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用糖工程毕赤酵母敲开低成本抗体开发之门

   日期:2020-12-30     来源:雪球    浏览:1405    评论:0    
核心提示:“如果将N-糖基化改造技术下的糖工程毕赤酵母用于抗体药物生产,将会极大降低抗体药物生产成本,成为继CHO细胞之后更具想象力的抗体生产系统。” 菁因康生物创始人姜有为博士告诉研发客。
  
 2019年FDA批准上市首款用毕赤酵母表达系统生产的纳米单抗Caplacizumab商品名 Cablivi2020年FDA批准丹麦灵北药业单抗Eptinezumab上市 (商品名Vyepti)这两个案例被认为开启了毕赤酵母的抗体生产之门

实际上毕赤酵母在药物开发领域的应用已经有十多年的历史最典型的就是在胰岛素乙肝疫苗人血清蛋白肿瘤坏死因子和表皮生长因子上的应用不过因为毕赤酵母的蛋白糖基化途径与人不同用它表达的蛋白和抗体是特异性的高甘露糖型N-糖链在人体内具有免疫原性因此毕赤酵母在抗体生产中的应用有所限制

为了使毕赤酵母能够应用于抗体生产需要对其N-糖基化进行改造毕赤酵母生产的单抗Eptinezumab通过定点突变改变糖基化位点来阻止N-糖基化避免特异性高甘露糖链的免疫原性问题如果将N-糖基化改造技术下的糖工程毕赤酵母用于抗体药物生产将会极大降低抗体药物生产成本成为继CHO细胞之后更具想象力的抗体生产系统 菁因康生物创始人姜有为博士告诉研发客

目前最先进的技术是应用基因工程对毕赤酵母的N-糖基化进行改造敲除其内源性的形成高甘露糖型的基因引入一系列类似于人的N-糖基化基因使毕赤酵母能模拟人体内的N-糖基化途径生产的抗体具有人源化的N-糖链然而毕赤酵母的糖工程改造技术是一项艰难而且需要大量技巧的工程其在药物生产领域的商业案例至今还没有出现目前国外仅有美国GlycoFi2006年被MERCK以4亿美元收购和Ghent大学掌握了该技术

在美国多年应用糖工程毕赤酵母技术研发蛋白和单克隆抗体药的姜有为博士看到国内在毕赤酵母糖工程基因改造和商业化应用领域仍是空白于是2012年回国在杭州创立了菁因康生物那一年姜有为博士有感于中国抗体药的春天正在到来

姜有为博士为菁因康生物设下的定位即以糖工程毕赤酵母表达平台和全长抗体酵母展示平台为基础直奔解决抗体优化高效表达以及改善抗体亲和力成熟的问题主要关注在新一代双抗类药物的早期研发

替代CHO细胞

目前生产抗体药物最常用的细胞系是CHO中国仓鼠卵巢细胞细胞系但是CHO细胞系在实际应用中存在一些不足比如细胞株构建周期和发酵周期较长生产规模有限遗传不稳定成本高等问题

近年Eptinezumab和Caplacizumab的上市让业界开始关注毕赤酵母表达系统在抗体生产方面的优势首先毕赤酵母本身是真核细胞拥有与CHO细胞等高等真核表达系统相同的诸多优点其次毕赤酵母细胞株构建速度更快不需要在病毒清除验证步骤上耗费大量时间极大缩短了发酵周期最后从生产的角度来看毕赤酵母有更快更容易更便宜的特点还可以高密度大规模培养可大幅降低抗体药物的生产成本

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姜有为博士

在姜有为看来毕赤酵母不仅在抗体生产中具有优势而且在抗体的早期开发和体外成熟优化等方面也具有广泛的应用前景据其介绍菁因康生物应用自主知识产权的高效基因敲除技术敲除内源性的形成高甘露糖型的基因然后应用自主开发的基因整合技术对基因组进行大规模改造引入高等真核生物的N-糖基化基因在毕赤酵母体内形成人源化的N-糖基化途径构建的糖工程毕赤酵母应用于抗体生产能综合原核表达系统和真核表达系统的优势如生产周期短成本低易于工业放大抗体具有天然空间结构人源均一的N-糖链等特点这项糖工程改造也是合成生物学的一个典型应用案例

