二重特異性モノクローナル抗体

二重特異性モノクローナル抗体（BsMAb、BsAb）は、2つの異なるタイプの抗原、または同じ抗原上の2つの異なるエピトープに同時に結合できる人工タンパク質です。^[1]天然に存在する抗体は通常、1つの抗原のみを標的とします。BsAbはいくつかの構造形式で製造できます。BsAbは、免疫細胞を動員して活性化したり、受容体シグナル伝達を妨害してシグナル伝達リガンドを不活性化したり、タンパク質複合体の会合を強制したりするように設計できます。^{[2] BsAbは、}がん免疫療法、薬物送達、およびアルツハイマー病の治療に研究されてきました。 ^{[1] [3]}

BsAbsの元々の概念は、抗体構造の最初のアイデアやその他の発見を含め、1960年代にニソノフとその協力者によって提案されました。^{[4] [5]} 1975年、純粋な抗体を生産するという問題はハイブリドーマ技術の発明によって解決され、モノクローナル抗体（MoAbs）の新時代が到来しました。^[6] 1983年、ミルスタインとクエロはハイブリッドハイブリドーマ（クアドローマ）技術を開発しました。^[7] 1988年、ヒューストンチームによって、ドメインの誤ったペアリングや2本鎖種の凝集を含むリフォールディングの問題を最小限に抑えるための単鎖可変フラグメント（scFv）が発明されました。^[8] 1996年、ノブインホール技術が登場し、BsAbsはさらに発展しました。^{[1] [9]}

BsAbsには多くの形式がありますが、IgG様と非IgG様の2つの主要なカテゴリがあります。^[10]主な製造方法は、クアドローマ、化学結合、遺伝子組み換えであり、それぞれの方法によって独自の形式が生まれます。^{[3] [11]}

この形式は、 2つのFabアームと1つのFc領域という従来のモノクローナル抗体（mAb）構造を維持していますが、2つのFab部位が異なる抗原に結合する点が異なります。最も一般的なタイプは、抗体上に2つのFab領域とFc領域の3つの固有の結合部位があるため、三機能抗体と呼ばれます。各重鎖と軽鎖のペアは、固有のmAbに由来します。2つの重鎖から作られたFc領域は、3番目の結合部位を形成します。これらのBsAbsは、多くの場合、クアドローマ法、またはハイブリッドハイブリドーマ法で製造されます。^{[12] [13] [14]}

しかし、クアドロマ法は、使用可能な BsAb を形成するためにランダムな偶然に頼っており、非効率的である可能性があります。IgG のような BsAb を製造する別の方法は、「ノブ イン ホール」と呼ばれ、1 つの mAb の重鎖の大きなアミノ酸の変異と、もう 1 つの mAb の重鎖の小さなアミノ酸の変異を導入することに依存しています。これにより、ターゲットの重鎖 (および対応する軽鎖) がよりよく適合し、BsAb の製造がより確実になります。^{[3] [11]}

Fc領域を完全に欠いているため、設計戦略が比較的簡単な他のBsAbsもあります。^[1]これらには、Fab領域のみで構成される化学的に結合したFabと、さまざまな種類の二価および三価の単鎖可変フラグメント（ScFv）が含まれます。 2つの抗体の可変ドメインを模倣した融合タンパク質もあります。 これらの新しい形式の中で最も開発が進んでいるのは、二重特異性T細胞エンゲージャー（BiTE）で、G ₄ Sリンカーを使用して2つのScFv（1つのCD3抗体ScFvと1つの腫瘍関連抗原（TAA）または腫瘍特異的ScFv）を接続し、T細胞を癌細胞にリダイレクトして標的を殺傷します。^{[15] [16] [17]}他のプラットフォームには、四価反平行構造（TandAbs）とVHのみ（Bi-Nanobody）があります。 TandAbプラットフォームは、2つの抗原のそれぞれに対して2つの結合部位を含む四価抗体分子によって形成されます。^[18]このプラットフォームでは、2つのペプチド鎖の逆対合によりホモ二量体分子が形成される。一例として、AFM _11はTandAbsプラットフォームに基づいており、CD3とCD19の両方を標的として治療効果を発揮する。AFM _11は、体内でRaji腫瘍の用量依存的阻害を示した。^[19] Bi-Nanobodyプラットフォームは、2つ以上の抗体分子のVH領域間の接続を介して多重特異性結合を形成する。このプラットフォームに基づいて設計された製品は小分子であり、これらの小分子は体内で高い安定性と優れた組織透過性を備えている。^[20] IgG様でないBsAbsは分子量が低く腫瘍組織透過性が高いものの、半減期が比較的短く、複数回の投与が必要である。^[1]

