摘要:双特异性抗体(bsAbs)作为下一代治疗性抗体,凭借其 “同时靶向两个抗原” 的独特能力,在癌症免疫治疗、自身免疫疾病、罕见病等领域展现出不可替代的优势。截至 2024 年,全球已有超过 20 种 bsAbs 获批上市,另有数百种处于临床研发阶段。然而,bsA
摘要:双特异性抗体(bsAbs)作为下一代治疗性抗体,凭借其 “同时靶向两个抗原” 的独特能力,在癌症免疫治疗、自身免疫疾病、罕见病等领域展现出不可替代的优势。截至 2024 年,全球已有超过 20 种 bsAbs 获批上市,另有数百种处于临床研发阶段。然而,bsAbs 的复杂分子结构(如多条肽链组装需求)使其生产面临三大核心挑战:链错配导致的杂质生成、易聚集的稳定性问题、大规模生产的工艺适配性。本文从工程表达平台、纯化工艺、生物分析方法、可开发性评估四个维度,系统解析 bsAbs 生产的关键技术进展 —— 包括单载体/四载体系统解决链错配、CHO 细胞与无细胞系统的表达选择、混合模式层析(MMC)突破纯化瓶颈、可开发性指数实现早期风险筛选等;同时展望未来技术方向,为 bsAbs 从实验室成果转化为临床药物提供全面参考。
1.引言:双特异性抗体 —— 开启靶向治疗的 “双引擎” 时代
传统单克隆抗体(mAbs)仅能结合一个抗原,在复杂疾病(如肿瘤、自身免疫病)的治疗中常受限于 “单一靶点无法覆盖多通路” 的瓶颈。而双特异性抗体(bispecific antibodies, bsAbs) 通过设计可同时结合两个不同抗原或表位,实现了 “1+1>2” 的治疗效果:例如,靶向 CD3(T 细胞表面分子)和 CD20(B 细胞肿瘤抗原)的 bsAbs,可精准 “牵引” T 细胞攻击肿瘤细胞;治疗 A 型血友病的 Emicizumab,则通过同时结合凝血因子 IXa 和 X,替代缺失的凝血因子 VIII 功能。
截至目前,科研人员已开发出超过 50 种重组 bsAbs 格式,主要分为两大类:
IgG 样 bsAbs:保留 Fc 段,具有较长的体内半衰期和抗体依赖的细胞毒性(ADCC),如 Symmetric 型(如 Emicizumab)、Asymmetric 型(如 Glofitamab);
非 IgG 样 bsAbs:无 Fc 段,分子量小、组织穿透性强,但半衰期短,如片段化的 Blinatumomab(BiTE 格式)、Tebentafusp(双亲和重定向格式)。
尽管 bsAbs 的治疗潜力巨大,其生产过程却远比 mAbs 复杂。核心难点在于:
正确组装难题:多条不同肽链(如两条重链、两条轻链)易发生 “链错配”,生成同源二聚体、半抗体等无活性杂质,部分 Asymmetric bsAbs 的错配杂质占比甚至高达 90%;
稳定性挑战:额外的结构域(如 scFv)或突变(如为促进异二聚化的 KIH 突变)会增加分子柔性,导致聚集风险上升—— 例如某 IgG-scFv 型 bsAbs 在 5mg/mL 浓度下,聚集率可升至 50%;
下游纯化复杂:bsAbs 与杂质(如宿主细胞蛋白 HCPs、病毒、错配片段)的理化性质差异小,传统 mAbs 的纯化工艺无法直接套用。
解决这些挑战,需要从 “上游工程表达” 到 “下游纯化分析” 的全流程技术创新 —— 这正是本文接下来要重点解析的内容。
2. 上游工程与表达平台:为 bsAbs “搭好骨架”
bsAbs 的正确表达是生产的第一步,核心在于通过载体设计和表达系统优化,实现 “高产量、低错配、高活性” 的目标。近年来,载体系统的进化和表达平台的多样化,为这一目标提供了关键解决方案。
2.1 载体系统:从 “多质粒混乱” 到 “单载体精准”
早期 bsAbs 表达依赖 “多质粒系统”—— 即每条肽链(重链 1、重链 2、轻链 1、轻链 2)分别由不同质粒编码,通过共转染进入宿主细胞。但这种方式存在两大问题:一是质粒转染效率差异导致链表达不平衡,加剧错配;二是操作复杂,批次重复性差。
