1960年，在一篇Science论文中，纽约罗斯威尔公园纪念研究所的Nisonoff及其合作者首次提出了双特异性抗体（bispecific antibodys）的原始概念。20世纪80年代，Morrison等首先通过将不同特异性的单链抗体使用柔性肽段连接后融合表达的方式制备了第1种真正意义上的抗葡聚糖和丹磺酰基的四价bsAb。由于技术瓶颈和临床需求不足的限制，bsAb的发展一直受到阻碍。随着对疾病发病机制的深入了解，临床上产生了对bsAb的需求，同时治疗性单克隆抗体的飞速发展大大提高了抗体的构建、表达和纯化技术，使bsAb发展具备了克服限制因素的技术和动力。目前bsAb已经发展出近70种结构，包括Triomab、BiTE、Crossmab、Double Variable Domain（DVD）等。
双特异性抗体的模式
抗体是一类能与抗原特异性结合的免疫球蛋白，由四条多肽链组成，分子量较大的两条链称为重链(heavy chain，H链)，而分子量较小的两条链称为轻链(Light chain，L链)。在单抗中，两条H链和两条L链的氨基酸组成完全相同，而双特异性抗体的开发是通过共表达两条不同的H链和两条不同的L链。从10种可能的H2L2重组混合物中获得功能性双特异性抗体是双特异性抗体开发的最初挑战之一，这通常称为链相关问题。
在过去几十年里，研究者们已经开发了许多策略，以解决这一问题。由这些策略诱导的不同设计特征或功能特性可用于所产生的双特异性抗体模式的分类。
双特异性抗体的不同模式（图片来源：Nature Reviews Drug Discovery）
基于片段的模式（Fragment-basedformats）
基于片段的双特异性抗体简单地将多个抗体片段结合在一个分子中，不含Fc区域（fragment crystallizable，可结晶片段，与抗原结合片段Fab相对），避免了链相关问题，优势是产量高、成本低；缺点是半衰期相对较短。此外，基于片段的双特异性抗体可能会出现稳定性和聚合问题。
对称模式（Symmetric formats）
对称模式的双特异性抗体保留了Fc区域，更接近于天然抗体，但在大小和结构上有所不同。这些差异可能对与天然抗体相关的有利特性(如稳定性和溶解度)产生负面影响，从而可能损害这些双特异性抗体的理化和/或药代动力学特性。
不对称模式（Asymmetricformats）
大多数不对称模式的双特异性抗体与天然抗体非常相似，被认为具有最低免疫原性的潜力。不过，解决链相关问题可能涉及到的复杂工程可能会抵消一些不对称模式双特异性抗体的这一优势。
国内外的双特异性抗体药物研发
目前，全球领域共有3款已经获批上市的多特异性抗体。2009年，EMA批准全球首个双抗药物catumaxomab（Removab），治疗恶性腹水。2014年，美国FDA批准安进公司针对CD19和CD3的双抗blinatumomab（Blincyto），治疗复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病。2017年11月，FDA批准罗氏旗下的emicizumab（Hemlibra），治疗A型血友病。除此之外，全球领域的许多临床试验项目也正在开展过程中。
表1 三种已批准的双特异性抗体药物