二重特異性抗体のさまざまなタイプと形式には大きな違いがありますが、その製造プロセスはいくつかのステップで対応しています。

• 遺伝子工学とクローニング – 異なるモノクローナル抗体または抗体フラグメントが融合されます。組み換え DNA 技術を適用して、単一の二重特異性抗体を生成します。
• 発現システムの準備 – 抗体発現用の発現システムを選択し、準備します。治療用二重特異性抗体によく使用される発現システムは、複雑な翻訳後修飾の実行に効果的であるため、CHO 細胞などの哺乳類細胞です。
• トランスフェクションとタンパク質生成 – 安定的または一時的なトランスフェクションのいずれかを介して、目的の二重特異性抗体の遺伝情報が発現システムに挿入され、その結果、それに応じてタンパク質が発現されます。
• タンパク質精製 – 二重特異性抗体を分離および濃縮する手順が実行されます。これには、プロテイン A アフィニティークロマトグラフィーやペプチドタグ付けなどのいくつかの精製プロセスが含まれる場合があります。
• 抗体の特性評価 – 特性評価と品質管理により製造プロセスは終了します。この段階では、エフェクター機能、安定性、結合特異性が検査されます。^[21]

BsAb が標的抗原に結合すると、さまざまな効果が生じます。このアプローチの最も広く使用されている用途は癌免疫療法であり、BsAb は細胞傷害性細胞と破壊する標的 (腫瘍細胞)に同時に結合するように設計されます。ラベルフリーの生細胞イメージングを使用して、BsAb が T 細胞/癌細胞の相互作用に与える橋渡し効果を観察することができます。治療用に承認された最初の三機能性抗体の 1 つであるCatumaxomab は、細胞傷害性 T 細胞上のCD3とヒト腺癌上のEpCAMの両方に結合します。^{[12] [13]} Fc 領域はさらに、マクロファージ、ナチュラル キラー細胞、樹状細胞などのFc 受容体を発現する細胞に結合します。Fc 領域はまだ無傷であるため、BsAb は Fc 受容体によって認識されると、抗体依存性細胞介在性細胞傷害や補体依存性細胞傷害などの一般的な免疫応答を誘発することができます。^{[14] [16]}

腫瘍細胞の増殖は、受容体チロシンキナーゼ（RTK）によって刺激または調節される可能性があり、これにはHerファミリーのメンバーやインスリン様成長因子（IGF）が含まれます。したがって、RTKはがん治療の好ましいターゲットです。セツキシマブ（エルビタックス）やパニツムマブ（ベクティビックス）など、HER1を標的とする単一特異性RTK標的IgGはすでに市販されていますが、がん細胞は1つのシグナル伝達経路を遮断することで生じる増殖阻害から逃れるために別の経路に切り替えることができます。治療効果を高めるには、RTKまたはそのリガンドのいずれかを不活性化するBsAbの仲介を通じて2つ（またはそれ以上）のRTKシグナル伝達経路を同時に妨害/遮断することで、腫瘍細胞が採用する逃避メカニズムの可能性を減らします。^{[22] [23]}

さらに、エボラウイルス ワクチンの研究において、DVD-Ig抗体はエンドソームからのウイルスの脱出を防ぐために使用できることが示されています。エボラウイルスは受容体を介したエンドサイトーシスによって細胞に感染します。研究者は、外側の可変領域がウイルスコートの表面糖タンパク質に結合し、ウイルスとともに細胞に入るDVD-Igを開発しました。これらの外側領域はウイルスエンドソームで切断され、内側の可変領域が現れ、その後、ウイルスとエンドソーム内の内部受容体の両方に結合します。ウイルスとエンドソームタンパク質の相互作用をブロックすると、エンドソームからのウイルスの脱出とさらなる感染が防止されます。^[24]

一例として、エミシズマブ（旧称RG6013）は、H鎖ヘテロ二量体化モチーフを含むIgG誘導体であり、L鎖の誤対合の問題を防ぐために共通の軽鎖アプローチと組み合わせられました。^{[25] [26]}二価組成のエミシズマブは、2つのタンパク質抗原を1つの複合体にまとめます。凝固カスケードの第IXa因子と第X因子は、RG6013が結合する同族抗原です。これらの2つの因子は、健康な人の凝固第VIIIa因子によってまとめられますが、出血性疾患である血友病Aの患者は第VIIIa因子を持っていません。この疾患の現在の治療は、出血性合併症を減らすために患者にFVIIIを補充することです。しかし、これらの患者ではこのタンパク質が欠如しているため、FVIIIは異物タンパク質として認識され、このタンパク質に対する免疫反応が生成されます。また、FVIIIは半減期が短い（15時間未満）ため、急速に消失します。しかし、ヒト化BsAbはFVIIIと比較して免疫原性が低く、血清半減期が長いため、血友病の治療にはより適しています。^[2]

通常のモノクローナル抗体による癌免疫療法では、 Tリンパ球は活性化されない。なぜなら、Fab領域はすでに腫瘍細胞との結合に使用されており、このタイプの細胞にはFc受容体がないからである。^[27]また、二重特異性抗体は細胞傷害能が高く、比較的弱く発現している抗原に結合する。 ^[28]有効投与量は約0.01 mg·m ⁻² ·d ⁻¹（1日あたり体表面積1平方メートルあたりのミリグラム）で、通常の抗体よりも数桁低い。 ^[27] IgG様でないBsAbsの場合、サイズが小さいため、従来の抗体では通常到達できない抗原に到達できる。^[3]エボラワクチンの場合、この方法により、抗体は従来のモノクローナル抗体治療では通常到達できない細胞内標的を標的とすることができる。^[24]