 未来糖工程毕赤酵母有望替代CHO细胞用于抗体的生产进而降低昂贵的抗体药物用药价格 姜有为说

改善抗体亲和力成熟

抗体亲和力成熟是抗体开发领域竞争中的一个重要关键点通过抗体发现技术获得的抗体具有良好的结合特异性但亲和力还不够高限制了抗体的临床应用需要用抗体亲和力体外成熟技术提高抗体亲和力

目前主要通过噬菌体和酵母展示系统展示大容量抗体片断库例如ScFv或Fab库对抗体亲和力体外成熟进行高通量筛选但是选出的高亲和力抗体片断转换成全长抗体IgG由于结构形式改变可能失去高亲和力活性

与噬菌体和酵母展示系统不同哺乳动物细胞293T的展示系统可以展示全长抗体通过诱导胞喃啶变为尿喃啶改变抗体的氨基酸序列从而改善抗体亲和力但是这个系统细胞生长缓慢存活率低抗体亲和力成熟效率不够高

姜有为表示菁因康自主开发的全长抗体酵母展示系统可以代替噬菌体和传统的酵母展示系统构建大容量人源全长抗体库进行高通量亲和力体外成熟筛选选出的高亲和力人源全长抗体不需要结构形式改变可以直接表达生产进行动物实验和临床试验是一种稳定高效的抗体亲和力成熟系统

目前Adimab是全球唯一拥有商业化人源全长抗体库酵母展示技术平台的公司作为抗体药开发领域的独角兽企业2018年Adimab的估值是30亿美元显示了该领域的潜力。
 

自主开发双抗平台
 

双特异性抗体双抗药物的开发是生物医药领域的一个重要发展方向在临床开发和商业化等方面都具有很高的价值目前国内外有几十种不同结构的双抗技术平台其中大多数的双抗与人体内的天然抗体在结构上存在很大差异不能充分利用已有的抗体组成双抗同时结构上的差异可能使得这些双抗稳定性差表达生产难度高在人体内可能会引起不良反应等一系列问题。
 

据介绍菁因康自主开发的双抗平台主要有这些特点一是通用型的技术可以把任意两个抗体组合成一个双抗能够充分利用已有的抗体二是易于使用结构简单不需要连接多肽或筛选公共轻链三是双抗平台具有人体天然抗体的结构在人体内引起不良反应的可能性小能满足药物研发过程中的不同需求包括稳定性药代动力学PK以及利用现有的标准技术生产等

基于自主开发的糖工程毕赤酵母表达系统全长抗体酵母展示系统和双抗平台菁因康生物目前专注于抗体药物的早期开发核心的目标是开发重磅炸弹药物的 fast-follow 和具有best-in-class/first-in-class潜力的抗体药物

姜有为表示开发双抗药物在靶点的选择上要基于一定的科学机制比如基于2个单靶点抗体的协同效应基于功能性分子的替代要能体现出双抗的优势和机理的独特性而不是去简单复制两个单抗联用的功能双抗最有价值的地方在于能基于新的作用机制来解决未满足的临床需求

双抗的开发不能简单地理解为只需把两个单独优化后的抗体组合成双抗就能成为有效的双抗药物例如Trastuzumab和pertuzumab单抗能分别与HER2胞外结构域的两个不同表位结合将这两个单抗联用在体外体内和临床试验中显示对HER2阳性乳腺癌细胞的抑制作用但是结构分析显示将Trastuzumab和ertuzumab组合成的双抗却无法同时与两个表位有效结合而且双抗的抗肿瘤活性与Trastuzumab和pertuzumab的组合差不多没有出现显著的协同效应

姜有为认为新一代的双抗药应该根据应用目的从多个方面对双抗药开发进行综合考量包括双抗结构形式结构稳定性双抗与抗原结合的空间效应和结合力半衰期等对双抗结构进行优化以求达到最佳功效。

 
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