JK07,一款值得等待的好药

现阶段投资信立泰,绝对绕不过JK07,JK07作为信立泰转型创新药企过程中里程碑式的药物,值得给予最大的关注,这个彩蛋标志着信立泰转型的决心和能力,当然还有点运气。在2020年1月9日已公开的JK07专利中(US20200010522A1),JK07的分子是重组人神经调节蛋白 1-抗 HER3 抗体融合蛋白,JK07包含了两种蛋白或两种蛋白片段,分别是NRG-1活性片段和抗ErbB3(HER3)单克隆抗体。为什么要融合抗HER3单抗呢?有了NRG-1蛋白不就行了吗?这就得从靶点先驱纽卡定以及跟随的cimaglermin说起了。

泽生科技的纽卡定,阿索尔达(Acorda)的cimaglermin都是通过NRG-1蛋白,去结合靶点表皮生长因子受体家族中的ErbB3(HER3)和ErbB4(HER4)细胞外部分,然后激活细胞内的ERK或PI3K/AKT下游信号通路(络氨酸激酶磷酸化),实现心肌细胞的分化、增殖以及再生,改善心肌细胞功能。这两款药物的临床除了出现胃肠毒性等不良反应、以及致癌/促癌风险外,还有更严重的问题,那就是药物的半衰期太短,导致给药剂量窗口狭窄,给药间隔非常不便。例如纽卡定给药0.6微克/kg/天,每天10小时静脉滴注,连续10天,这样的依从性必定令病人苦不堪言。纽卡定在静脉注射时半衰期只有10分钟,而皮下注射半衰期也不过1.5小时。为什么半衰期如此之短呢?NRG-1是一个44kD分子量的蛋白,分子量不算大,蛋白越小,在血液中越容易被各种酶降解,这就导致了它半衰期很短。下图是NRG-1分子示意图,NRG-1有多种亚型,其中红色结构域代表了表皮生长因子(EGF),是NRG-1分子促细胞增殖分化的活性成分,其中EGF结构域中的浅红色的部分包含两种亚型α和β,指肽链空间折叠结构不同。JK07用的是β亚型的NRG-1。

在美国信立泰生物官网上重点介绍了一篇2016年的综述文章“ErbB2 signaling at the crossing between heart failure and cancer”,HER2信号在心衰和癌症之间的效应,NRG-1结合靶点是HER3和HER4,但是被激活的HER3与HER2结合后形成的HER2:HER3异源二聚体容易诱发癌症或促肿瘤生长,以及存在胃肠毒性等不良反应,而被激活的HER4与HER2结合形成的HER2:HER4异源二聚体则具有非常优良的促进心肌细胞分化、增殖、再生的效果,NRG-1诱导的机理如下图所示,在 @闭口不言  闭兄那里以前也发过这个机理图。

上图左侧部分用A标识,在心肌细胞内,NRG-1诱导的HER4:HER4同源二聚体和HER2:HER4异源二聚体是我们所期望的,而上图右侧B标识部分,在乳腺癌细胞中NRG-1诱导的HER2:HER3异源二聚体或者无任何配体诱导的异源二聚体则是加重癌细胞增殖、分化的罪魁祸首。因此该文作者鼓励科研人员能够聪明地设计出既能够激活HER4靶点,又不激活HER3靶点的基于NRG-1的药物分子设计。

基于上述分析,2016年这篇综述(包含了多个前期研究成果),再加上泽生科技纽卡定及阿索尔达cimaglermin的临床研究,使得信立泰科研人员获得了灵感,站在了巨人肩膀上设计了JK07分子。JK07专利开宗明义,指出目前以NRG-1开发心血管药物面临三大问题:1.诱发癌症风险或加重肿瘤增长;2. 存在胃肠毒性;3. 药物半衰期太短,导致给药剂量、给药方式、给药间隔非常不便。那信立泰科研人员是如何解决这三个问题的呢?先看Jk07的分子结构示意图(根据美国信立泰生物官网JK07分子结构示意图手绘)。

