J. Med. Chem.綜述：提升抗體選擇性的九大策略！

治療性抗體已成為現代疾病治療，尤其是腫瘤和自身免疫疾病治療的重要組成部分。相較于小分子藥物，抗體藥物具有更高的靶標特異性、更長的半衰期和更廣泛的靶標可及性。隨著人工智能和生成模型的快速發展，抗體的從頭設計與優化進入了一個新階段。

11月13日，Mariam Fouad在J. Med. Chem.上發表綜述，系統總結了近年來在治療性抗體設計中提升選擇性的關鍵策略，涵蓋結構工程、微環境響應設計、抗體-藥物偶聯物以及多種臨床抗體的作用機制，旨在為抗體藥物的研發提供理論支持與實踐指導。

靶點識別與結構工程策略

抗體選擇性的核心在于精準識別疾病特異性靶點。這包括識別突變蛋白、過度表達的亞型或僅在病變細胞中出現的構象表位。例如，p53-R175H突變體和EGFRvIII缺失突變體在腫瘤細胞中特異性表達，成為抗體設計的理想靶點。

此外，隱蔽表位或構象依賴性表位，如在錯誤折疊或翻譯后修飾蛋白中出現的結構，也為抗體選擇性提供了獨特機會。

糖基化作為抗體和受體蛋白關鍵的翻譯后修飾，對其功能具有深遠影響。EGFR具有多個天然糖基化位點，維持其膜外結構域的正確構象。

研究人員通過糖基化特異性抗體，如靶向腫瘤相關糖型的抗體，實現了對腫瘤細胞表面蛋白的高選擇性識別。以西妥昔單抗為例，其Fab區含有唾液酸化N-糖鏈，通過糖工程技術改造其N-糖鏈結構，可增強其與FcγRIIIa的親和力，提升抗體依賴性細胞毒性（ADCC）能力。

通過糖工程技術改造西妥昔單抗Fab區N-糖鏈結構以增強靶點親和力 （圖源：Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2018, 115 (47), 12023– 12027.）

針對特定受體異構體或構象狀態的抗體設計，是提高選擇性的另一重要策略。EGFRvIII是EGFR的腫瘤特異性缺失突變體，在膠質母細胞瘤中常與EGFR擴增共表達。

抗體-藥物偶聯物瑪汀-迪妥昔珠單抗(depatuxizumab mafodotin)通過其單抗806識別EGFRvIII特有的半胱氨酸富集區，實現對突變型EGFR的高選擇性殺傷。

此外，抗體還可通過選擇性識別受體的非活性或活性構象實現功能調控，如西妥昔單抗和帕尼單抗偏好結合EGFR的非活性構象，阻斷其二聚化與信號傳導。

計算設計與微環境響應策略

近年來，人工智能與機器學習在抗體設計中發揮了重要作用。基于圖神經網絡、Transformer架構的深度學習模型能夠準確建模抗原-抗體相互作用的復雜結構特征。

RESP框架通過自編碼器與貝葉斯神經網絡預測抗體序列與親和力之間的關系，并結合模擬退火算法進行虛擬突變篩選，顯著提升了阿特珠單抗對PD-L1的結合親和力。

RFdiffusion和ProteinMPNN等工具實現了抗體可變區的從頭設計，其生成的結構經冷凍電鏡驗證具有接近原子級別的精度，展現出在受體拮抗、信號調控和病毒表位靶向等方面的應用前景。

為提高腫瘤選擇性并降低系統性毒性，條件活性抗體應運而生。這類抗體在腫瘤微環境的特定生理條件下被激活，如低pH、高蛋白酶活性等。Probody是一類典型的前體型抗體，其活性被掩蔽肽段抑制，直至被腫瘤相關蛋白酶切割才恢復結合能力。

抗體設計中的選擇性提升策略

另一類策略是設計pH依賴性抗體，如靶向VISTA的SNS-101，其在酸性環境中結合增強，而在中性pH下結合減弱，從而避免對循環中髓系細胞的非特異性激活。這些策略共同構成了圖中所展示的九大選擇性提升途徑的核心內容。

臨床抗體的結構機制與多樣性

抗CD20抗體是治療B細胞相關疾病的重要藥物。利妥昔單抗（Rituximab）、奧法木單抗（Ofatumumab）和奧濱尤妥珠單抗（Obinutuzumab）雖然靶向同一抗原，但其結合表位、結構與機制存在顯著差異。

利妥昔單抗結合CD20大胞外環中的構象表位，促進CD20簇集并激活補體系統；奧法木單抗則結合更靠近膜的表位，增強補體依賴性細胞毒性；奧濱尤妥珠單抗則以傾斜角度結合，不誘導脂筏聚集，主要依靠ADCC和直接細胞死亡發揮作用。

三種抗CD20單抗的結合表位、結構與機制存在顯著差異

免疫檢查點抑制劑如PD-1/PD-L1抗體則展示了另一種選擇性機制。納武利尤單抗（Nivolumab）和帕博利珠單抗（Pembrolizumab）雖然均靶向PD-1，但其結合表位與機制不同。

納武利尤單抗主要結合PD-1的N端環區，通過空間位阻阻斷PD-L1結合；帕博利珠單抗則靶向C'D環區，通過競爭性結合實現抑制。這些結構差異直接影響其生物學效應和治療特征。

納武利尤單抗和帕博利珠單抗的結合表位

雙特異性抗體通過同時識別兩個不同抗原，增強治療的精準性與效力。例如，貝林妥歐單抗通過連接CD3與CD19，引導T細胞殺傷白血病細胞；埃普科利單抗（CD3×CD20）用于彌漫大B細胞淋巴瘤；阿米萬他單抗則同時靶向EGFR與MET，用于非小細胞肺癌治療。

抗體-藥物偶聯物（ADC）通過將抗體與細胞毒性藥物通過可裂解連接子結合，實現腫瘤特異性藥物遞送。根據其載荷與連接子化學特性的不同，ADC可分為八類。

表. 不同種類的ADC的結構及鏈接鏈組成

吉妥珠單抗奧佐米星靶向CD33，用于急性髓系白血病；曲妥珠單抗德魯替康靶向HER2，用于乳腺癌治療；薩托珠單抗戈維替康靶向TROP-2，用于三陰性乳腺癌和尿路上皮癌。這些ADC在設計上注重連接子在腫瘤微環境中的穩定性與可控釋放，以實現最佳的治療指數。

結論與展望

治療性抗體的選擇性設計已成為提高其療效與安全性的核心策略。從表位選擇、糖基化工程、構象特異性識別，到AI輔助設計、微環境響應機制及多種抗體形式（如雙特異性抗體、ADC等）的不斷創新，均展現出抗體藥物在精準醫療中的巨大潛力。

未來，隨著結構生物學、計算設計與實驗驗證的進一步融合，治療性抗體將在更廣泛的疾病領域實現更高水平的個性化治療。

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