さらに、複数の分子を標的とすることは、並行経路の調節を回避し、治療に対する耐性を回避するのに役立ちます。ほとんどの病状は体全体に複雑で多面的な影響を及ぼすため、経路内の複数の標的を結合またはブロックすることは病気を止めるのに役立ちます。^[29]時間の経過とともに、一部の腫瘍はチェックポイント阻害剤や共刺激分子に対する耐性を獲得するため、併用療法とともに、BsAbsは特定の種類の癌の治療にますます使用されています。^[30]

いくつかのbsAb薬が米国FDA / EMAによって承認されており、現在180を超える薬が臨床試験中です。規制当局の承認を取得した最初の二重特異性抗体であるブリナツモマブは、 B細胞上のCD19とT細胞上のCD3を標的とし、T細胞の活性化とB細胞の破壊を引き起こします。^[31]その後、追加の二重特異性抗体薬が米国FDAによって承認されています：エミシズマブ、アミバンタマブ、テベンタフスプ、ファリシマブ、テクリスタマブ、モスネツズマブ、エプコリタマブ、グロフィタマブ。^[31]現在開発中のbsAbプログラムの中で、CD3と腫瘍表面標的の組み合わせが最も人気のある標的ペアです。その他の一般的な標的としては、 HER2、PD-1、PD-L1、EGFR、CTLA-4などがあり、免疫標的としては PD-1、 PD-L1、BCMA、CD47、 CTLA-4、LAG-3、 4-1BB などがあります。^[32]さらに、2022年以降にいくつかの新しいbsAbが承認され、ヘテロ二量体二重特異性分子の開発など、有効性を改善するための新しいメカニズムにより、標的ペアのいくつかの追加の可能性が浮上しています。^[32]

BsAb開発の初期段階からの主な課題は、正しく対合した二重特異性抗体を高い割合で達成することであった。BsAbを生産する初期の試みでは、大量のホモ二量体やその他の誤対合断片が生じた。ヘテロ二量体化率を高めるための新しい対合技術が開発され、収量の増加と生産コストの削減につながった。^[33]

さらに、IgG様抗体は免疫原性を持つ可能性があり、Fc領域はFc受容体によって活性化された細胞によって引き起こされる有害な下流免疫反応を引き起こす可能性がある。^[3] BsAbsの治療的使用は全体としてまだ開発段階にあり、現在多くの臨床試験が進行中で、治療におけるBsAbsの有効性と安全性を判断している。^[15]

大きな懸念事項の1つは、投与の実現可能性と副作用の管理であり、治療の成功の可能性と起こり得るリスクを比較検討する必要がある。副作用の発生は、主に特定の抗体、その標的、および患者固有の要因によって決まる。これらの要因は、二重特異性抗体治療の実現可能性を評価し、輸液関連、免疫関連、臓器特異的、および血液学的副作用のリスクを評価するために、患者ごとに個別に検査する必要がある。^[33]

二重特異性抗体は、診断と治療において幅広い用途があります。BsAbsはHRPOと組み合わせることができ、プレターゲティング戦略に使用でき、診断の早期検出のためのより優れた画像を提供するために使用できます。癌の治療では、BsAbsは免疫細胞を正確に標的とし、免疫細胞を助けて反応させ、免疫細胞の運命と機能を微調整し、免疫細胞の耐性を改善し、免疫恒常性への回復を促進します。BsAbsは、血友病A、糖尿病、アルツハイマー病、眼科疾患などの他の疾患の治療にも適用できます。^[1]

現在、いくつかの二重特異性抗体が臨床で使用されています。CD19とCD3を標的とするブリナツモマブは、フィラデルフィア染色体陰性B細胞急性リンパ性白血病（ALL）の治療に使用されています。凝固因子IXaとXを標的とするエミシズマブは、血友病Aの治療に使用されています。^[34]カツマキソマブは、商業上の理由により2017年に欧州市場から撤退しました。^[35]上皮成長因子（EGF）とMET受容体を標的とするアミバンタマブは、 上皮成長因子受容体（EGFR）エクソン20挿入変異を伴う局所進行性または転移性非小細胞肺がん（NSCLC）の成人患者を対象としています。 ^[36] CD3とB細胞成熟抗原（ BCMA ）を標的とするテクリスマブは、多発性骨髄腫の治療に使用されています^[37 ]

 この記事には、米国国立がん研究所の「Dictionary of Cancer Terms」のパブリック ドメイン資料が組み込まれています。

• パブリックドメインの二重特異性モノクローナル抗体のエントリ NCI 癌用語辞典
• 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)における二重特異性抗体