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補(bǔ)體藥物:攻克罕見病的另一扇門

本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。

高特異性抗體藥物,已然成為現(xiàn)代藥物研發(fā)的常規(guī)路徑之一,在抗感染、抗腫瘤、自身免疫性疾病等領(lǐng)域發(fā)揮著核心作用。但實(shí)際上,抗體并非人體對(duì)抗病原體、調(diào)節(jié)免疫平衡的唯一“武器”,在抗體之外,還存在著一套神奇的補(bǔ)體系統(tǒng)。

雖為人體先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分,可補(bǔ)體系統(tǒng)在制藥界的存在卻感并不高,直到2007年首款靶向補(bǔ)體C5的單抗藥物依庫珠單抗(Soliris)上市,補(bǔ)體藥物才逐漸成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。尤其是在諸多現(xiàn)階段仍存在臨床空白的適應(yīng)癥中,補(bǔ)體系統(tǒng)憑借其獨(dú)特的免疫調(diào)控機(jī)制,有望打破現(xiàn)有治療瓶頸,成為破解臨床困境的關(guān)鍵鑰匙。

隨著補(bǔ)體激活機(jī)制的不斷明晰,以及越來越多靶向補(bǔ)體系統(tǒng)的創(chuàng)新藥物相繼問世,人類正在逐步打開攻克罕見病的另一扇大門,為眾多缺乏有效治療方案的患者帶來新的希望。

01補(bǔ)體成藥史

補(bǔ)體系統(tǒng)由一系列血漿蛋白相互作用構(gòu)成,是人體先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。通常情況下,補(bǔ)體蛋白會(huì)以無活性的酶原形式存在于血漿中,僅在被激活后,才會(huì)按級(jí)聯(lián)順序相繼活化,進(jìn)而迅速放大免疫反應(yīng),發(fā)揮抗感染、免疫調(diào)節(jié)等核心作用。

盡管補(bǔ)體成藥的時(shí)間并不長(zhǎng),但補(bǔ)體系統(tǒng)本身的研究歷史已逾百年,堪稱生物醫(yī)藥領(lǐng)域的“百歲老人”。早在19世紀(jì)90年代,比利時(shí)科學(xué)家儒勒·柏得在研究霍亂弧菌時(shí),意外發(fā)現(xiàn)動(dòng)物血清中存在一種“神奇”物質(zhì),能夠輔助抗體殺滅細(xì)菌,大幅增強(qiáng)抗體的抗感染能力。后來,這種具有輔助作用的物質(zhì)被正式命名為“補(bǔ)體”,儒勒·柏得也憑借這一開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),榮獲1919年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

令人遺憾的是,在整個(gè)20世紀(jì),人類即便逐步厘清了補(bǔ)體系統(tǒng)的三條激活途徑——經(jīng)典途徑、旁路途徑和凝集素途徑的核心機(jī)制,破解了補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)的運(yùn)作邏輯,卻始終未能將這一重要免疫體系轉(zhuǎn)化為臨床可用的藥物,補(bǔ)體成藥陷入了長(zhǎng)達(dá)百年的“沉寂期”。

直至2007年,深耕罕見病研發(fā)領(lǐng)域的Alexion公司終于取得突破性進(jìn)展,其研發(fā)的C5補(bǔ)體抑制劑依庫珠單抗(Soliris)成功獲得美國FDA批準(zhǔn)上市,這一里程碑式事件,正式終結(jié)了補(bǔ)體藥物的“百年寒潮”,開啟了補(bǔ)體靶向治療的新時(shí)代。

作為全球首款補(bǔ)體靶向藥物,Soliris雖實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破,卻并非完美,其靜脈給藥頻率需達(dá)到每2周一次,長(zhǎng)期用藥給患者帶來了不便,也影響了患者的治療依從性。為解決這一痛點(diǎn),Alexion公司持續(xù)迭代升級(jí),于2018年成功推出Soliris的長(zhǎng)效升級(jí)版藥物瑞利珠單抗(Ultomiris)。該藥物通過先進(jìn)的抗體工程技術(shù)大幅延長(zhǎng)了藥物半衰期,將靜脈給藥頻率從每2周一次大幅降低至每8周一次,顯著提升了患者用藥便捷性與依從性。

憑借這一核心優(yōu)勢(shì),Ultomiris一經(jīng)上市便快速獲得臨床認(rèn)可,迅速接替Soliris,成為陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿癥(PNH)患者的首選治療藥物,并逐步拓展至更多補(bǔ)體介導(dǎo)疾病領(lǐng)域。