紧跟国际研发脚步，国内诸多研发公司近年来开始布局这一领域。1.岸迈生物：EGFR和c-MET双特异性抗体EMB01由岸迈生物基于其双特异性抗体平台，开发的针对多种实体瘤适应症的EMB01已于2018年底先后获得美国FDA和中国国家药品监督管理局的IND批准，开始开展临床1/2期的临床研究。EMB01是一款针对EGFR和c-MET两个靶点的具有独特协同机制的双特异性抗体。值得一提的是，岸迈生物创立于2016年，于2017年4月宣布获得2500万美元的A轮融资。公开资料显示，岸迈生物还曾与信达生物达成1.2亿美元的技术合作，后者获得其专有双特异性抗体技术使用权。2. 信达生物：以VEGF和C3b、C4b为靶点的双特异性抗体IBI302IBI302是信达生物基于岸迈生物的FIT-Ig平台技术开发的一款双靶点单克隆抗体注射液。IBI302以血管内皮生长因子（VEGF）和C3b、C4b为靶点，同时结合VEGF和补体两个靶点，阻断VEGF信号通路和补体活化，从而抑制病变新生血管生长。目前信达生物正在开发其用于年龄相关性黄斑变性的研究，目前已进入临床1期。3. 康宁杰瑞：PD-L1–CTLA-4双特异性抗体KN046，及HER2双特异性抗体KN0262018年10月，康宁杰瑞宣布其全球首创重组人源化PD-L1–CTLA-4双特异性抗体KN046已经在澳大利亚开展1期临床，并获得中国国家药监局的临床批件。几日后，该公司又宣布一款HER2双特异性抗体KN026的临床试验申请已获得美国FDA批准，同时宣布KN026在中国的临床试验已顺利完成了第一例病人的给药。目前康宁杰瑞与肿瘤治疗专家紧密合作，针对HER2过表达的乳腺癌、胃癌和肺癌等患者开展多个临床试验。4. 武汉友芝友：重组抗HER2和CD3人源化双特异性抗体药物M802，及重组抗体EpCAM和CD3人鼠嵌合双特异性抗体M7012018年3月，由武汉友芝友生物制药自主开发的“注射用重组抗EpCAM和CD3人鼠嵌合双特异性抗体M701”收到国家药监局颁发的临床批件，批准用于治疗EpCAM阳性肿瘤及其引起的癌性腹水的临床研究。早前，其另一款“注射用重组抗HER2和CD3人源化双特异性抗体M802品种，用于治疗胃癌及乳腺癌的临床研究也已经获批，正在推进在中国的临床研究。5. 健能隆医药：CD19和CD3双特异性抗体药A-3192018年11月，健能隆医药宣布其创新型CD19×CD3双特异性抗体药物A-319获中国国家药监局批准开展用于治疗B 细胞恶性肿瘤的1期临床试验。据悉，A-319借助两个功能区分别与B肿瘤细胞表面抗原CD19及T细胞抗原CD3结合，在T细胞和肿瘤细胞之间形成突触，从而激活T细胞并引起肿瘤细胞溶胞而死亡。6.中山康方：CTLA-4和PD-1双特异性抗体药AK1042017年9月，中山康方生物宣布，其自主研发的针对CTLA-4和PD-1的双特异性抗体药物AK104的国际多中心临床试验已经在澳洲启动，用于广谱恶性肿瘤治疗。CTLA-4和PD-1是在肿瘤浸润淋巴T细胞上共表达的免疫检查点蛋白，康方研发的AK104能同时阻断这两个通路。除了以上几家公司，国内在双特异性抗体领域布局的企业还有很多，大部分项目尚在临床前阶段。从国内开发的靶点来看，以PD-1/PD-L1、CTLA-4及HER2为靶点的项目居多。从中国的临床申报情况来看，尚处于快速发展的初期，从临床到真正上市还有相当长的路要走。鸿运华宁（杭州）生物医药有限公司以GPCR类的膜蛋白为主要靶点进行药物研发，同时开发了Bibody技术平台。这一技术的原理是抗体的融合表达。他们在单克隆抗体分子上利用融合表达的方法添加更多功能性的模块，使单个分子能够结合更多的靶点，起到更多的调控作用。这样的设计与双特异性抗体药物有相似之处，但是在某些方面又超出了其分类的范畴，可以看作是对双特异性抗体药物的拓展。首先是靶点方面。双特异性抗体对靶点的选择主要有3种模式：一是分别结合癌细胞抗原和T细胞上的CD3，借助T细胞杀伤肿瘤细胞；二是结合细胞上的2个靶点，起到双重阻断作用或者桥接的作用；三是结合同一靶点的2个结构域，起到更有效的阻断效果。