首先NRG-1片段(含EGF结构域的活性部分)与抗HER3单抗通过linker融合,NRG-1连接于抗体最下面的C端,两个重链的C端。再看抗HER3单抗部分,它由四条多肽链组成,两对重链(蓝色线标出)和两对(黄色线标出)轻链。红色部分是抗体的可变区,绿色部分是抗体的恒定区,可变区处在抗体的N端,可变区最上面部分是超变区,这里是氨基酸组成及排列顺序变化最为剧烈的区域,免疫学中叫做“CDR”(complementarity-determining regions),也就是“互补决定区”,是抗体的抗原结合位。JK07分子就是在CDR部分决定了它只特异性结合HER3受体(抗原)的CDR部分,这样导致的结果就是抑制了NRG-1与HER3受体结合的几率,因为NRG-1位于JK07分子的另一端,C端。有了JK07分子单抗部分的阻断,减少HER2:HER3异源二聚体的形成,从而也就减少了HER3引起的细胞内的磷酸化信号通路,降低了致癌/促癌风险同时也降低了胃肠毒性。

我们再结合分子结构图看一下单抗部分的结构,轻链绿色部分为恒定区轻链(CL),轻链的红色部分为可变区轻链(VL),重链的红色部分为可变区重链(VH),重链绿色部分分为三块,从上到下分别是恒定区重链1(CH1),恒定区重链2(CH2),恒定区重链3(CH3),在CH1和CH2之间由二硫键连接。轻链、重链的可变区和CH1或CL共同组成Fab(Fragment of antigen binding)片段,也就是抗原结合片段,注意抗体是Y字型结构,所以它有两个Fab片段,其中可变区是特异性的,它要与抗原靶点结合。两条重链的CH2和CH3组成Fc(Fragment of constant),Fc片段也可以与细胞膜上的一些受体结合(没有特异性,因为抗体的Fc部分基本是相同的),这些受体一般用FcRn表示,Fc与FcRn结合后可以避免被一些酶降解,通过血液可以输运到身体其他地方,提高了抗体在体内的半衰期。但是Fc也有一定毒性,叫做抗体依赖的细胞毒性(Antibody-dependent Celluler Cytotoxicity, ADCC),会对正常组织的正常细胞产生一定的毒副作用。因此JK07分子在设计时,针对Fc部分进行了基因突变处理,改变了个别位置氨基酸的排列方式,降低Fc与FcRn之间的亲和性,从而降低ADCC效应。这个有突变的Fc亲和特性在专利中的实施例10中进行了报道,与含没有突变Fc的JK07分子以及与抗HER3抗体(不融合NRG-1)相比,有突变Fc的JK07分子与FcRn的亲和性弱了一个数量级。下表列出了结果

表中列出的是解离常数,解离常数越大,代表越容易解离,亲和性越弱。红色那列是含有Fc突变的JK07分子与FcRn受体的解离常数,普遍大于后两列,说明亲和性弱,后两列分别为无Fc突变的融合蛋白以及单纯的抗HER3单抗。

信立泰科研人员同时考察了JK07的单抗部分对HER3这个靶点结合特性,在人和猴的HER3受体实验中,其平均解离常数分别达到了3.13×10的负10次方和3.97×10的负10次方,说明JK07的单抗部分与HER3亲和力很强。

因此我们可以总结JK07分子的设计水平,通过NRG-1与抗HER3单抗的融合,抑制了NRG-1对HER3的激活,降低了致癌/促癌风险和胃肠毒性,同时因为有抗HER3单抗的存在,又解决了NRG-1蛋白半衰期过短的问题,使得JK07分子半衰期达到了抗体的水平(20多天),再有对Fc片段进行了突变处理,又降低了Fc对正常细胞引起的ADCC效应,也就是抗体依赖细胞毒性效应。因此从分子设计水平上来说,完美解决了NRG-1蛋白在临床上表现出来的一系列问题,这是质的飞跃!但是JK07分子真实的效果如何呢?信立泰研发人员做了一系列临床前研究,主要包括体外和体内的安全性和有效性实验,我们接着往下说。

专利共给出了10个实施例,前三个实施例是分子的设计、制备、表征等内容,第10个实施例是JK07与FcRn受体的亲和特性,这个内容已经在上面介绍过了。第4-第9实施例,这六个实施例是JK07的临床前实验,包括了安全性和有效性,既有体外细胞实验也有体内动物实验,这些临床前研究均显示出了优秀结果。考察JK07安全性包括实施例4、6、8、9,其中实施例4和实施例8考察的是致癌/促癌风险,前者是体外人癌细胞实验,后者是体内动物肿瘤实验。实施例6考察体外细胞HER2:HER3二聚体和HER2:HER4二聚体数量问题,实施例9考察的是体内动物胃肠毒性。

