相似，但是在临床试验中仍然表现出差异，利用X-射线结晶学的方法研究其与受体结合的能力，以及它们各自的空间结构信息，也许能够提示不同IO药物治疗效果不同的原因。

       总之，我们只有从最开始了解PD-1单抗的临床前特征，才能帮助我们真正慧眼识英雄。

       参考来源：

       1. Fessas P, et al. A molecular and preclinical comparison of the PD-1-targeted T-cell checkpoint inhibitors nivolumab and pembrolizumab. Seminars in Oncology 44(2017):136-140.

       2. Changyu Wang, et al. In vitro characterization of the anti-PD-1 antibody nivolumab, BMS-936558, and in vivo toxicology in non-human primates. Caner Immunol Res; 2(9) September 2014.

       3. Zhang S, et al. Antibody Therapeutics, 2018, Vol.1, No. 2:45-53.

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