无论是哪种模式，双特异性抗体所结合的2种靶点（或结构域）之间必然有直接的协同作用。而Bibody对靶点的要求则灵活很多，它既可以起到类似双特异性抗体的作用，也能作用于2个完全独立的靶点（如同联合用药）。如GMA306项目的Bibody通过将ETa的阻断性抗体与TGF-β的ligand trap融合，同时从降压、血管重构和肺纤维化几个方面改善肺动脉高压的症状，而目前已上市的肺动脉高压药物都只是降低肺动脉压。而另外一个GMA102项目的Bibody则是GLP-1和GLP-1R单克隆抗体的融合蛋白，无论是GLP-1和GLP-1R的单克隆抗体都可以与GLP-1R的受体结合，而GLP-1R的单克隆抗体会起到一个独特的协同作用，使抗体偶联的GLP-1表现出其它GLP-1类似物无法比拟的效果，GLP-1R的抑制剂exendin可以阻断dulaglutide的作用，但是却无法阻断GMA102的作用[1]，这也与一般的双特异性抗体作用方式有明显的区别。从临床数据来看，GMA102表现出明显优于现有GLP-1类似物药物的安全性。就效果方面而言，双特异性抗体基本都是抑制效果，无论是直接阻断靶点的通路，还是借助T细胞杀伤癌细胞，均是负向调控。而Bibody由于其附带的motif可能是抑制性的分子，也可能是激动性的分子，它可以在抑制某个靶点的同时抑制或激活另一个独立的靶点，这为机理复杂的疾病提供了潜在的有效治疗手段。如GMA202项目的Bibody通过由抗CD3抑制基团偶联内皮素受体A（ETa）单抗形成的Bibody，特异性靶向CD3和ETa。通过特异性激活T细胞，引导其靶向杀伤ETa过表达的卵巢癌细胞，实现精准免疫治疗。最后是蛋白质的生产方面。多数双特异性抗体由于重链间的匹配、轻重链间的匹配等问题，纯化效果并不好；部分双特异性抗体由于结构复杂，其产量、稳定性等也是很突出的问题。而Bibody的表达和纯化与单克隆抗体并无区别，在生产上不存在很大的难度。因此，Bibody与双特异性抗体既有相似之处，也有明显的差异性和优势。它既可能凭借诸多优点在小范围内完成对双特异性抗体的替代，也是对双特异性抗体功能和应用上的重要拓展。由于双特异性抗体通常与两个或两个以上的实体相互作用，因此它们本质上比单一特异性药物更复杂。这会影响它们的合成、优化、药代动力学、安全性、生产、临床开发和商业化，药物的研发更加复杂化。
一旦产生了候选的双特异性抗体药物，临床前药代动力学和安全性评估可能会带来独特的挑战。与单特异性药物相比，双特异性抗体药物常常出现蛋白水解、聚集、物理不稳定性和产量低的趋势。嵌合蛋白常常在动物体内诱发抗药物抗体，从而危及长期的毒理学研究，而双特异性抗体可能表现出较差的药代动力学行为，并通过非标准途径清除。体内药效和毒理学研究也可能因缺乏合适的动物模型而受挫。由于激活免疫攻击的药物可能导致严重的不良事件，因此BCEs的首次人体剂量由最低预期的生物效应水平决定，而不是最高的非严重毒性剂量，这可能会延长第一阶段临床试验的剂量增加。
除了开发方面的挑战外，双特异性抗体的制造成本可能更高，分发和管理也更困难。双特异性抗体在生产过程中的稳定性可能会发生变化，并会影响细胞培养过程的类型。另外，在工业规模上生产出产量高、质量稳定、杂质可忽略的均匀双特异性抗体分子仍是一个挑战。[1] Glutazumab, anovel long-lasting GLP-1/anti-GLP-1R antibody fusion protein, exertsanti-diabetic effects through targeting dual receptor binding sites. BiochemPharmacol. 2018, 150:46-53.