首先是专利中的实施例4:体外癌细胞增殖效应实验,结果如下图所示

实验用到了四种人癌细胞,分别是NCI-N87人胃癌细胞、MCF-7人乳腺癌细胞、RT-112人膀胱癌细胞、T47D人乳腺癌细胞。图中横坐标是抗体浓度、纵坐标是癌细胞生长速率。黄色背景字体对应的数据是JK07与癌细胞孵育后,随着浓度增加癌细胞的生长率在逐渐增加,但是明显低于NRG-1和GP120单抗(能够特异性结合CD4细胞)/NRG-1融合蛋白的数据,因为这两种蛋白没有抗HER3单抗去特异性结合HER3,也就不能阻断HER3诱导的络氨酸激酶磷酸化,只能放任NRG-1蛋白去结合并激活HER3,从而促进了癌细胞的生长。该实验结果表明JK07在相同浓度下,致癌/促癌风险上要明显低于NRG-1蛋白和GP120单抗/NRG-1融合蛋白。

实施例8是体内实验,显示了JK07能够减弱NOD/SCID小鼠皮下FaDu癌异种移植模型的肿瘤生长速率。将7-10周龄的雌性NOD/SCID小鼠皮下接种FaDu肿瘤细胞。当肿瘤达到约150立方毫米时,将小鼠随机分成6组,每组8只动物。试验样品采用尾静脉注射方式,每周两次,连续三周,共进行6次治疗。通过卡尺测量监测肿瘤生长。该研究在治疗后 21 天终止。肿瘤生长情况在下图显示,从图中明显看出,在体内肿瘤生长活跃的条件下,注射JK07的肿瘤生长速率慢于GP120单抗/NRG-1融合蛋白,表明JK07在体内促癌生长的风险低于 NRG-1蛋白。

实施例6研究了由JK07诱导的HER2:HER4二聚体数量与HER2:HER3二聚体数量,通过光学发光法,对这两种异源二聚体数量进行了测量。下图是实验结果:

图中横坐标是抗体浓度,纵坐标是目标蛋白发光强度,可以看出JK07和NRG-1对于诱导HER2:HER4异源二聚体几乎无差异,这个异源二聚体是药物疗效所期望的,而HER2:HER3异源二聚体是治疗所不期望的,可以看出JK07在高浓度下产生的HER2:HER3异源二聚体数量不仅远低于NRG-1蛋白诱导的数量,而且随着JK07浓度增加,异源二聚体数量几乎保持恒定,HER2:HER3二聚体不随JK07浓度增加而增加,意味着剂量增加毒性增加缓慢。

实施例9是观测食蟹猴在JK07给药过程中的胃肠毒性实验。在cimaglermin(NRG-1 1β3)一期临床试验(NCT01258387)中,高剂量的胃肠不良反应主要为恶心和腹泻,分别占到了40%和27%。而纽卡定的二期临床试验(ChiCTR-TRC-00000414)中,整体上48.4%的不良反应为胃肠毒性。该实验设计了两个研究,单剂量研究和重复剂量研究。单剂量研究中设定三个剂量水平组,10mg/kg,30mg/kg,60mg/kg,每组入组一只公猴和一只母猴,在两周治疗后的评估期间,没有观测到药物相关不良反应,也没有观测到呕吐和腹泻。在重复剂量研究中,分为3组,连续四周,每周给药水平分别为3、10、30mg/kg,每组入组3只公猴和3只母猴,虽然在10mg/kg和30mg/kg剂量水平观察到了个别猴子有呕吐或腹泻,但仅与输注反应有关,且非常短暂。总之,用JK07给药,除急性输液反应外,未导致任何与食物摄入、呕吐或腹泻相关的临床显著反应,没有胃肠毒性现象发生。这个结果表明JK07的分子设计确实减轻了NRG-1对胃肠的不良影响。实施例9还考察了食蟹猴体内JK07的药代动力学,结果表明JK07和免疫球蛋白G(IgG)药代动力学特性相当,IgG在体内的半衰期为25天左右,因此JK07具有非常好的半衰期水平。