为解决这些问题,载体系统经历了三次关键进化:
(1)单载体系统:一条质粒编码所有链
单载体系统将 bsAbs 的所有链(如两条重链、两条轻链)整合到一个质粒中,通过内部核糖体进入位点(IRES) 或2A 肽实现多链协同表达。例如,利用 2A 肽的 “自剪切” 特性,可使不同链从同一转录本中高效释放,确保表达比例平衡 。这种系统大幅降低了转染 variability,使正确组装率提升 30% 以上。
(2)双载体 / 四载体系统:应对复杂格式
对于结构更复杂的 Asymmetric bsAbs(如需要 4 条不同链的分子),单载体系统的插入片段过长,易导致质粒不稳定。此时,四载体系统(每条链单独一个质粒)结合转座子技术(如 Sleeping Beauty、Leap-In Transposase®)成为优选:转座子可将外源基因高效、稳定地整合到宿主基因组中,不仅提升表达产量(CHO 细胞中滴定度可达 5-10g/L),还能通过调控各质粒比例,减少错配。
例如,某团队利用 Sleeping Beauty 转座子系统,将 Asymmetric bsAbs 的 4 条链分别导入 CHO 细胞,通过优化质粒比例(重链 1: 重链 2: 轻链 1: 轻链 2=1:1:2:2),使正确异二聚体比例从 35% 提升至 82%。
(3)附加体载体:无需整合,灵活表达
附加体载体(如基于 EB 病毒 EBNA1 蛋白的载体)无需整合到宿主基因组,即可在分裂细胞中稳定留存,尤其适合需要精准翻译后修饰(如特定糖基化)的 bsAbs。例如,利用附加体载体表达的抗 HER2 bsAbs,其糖基化均一性比整合型载体高 20%,且无基因组插入导致的随机突变风险。
[图 1 双特异性抗体(bsAbs)发现与生产的主要方向](此处为图表位置,原文图 1 内容:A. bsAbs 格式分类(对称型、不对称型、片段型);B. 载体系统进化(多质粒→单载体→四载体 + 转座子);C. 可开发性评估关键参数;D. 上下游工艺优化方向)
2.2 表达系统:从原核到无细胞,各有优劣
选择合适的表达系统,是决定 bsAbs 活性、产量和成本的关键。目前主流系统分为四类:原核系统(大肠杆菌)、哺乳动物细胞(CHO、HEK293)、无细胞系统,各有适用场景。
(1)大肠杆菌:早期研发的 “快速选择”
大肠杆菌(E. coli)是最早用于 bsAbs 表达的系统,优势在于生长快、成本低、操作简单—— 从接种到收获仅需 24-48 小时,适合早期候选分子的快速筛选。例如,已获批的 Tebentafusp(治疗转移性葡萄膜黑色素瘤)即通过 E.coli 表达 。
但大肠杆菌的局限性也很明显:
无法进行糖基化修饰:而糖基化对 IgG 样 bsAbs 的半衰期、ADCC 活性至关重要;
易形成包涵体:复杂 bsAbs(如多结构域分子)在 E. coli 中易折叠错误,形成不溶性包涵体,需后续复性,过程繁琐且回收率低(通常
因此,大肠杆菌目前主要用于非 IgG 样 bsAbs(如 scFv、BiTE)的表达,或早期研发阶段的快速验证。
(2)CHO 细胞:工业生产的 “黄金标准”
中国仓鼠卵巢(CHO)细胞是目前 bsAbs 工业生产的首选系统,全球已获批的 bsAbs 中,80% 以上由 CHO 细胞生产(表 1)。其核心优势在于:
人源化翻译后修饰:能实现与人类抗体一致的糖基化(如唾液酸化、岩藻糖基化),避免免疫原性;
高产量与 scalability:通过培养基优化(如化学限定培养基)和培养工艺(如灌注培养),CHO 细胞的 bsAbs 滴定度可达到 10-15g/L,且能轻松放大至 2000L 生物反应器;