圖:兩款C5單抗銷售一覽,來源:錦緞研究院

得益于Soliris的開創(chuàng)性突破,以及在補(bǔ)體抑制劑領(lǐng)域積累的平臺(tái)化迭代能力,Alexion公司成功吸引了國際制藥巨頭阿斯利康的關(guān)注。最終,阿斯利康于2020年12月以390億美元的天價(jià)完成對(duì)Alexion公司的收購,憑借Soliris與Ultomiris的核心優(yōu)勢(shì),迅速躋身補(bǔ)體領(lǐng)域龍頭地位,化身全球“補(bǔ)體之王”。

當(dāng)然,盯上補(bǔ)體賽道巨大潛力的制藥巨頭并非只有阿斯利康,諾華、羅氏、賽諾菲、武田等國際藥企也紛紛布局,在補(bǔ)體靶向藥物領(lǐng)域押注重兵,推動(dòng)補(bǔ)體治療領(lǐng)域進(jìn)入多元化競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代。

02 三大激活途徑

水能載舟,亦能覆舟。

正常情況下,補(bǔ)體系統(tǒng)能協(xié)助抗體和免疫細(xì)胞清除體內(nèi)的“敵人”(如病原體、異常細(xì)胞);可一旦補(bǔ)體系統(tǒng)過度激活或功能失調(diào),就會(huì)引發(fā)炎癥風(fēng)暴、組織損傷等一系列疾病,涵蓋溶血性疾病、炎癥性疾病、神經(jīng)退行性疾病、眼科疾病等多個(gè)領(lǐng)域。

基于“補(bǔ)體異常激活與疾病密切相關(guān)”的特性,只要能阻止補(bǔ)體異常激活,就能有效遏制相關(guān)疾病的發(fā)生。因此,補(bǔ)體系統(tǒng)的三條激活途徑,不僅是補(bǔ)體發(fā)揮作用的核心,更是藥企開發(fā)補(bǔ)體靶向藥物的主要靶點(diǎn)方向。這三條激活途徑的核心目標(biāo)高度一致——最終形成具有細(xì)胞毒性的膜攻擊復(fù)合體(MAC),而MAC正是補(bǔ)體系統(tǒng)發(fā)揮免疫效應(yīng)、造成細(xì)胞損傷的直接關(guān)鍵。

圖:三大激活途徑,來源:財(cái)通證券

(1)經(jīng)典途徑

經(jīng)典途徑是人類最早發(fā)現(xiàn)的補(bǔ)體激活途徑,其激活依賴于結(jié)合到抗原上的特定抗體。補(bǔ)體蛋白C1(由C1q骨架、C1r和C1s蛋白酶組成)接收到激活信號(hào)后,會(huì)與抗體結(jié)合,同時(shí)釋放出C1r和C1s兩種蛋白酶。

激活后的C1s會(huì)裂解級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的下一種補(bǔ)體蛋白C4,產(chǎn)生大片段C4b和小片段C4a。其中,C4b會(huì)與補(bǔ)體蛋白C2結(jié)合,隨后被附近的C1s分子裂解,生成可溶性C2b片段和較大的C2a片段,C2a會(huì)在細(xì)胞表面與C4b結(jié)合,形成C4b2a復(fù)合物——這就是經(jīng)典途徑中的C3轉(zhuǎn)化酶,其核心功能是結(jié)合并水解裂解補(bǔ)體蛋白C3。C3被裂解后,會(huì)產(chǎn)生大片段C3b和小片段C3a;C3b進(jìn)一步結(jié)合到C4b2a復(fù)合物上,形成C4b2a3b復(fù)合物,而這一復(fù)合物正是補(bǔ)體系統(tǒng)中的C5轉(zhuǎn)化酶。

如前文所述,補(bǔ)體激活的最終目的是形成MAC,而C5轉(zhuǎn)化酶正是誘導(dǎo)MAC形成的關(guān)鍵。C5轉(zhuǎn)化酶會(huì)將補(bǔ)體蛋白C5裂解為C5a和C5b,其中C5b會(huì)依次結(jié)合補(bǔ)體蛋白C6、C7、C8、C9,最終形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有活性的膜攻擊復(fù)合體(MAC)。

(2)旁路途徑(替代途徑)

與經(jīng)典途徑依賴抗體激活的特性不同,旁路途徑無需抗體參與即可激活,通常在病原體感染的早期階段發(fā)揮先天免疫作用,快速抵御病原體入侵。

旁路途徑的激活并非由補(bǔ)體蛋白C1發(fā)起,而是直接由補(bǔ)體蛋白C3b啟動(dòng)。血漿中的補(bǔ)體蛋白C3,除了會(huì)被C3轉(zhuǎn)化酶裂解外,在正常生理狀態(tài)下,也會(huì)以極低的速率自然裂解,持續(xù)產(chǎn)生少量C3b,為旁路途徑的激活做好準(zhǔn)備。