以上是安全性考察,JK07与单纯NRG-1蛋白相比,不论是致癌/促癌风险还是胃肠毒性,都得到了根本性的改善。下面是有效性考察,分别是实施例5和实施例7。实施例5对比了JK07在人心肌细胞中的络氨酸激酶磷酸化水平与NRG-1蛋白以及GP120单抗/NRG-1融合蛋白是否相当,这是一个体外实验。直接上实验结果,如下图所示

图中横坐标是抗体浓度,纵坐标是AKT信号的激活比例,结果表明JK07虽然抑制了一部分NRG-1结合HER3,但是最终PI3K/AKT信号激活比例与纯NRG-1蛋白和GP120单抗/NRG-1融合蛋白水平相当,预示了这几种分子具有基本相同的诱导心肌细胞增殖、分化、再生水平。

最后是体内的有效性考察,实施例7考察体内的收缩心力衰竭治疗效果,用到的动物是大鼠(Rat)。疾病模型是对大鼠心脏进行结扎,造成心肌梗塞和收缩性心力衰竭模型,射血分数降低到30%+的水平,疾病模型建立后,将大鼠分为5组,每组11只,第六组包括另外10只假手术大鼠。该研究让每组接受每周两次的尾静脉注射,为期 4 周,或总共注射 8 次。假手术组和载体组的阴性对照均接受生理盐水,有三组分别接受1、3或10mg/kg的JK07,最后一组接受GP120单抗/NRG-1融合蛋白的阳性对照(10 mg/kg)。第一次治疗后 4 周,测量射血分数,结果如图所示如图。

JK07在所有三个剂量组中都显著增加了射血分数(红色框部分),1、3 和 10 mg/kg 组分别观察到 14.7% (P<0.001)、26.9% (P<0.001) 和 36.6% (P<0.001) 的增加。GP120单抗/NRG-1融合蛋白阳性对照使射血分数增加了 28.8% (P<0.001)。最后在治疗后 28 天,大鼠安乐死,制作心脏组织切片,在显微镜下观察组织病理学变化。结果是JK07部分缓解了心肌梗死区的病理变化,包括坏死细胞显著减少,心肌细胞间间隙变窄。

这些体外、体内研究,只需记结论就好了,那就是抑制致癌/促癌性、抑制胃肠毒性、治疗有效性以及便利的给药剂量、给药方式和给药间隔,使得JK07相比于NGR-1蛋白有了本质的提高和飞跃。

在研究JK07专利中,还意外发现了泽生科技的一个公开专利,发表日是2021年3月25日,重组人神经调节蛋白衍生物及其用途(WO2021/052277A1),在它的参考文献中引用了JK07专利。看了一下专利内容,所谓衍生物就是NRG1-Fc融合蛋白,发明人是周明东,做纽卡定做了20年的人,真是让人唏嘘,令人敬佩。与JK07分子相比,NRG1-Fc融合蛋白少了能够特异性结合HER3的Fab片段,用抗体的Fc片段和NRG-1融合,小鼠静脉注射半衰期提高到了8.5小时,小鼠皮下注射半衰期提高到了13.45小时,大大提高了给药的便利性,但是依然没有解决它的致癌/促癌性和胃肠毒性问题。由此可以想到JK07的设计发明,真是沾了美国信立泰生物研究癌症的光,因为NRG-1去和抗体融合,只能是搞癌症研发的人最先能想到的,运气就是这么来的。我们可以看看美国信立泰生物官网的管线图,除了JK07,其他三个药物适应症均是癌症,JK08是双特异性融合蛋白,JK10是双抗,JK06是ADC。

T大 @TOPCP  在周五得到了美国几个入组的哨兵数据非常优秀,令人鼓舞,这是JK07优秀的分子设计和优良的临床前研究结果的自然延续,因为分子设计解决了前期药物存在的主要缺陷,疗效又完全保存了下来,确实是一个大彩蛋,几个月后的一期数据揭盲值得期待。

JK07是站在前人肩膀上研发出来的,能够满足心衰临床未满足的需求,据美国信立泰生物官网介绍,全球有约2300万-6400万心衰病人(射血分数下降和射血分数保留的病人各占一半),美国650万,中国900万-1800万,JK07是款好药,它值得等待。

最后以默沙东的前身之一,默克公司的前CEO——小乔治默克的商业核心信念作为本文的结尾:“药物是为人类而生产的,不是为追求利润而创造的。只要我们坚守这一信念,利润必随之而来。”

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