遗传稳定性强:经过数十年改造,CHO 细胞(如 CHO-K1、CHO-DG44)具有良好的遗传稳定性,批次间差异小。
例如,治疗多发性骨髓瘤的 Elranatamab、治疗滤泡性淋巴瘤的 Mosunetuzumab,均通过 CHO 细胞实现大规模生产,且产品纯度可达 99% 以上。
(3)HEK293 细胞:瞬转表达的 “灵活补充”
人胚胎肾(HEK293)细胞的优势在于瞬转效率高—— 通过钙 phosphate 或脂质体转染,2-3 周即可获得 bsAbs 表达,适合早期候选分子的快速评估。此外,HEK293 细胞的糖基化更接近人类天然抗体,对于部分对糖基化敏感的 bsAbs(如靶向中枢神经系统的分子),其活性比 CHO 细胞表达的更高。
但 HEK293 细胞的缺点是长期培养稳定性差,且滴定度低于 CHO 细胞(通常 3-5g/L),因此主要用于临床前研究或小批量生产,难以满足商业化大规模需求。
(4)无细胞系统:新型快速生产平台
无细胞表达系统(如 ALiCE®、XpressCF+™)是近年来的新兴技术,其原理是利用细胞提取物(如烟草 BY-2 细胞、E. coli 裂解液),在体外实现 bsAbs 的转录和翻译,无需活细胞培养。
这类系统的核心优势是快速、灵活:
速度快:从基因到功能 bsAbs 仅需 24-48 小时,比 CHO 细胞快 10 倍以上;
无细胞毒性限制:可表达对活细胞有毒性的 bsAbs(如某些细胞毒性融合蛋白);
易修饰:可直接加入非天然氨基酸,实现 bsAbs 的定点标记(如荧光标记、PEG 修饰)。
例如,LenioBio 公司的 ALiCE® 系统(基于烟草 BY-2 细胞提取物),可在 48 小时内生产出活性良好的 IgG 样 bsAbs,且聚集率
表 1 汇总了截至 2024 年 11 月全球已获批的 bsAbs 及其表达系统,清晰展现了不同表达系统的临床应用情况。
表 1 截至 2024 年 11 月已批准的双特异性抗体(bsAbs)
2.3 哺乳动物细胞平台的优化:解决 “链错配” 与 “产量低”
尽管 CHO/HEK293 细胞是主流,但 bsAbs 的多链组装问题仍需针对性优化。近年来,三大技术策略成为解决核心难题的关键:
(1)链配对工程:让肽链 “正确牵手”
Knob-into-Hole(KIH)技术:在两条重链的 CH3 结构域分别引入 “旋钮”(如 T366W 突变)和 “孔洞”(如 Y407A 突变),通过空间互补促进异二聚化,使正确组装率提升至 90% 以上。例如,CrossMab 技术(KIH 结合轻链交换)可同时解决重链和轻链的错配问题,某抗 HER2/CD3 bsAbs 采用该技术后,错配杂质从 45% 降至 5% 以下;
可控 Fab 臂交换(cFAE):将两个亲本 mAbs 的 CH3 结构域引入特定突变(如 S354C、T366W),在体外通过还原 - 氧化反应实现 Fab 臂交换,生成 bsAbs。该技术是 DuoBody 平台的核心,已用于 Glofitamab 等多个获批 bsAbs 的生产 。
(2)细胞培养优化:提升产量与质量
培养基与培养工艺:采用化学限定培养基(无血清、无动物源成分),并通过 “流加培养”(定期补加葡萄糖、氨基酸)或 “灌注培养”(持续更换培养基)维持细胞高活性 —— 例如,某 CHO 细胞流加培养工艺通过优化谷氨酰胺和半胱氨酸浓度,使 bsAbs 滴定度从 6g/L 提升至 12g/L;
培养条件调控:降低培养温度(如从 37℃降至 30-33℃)可减少细胞凋亡和蛋白降解,某研究显示,温度降低后 bsAbs 的聚集率从 15% 降至 3%;添加 sodium butyrate(丁酸钠)可促进抗体分泌,产量提升 20-30%。
(3)细胞系开发平台:高效筛选高产克隆
工业界已开发出多个专用细胞系开发平台,加速 bsAbs 高产克隆的筛选:
AbZelectPRO™(Abzena):结合 CHO-K1 细胞和 2G UNic® 载体技术,10 周内可完成从候选序列到研究细胞库(RCB)的构建,且细胞滴定度可达 8-10g/L;
Apollo™X(FUJIFILM):采用单轮克隆筛选策略,确保 monoclonality(单克隆性)>99%,适合 bsAbs 和 Fc 融合蛋白的大规模生产,某案例中其筛选的 CHO 克隆产量达 15g/L;
Beacon®(Brukker):利用光电子定位技术,将单个细胞置于纳升级 NanoPen® chambers 中,实时监测抗体分泌,可在 1 周内筛选出高产克隆,比传统方法快 5 倍。
3. 下游纯化策略:为 bsAbs “去芜存菁”
bsAbs 的下游纯化是生产的 “瓶颈环节”—— 由于其杂质(同源二聚体、半抗体、HCPs、病毒等)与目标分子的理化性质(如分子量、电荷、疏水性)高度相似,传统 mAbs 的 “捕获 - 中间纯化 - 精制” 三步法需大幅优化。本节将解析 bsAbs 纯化的核心挑战与解决方案。
3.1 bsAbs 纯化的核心挑战
与 mAbs 相比,bsAbs 的纯化面临三大独特挑战:
杂质多样性:除了 HCPs、DNA、病毒等常规杂质,还存在大量产品相关杂质,如同源二聚体(重链错配)、半抗体(仅一条重链 + 一条轻链)、轻链片段、聚集物等,部分杂质的分子量与目标 bsAbs 差异仅 5-10%;
易聚集特性:bsAbs 的额外结构域(如 scFv)或突变导致分子柔性增加,在纯化过程中(如低 pH 洗脱、高浓度)易发生聚集,影响产品活性和安全性;
pH 敏感性:部分 bsAbs 在传统蛋白 A 层析的低 pH 洗脱条件(3.0-3.5)下易降解,需开发温和的洗脱策略。
3.2 纯化全流程:从捕获到精制的技术创新
bsAbs 的纯化流程通常包括 “捕获→低pH病毒灭活→中间纯化→精制→病毒过滤→超滤/渗滤” 六个步骤(图 2),每个步骤均有针对性技术突破。
(1)捕获阶段:高效富集目标分子
蛋白 A 亲和层析是 IgG 样 bsAbs 捕获的首选技术,其原理是蛋白 A 与抗体 Fc 段的特异性结合,可从细胞培养上清中快速富集目标分子,一步纯化后纯度可达 80-90%。但针对 bsAbs 的特点,需进行以下优化:
工程化蛋白 A 配体:传统蛋白 A 易与 bsAbs 的 VH3 结构域结合,导致错配杂质无法分离。新型配体如 PrismA(Cytiva)通过改造蛋白 A 的 B 结构域,增强对目标 bsAbs 的特异性,某案例中其可将同源二聚体杂质从 20% 降至 5% 以下;MabSelect SuRe LX(Cytiva)的动态结合容量(DBC)比传统蛋白 A 高 30%,适合高滴定度料液的处理;
温和洗脱条件:Purolite Jetted A50 HipH 树脂可在 pH 4.0-5.0 下洗脱 bsAbs,避免低 pH 导致的聚集 —— 某 pH 敏感型 bsAbs 采用该树脂后,回收率从 65% 提升至 90%;
缓冲液优化:添加 CaCl₂(氯化钙)或 L-Arg-HCl(L - 精氨酸盐酸盐)可增强杂质与蛋白 A 的分离,某研究显示,CaCl₂添加后半抗体杂质从 12% 降至 2%;添加 sodium caprylate(辛酸钠)可去除 HCPs,某案例中 HCP 残留从 500ng/mL 降至 50ng/mL。
对于非 IgG 样 bsAbs(无 Fc 段),需采用其他捕获技术:
蛋白 L 层析:蛋白 L 与抗体轻链的 κ 链结合,适合 Fab、scFv 等片段的捕获,如 Capto L(Cytiva)可用于 Blinatumomab 的捕获,纯度可达 85%;
IMAC(固定化金属亲和层析):通过在 bsAbs 上融合 His 标签,与镍 / 钴离子结合实现捕获,某 BiTE 分子经 IMAC 捕获后纯度达 90%,后续结合 SEC(体积排阻层析)可进一步提升至 99%。
(2)中间纯化与精制:去除残留杂质
捕获后的 bsAbs 仍含有少量杂质(如 HCPs、聚集物、同源二聚体),需通过中间纯化和精制进一步去除。核心技术包括离子交换层析(IEX)、疏水作用层析(HIC)、混合模式层析(MMC),其中 MMC 是 bsAbs 纯化的 “利器”。
(1)离子交换层析(IEX):基于电荷差异分离
阳离子交换层析(CEX):适合去除聚集物和半抗体,常用树脂如 Capto SP ImpRes(Cytiva)、ProPac WCX-10(Thermo)。某案例中,CEX 通过线性 pH 梯度(pH 5.0-7.0)洗脱,将 bsAbs 的聚集率从 8% 降至 1%;
阴离子交换层析(AEX):主要去除 HCPs 和 DNA,常用树脂如 POROS HQ(Thermo)、MonoQ(Cytiva)。在 “流穿模式”(flow-through mode)下,带负电的 HCPs 和 DNA 结合到树脂上,目标 bsAbs 流穿,某案例中 HCP 残留从 100ng/mL 降至 10ng/mL。
(2)疏水作用层析(HIC):基于疏水性差异分离
HIC 通过高盐浓度下蛋白疏水区与树脂的相互作用实现分离,适合去除同源二聚体和聚集物。常用树脂如 Capto Phenyl ImpRes(Cytiva)、TOYOPEARL Butyl 600M(Tosoh)。某研究显示,采用 Capto Phenyl ImpRes 树脂,通过优化硫酸铵浓度,可将同源二聚体杂质从 15% 降至 2%。
(3)混合模式层析(MMC):多作用协同分离
MMC 结合了静电作用、疏水作用、氢键等多种相互作用,分离能力远超单一模式层析,是 bsAbs 精制的 “核心技术”。目前应用最广泛的 MMC 树脂包括:
Capto Adhere ImpRes(Cytiva):配体为 N - 苄基 - N - 甲基乙醇胺,可同时去除 HCPs 和聚集物。某 KIH 型 bsAbs 经该树脂流穿纯化后,HCP 残留降低 35 倍,聚集率从 10% 降至 4%;
Capto MMC ImpRes(Cytiva):配体为 N - 苯甲酰高半胱氨酸,适合去除半抗体和轻链片段。某 WuXiBody 型 bsAbs 经该树脂精制后,半抗体杂质从 8% 降至 1%;
陶瓷羟基磷灰石(CHT,Bio-Rad):具有钙结合位点(C-sites)和磷酸结合位点(P-sites),可通过调节磷酸盐浓度实现多杂质同时去除。某案例中,CHT 层析一步即可去除聚集物(从 12% 降至 0.5%)、HCPs(从 50ng/mL 降至 5ng/mL)和病毒(log reduction value, LRV>4),纯度达 99%。
(3)病毒清除与超滤/渗滤
病毒清除:采用 “低 pH 灭活 + 纳米过滤” 两步法 —— 低 pH(如 pH 3.0-3.5,维持 30-60 分钟)可灭活包膜病毒(如 VSV),纳米过滤(如 0.02μm 滤膜)可去除非包膜病毒(如 parvovirus),某工艺的病毒总 LRV>6,满足 regulatory requirements;
超滤/渗滤(UF/DF):通过 30kDa 分子量截留膜,实现 bsAbs 的浓缩(如从 1g/L 浓缩至 50-100g/L)和缓冲液交换(如交换至组氨酸 - 盐酸缓冲液),为后续制剂做准备。某案例中,采用切向流过滤技术,bsAbs 的回收率达 95% 以上。
[图 2 双特异性抗体(bsAbs)的下游纯化流程](此处为图表位置,原文图 2 内容:A. 传统流程(捕获:蛋白 A 层析→中间纯化:AEX→精制:CEX→病毒过滤→UF/DF);B. MMC 优化流程(捕获:蛋白 A→中间纯化:MMC→精制:CEX→病毒过滤→UF/DF);C. 高效 MMC 流程(捕获 + 中间纯化:MMC→精制:CEX→病毒过滤→UF/DF))
3.3 典型杂质的针对性去除方法
bsAbs 的杂质类型多样,需根据杂质特性选择合适的纯化技术。表 2 汇总了主要杂质的去除方法、所用树脂及作用机制。
表 2 双特异性抗体(bsAbs)主要杂质的层析去除方法
4. 生物分析与可开发性评估:为 bsAbs “保驾护航”
bsAbs 的质量控制和可开发性评估是确保其临床安全有效的关键 —— 需通过一系列分析技术验证分子的完整性、活性、稳定性,并在早期筛选阶段识别高风险候选分子,避免后期开发失败。
4.1 bsAbs 的质量分析技术
bsAbs 的质量分析需覆盖 “结构完整性”“结合活性”“稳定性”“体内特性” 四大维度,核心技术如下:
(1)结构完整性分析
变性毛细管电泳(CE-SDS):通过 SDS 变性处理,分离 bsAbs 的重链、轻链及片段,评估链完整性。例如,某 Asymmetric bsAbs 经 CE-SDS 分析,发现其重链错配率
体积排阻色谱(SEC):检测 bsAbs 的聚集物和片段,常用 SEC-MALS(多角度光散射)联用技术,可同时测定分子量和聚集率。某研究显示,SEC-MALS 可检出 0.1% 的低分子量(LMW)片段;
反相高效液相色谱(RP-HPLC):基于疏水性差异分离同源二聚体和目标 bsAbs,某案例中 RP-HPLC 的分辨率达 0.8,可有效区分 pI 差异仅 0.1 的两种同源二聚体;
质谱(MS):解析 bsAbs 的分子量、翻译后修饰(PTMs)和序列完整性。通过 deglycosylation(去糖基化,如 PNGase F 酶解)可减少糖基异质性,某 MS 分析显示,去糖基化后 bsAbs 的分子量测定误差 10% 时,结合活性下降 50%。
(2)结合活性分析
桥联 ELISA:通过包被两个不同抗原,检测 bsAbs 同时结合两个抗原的能力,是筛选 bsAbs 的核心方法。某桥联 ELISA 可检出 0.1ng/mL 的活性 bsAbs,比传统单抗原 ELISA 灵敏 10 倍;
表面等离子体共振(SPR):测定 bsAbs 与两个抗原的结合动力学(ka、kd、KD),评估结合亲和力。例如,SPR 分析显示,某抗 PD-1/CTLA-4 bsAbs 与 PD-1 的 KD 为 1nM,与 CTLA-4 的 KD 为 2nM,表明其双靶点结合能力均衡;
细胞水平活性分析:评估 bsAbs 的生物学功能,如 T 细胞激活实验(检测 IL-2 分泌)、肿瘤细胞杀伤实验(检测 LDH 释放)。某 T 细胞结合 bsAbs 的细胞杀伤实验显示,其 EC50(半数有效浓度)为 0.1nM,比亲本 mAbs 低 10 倍。
(3)稳定性分析
差示扫描量热法(DSC):测定 bsAbs 的 melting temperature(Tm),评估热稳定性。IgG 样 bsAbs 的 Fc 段 Tm 通常为 75-80℃,若 Tm
差示扫描荧光法(DSF):通过荧光染料结合变性蛋白的疏水区域,快速筛选热稳定性,适合高通量分析。某研究用 DSF 筛选 100 个 bsAbs 候选分子,1 周内识别出 20 个 Tm>75℃的高稳定性分子;
加速稳定性实验:在高温(如 40℃)、强光(如 4500lux)、反复冻融(-80℃至室温)条件下,监测 bsAbs 的聚集率和活性变化。某 bsAbs 在 40℃放置 1 个月后,聚集率 90%,符合临床要求。
(4)体内特性分析
血清稳定性:在 37℃下孵育人血清,评估 bsAbs 的降解情况。某研究显示,某非 IgG 样 bsAbs 的血清半衰期
药代动力学(PK):在小鼠、食蟹猴等动物模型中测定 bsAbs 的血药浓度 - 时间曲线,评估半衰期(t1/2)和清除率(CL)。IgG 样 bsAbs 的 t1/2 通常为 2-3 周,非 IgG 样 bsAbs 需通过白蛋白融合、PEGylation 等技术延长半衰期;
药代动力学 - 药效动力学(PK-PD)模型:预测 bsAbs 的体内疗效,某 PK-PD 模型显示,某抗 CD3/CD20 bsAbs 的血药浓度 > 1μg/mL 时,肿瘤抑制率 > 80%。
4.2 bsAbs 的可开发性评估
可开发性评估的核心是 “早期筛选、降低风险”—— 需在候选分子阶段(如临床前)评估其 “可制造性”“稳定性”“安全性”,关键参数和方法如下:
(1)关键可开发性参数
聚集性:通过 SEC 和 DSF 评估,聚集率 > 5% 或 Tm
疏水性:通过 HIC 或 RP-HPLC 测定保留时间(RT),RT 过长(疏水性过高)易导致非特异性结合和聚集;
电荷异质性:通过等电聚焦(cIEF)或离子交换色谱(IEX)评估,pI 不在 7-9 范围内的分子易吸附到层析树脂,导致纯化损失;
浓度耐受性:通过超滤浓缩至 50-100mg/mL,评估粘度和聚集率,粘度 > 20cP(厘泊)的分子不适合皮下注射。
(2)可开发性评估工具
可开发性指数:通过计算分子的疏水相互作用、静电相互作用得分,预测聚集风险。某可开发性指数≥0.8 的 bsAbs,后期开发成功率比
DOTAD 数据库:整合了 1000 + 治疗性抗体的序列、可开发性数据(如 Tm、聚集率、pI),为计算工具提供训练数据,帮助研究者快速评估候选分子的可开发性;
in silico 预测工具:通过机器学习预测 bsAbs 的热稳定性、聚集性。某工具基于 1000 个抗体的序列和 Tm 数据,预测准确率达 85%。
(3)可开发性评估案例
T 细胞结合 bsAbs:这类分子常含 scFv 结构域,易聚集。某研究发现,scFv 的 VH-VL 界面引入二硫键后,聚集率从 20% 降至 3%,可开发性显著提升;
非 IgG 样 bsAbs:半衰期短是主要问题。某 BiTE 分子通过融合白蛋白结合结构域,半衰期从 2 小时延长至 36 小时,且无免疫原性;
高疏水性 bsAbs:某抗 EGFR/HER2 bsAbs 因疏水性过高,纯化回收率
5. 结论与未来展望
双特异性抗体(bsAbs)作为下一代治疗性抗体,已在癌症、罕见病等领域展现出巨大临床价值,但仍面临 “生产工艺复杂”“下游纯化瓶颈”“可开发性评估不足” 三大挑战。近年来,通过载体系统进化(如四载体 + 转座子)、表达平台优化(如 CHO 细胞流加培养)、纯化技术创新(如 MMC、CHT)、分析方法升级(如 SEC-MALS、SPR),bsAbs 的生产效率和质量已大幅提升 —— 例如,某 Asymmetric bsAbs 的正确组装率从 35% 提升至 90%,纯化回收率从 60% 提升至 90%,为其临床转化奠定了基础。
未来,bsAbs 生产技术将向三大方向发展:
下游工艺创新:目前上游表达工艺(如 CHO 细胞滴定度)已达 15g/L,而下游纯化的收率仍
AI 辅助设计:利用 AI 预测 bsAbs 的链配对效率、聚集风险、纯化工艺参数,例如,某 AI 模型可基于序列预测 bsAbs 的 Tm 和聚集率,筛选效率比传统方法快 10 倍;
临床应用扩展:除了癌症和自身免疫病,bsAbs 在神经退行性疾病(如阿尔茨海默病,通过血脑屏障转运)、 感染性疾病(如 HIV,同时靶向病毒和免疫细胞)的应用将成为研究热点,需开发相应的生产工艺(如低免疫原性修饰)。
随着技术的持续突破,bsAbs 将从 “小众疗法” 走向 “主流疗法”,为更多未满足医疗需求的患者提供精准、高效的治疗选择。
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