當(dāng)C3b識(shí)別并結(jié)合到病原體表面時(shí),會(huì)通過自身的硫酯域與病原體細(xì)胞表面共價(jià)連接(形成酰胺鍵或酯鍵)。這種結(jié)合會(huì)導(dǎo)致C3b的構(gòu)象發(fā)生改變,暴露出新的結(jié)合位點(diǎn),進(jìn)而與血漿中的因子B結(jié)合;隨后,二者形成的復(fù)合物會(huì)被血漿中的絲氨酸蛋白酶因子D裂解,產(chǎn)生大片段Bb。Bb與C3b持續(xù)結(jié)合,形成C3bBb復(fù)合物,這就是旁路途徑中的C3轉(zhuǎn)化酶,能夠持續(xù)裂解血漿中的C3分子,產(chǎn)生更多C3b。

隨著C3b的不斷生成,部分C3b會(huì)進(jìn)一步結(jié)合到C3bBb復(fù)合物上,形成C3bBbC3b復(fù)合物,它亦是一種C5轉(zhuǎn)化酶,與經(jīng)典途徑中的C5轉(zhuǎn)化酶功能一致,后續(xù)會(huì)裂解C5,啟動(dòng)MAC的形成過程。

(3)凝集素途徑

凝集素途徑是補(bǔ)體系統(tǒng)的第三條激活途徑,其獨(dú)特之處在于,激活并非由補(bǔ)體蛋白發(fā)起,而是由血漿中的MBL分子(甘露糖結(jié)合凝集素)啟動(dòng)。與旁路途徑類似,這條途徑也無需抗體參與,MBL分子可直接識(shí)別病原體表面的糖蛋白結(jié)構(gòu),進(jìn)而啟動(dòng)補(bǔ)體激活。

從分子結(jié)構(gòu)來看,MBL分子與補(bǔ)體C1分子高度相似,其分子骨架上結(jié)合了兩種蛋白酶MASP1(甘露糖結(jié)合凝集素相關(guān)絲氨酸蛋白酶1)和MASP2(甘露糖結(jié)合凝集素相關(guān)絲氨酸蛋白酶2)。

當(dāng)MBL分子的骨架與病原體表面的糖蛋白結(jié)合后,會(huì)激活并釋放出這兩種蛋白酶;其中,MASP2是裂解補(bǔ)體蛋白C4和C2的關(guān)鍵蛋白酶,其作用機(jī)制與經(jīng)典途徑中的C1s一致,后續(xù)會(huì)誘導(dǎo)與經(jīng)典途徑完全相同的補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終形成C3轉(zhuǎn)化酶、C5轉(zhuǎn)化酶,并生成MAC。

03 神秘面紗剛剛揭開

補(bǔ)體藥物賽道熱度持續(xù)攀升,成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的新增長(zhǎng)極,但人類對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的探索與藥物研發(fā)仍停留在初級(jí)階段。截至目前,全球共有十款補(bǔ)體靶向藥物獲批上市,其中多達(dá)6款聚焦補(bǔ)體C5靶點(diǎn),占據(jù)主導(dǎo)地位;C3、C1s、C5aR、CFB(B因子)、MASP-2靶點(diǎn)則各有1款藥物獲批,形成“一主多輔”的成藥格局。

圖:全球在售補(bǔ)體藥物一覽,來源:錦緞研究院

深入拆解補(bǔ)體系統(tǒng)的三大激活途徑后,藥企當(dāng)前的研發(fā)布局便不足為奇——其核心關(guān)注焦點(diǎn)集中在兩大方向:補(bǔ)體激活終末環(huán)節(jié)的核心因子,以及各途徑起始階段的關(guān)鍵因子,精準(zhǔn)貼合補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)的運(yùn)作邏輯。

縱觀補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑、旁路途徑與凝集素途徑,三者雖激活起始方式不同,但最終均以裂解補(bǔ)體C5為核心目的,進(jìn)而形成膜攻擊復(fù)合體(MAC)發(fā)揮作用。因此,針對(duì)核心因子C5開展藥物研發(fā),相當(dāng)于直擊補(bǔ)體異常激活的“要害”,能夠高效阻斷補(bǔ)體介導(dǎo)的組織損傷。

正是基于對(duì)這一機(jī)制的精準(zhǔn)把握,全球首款補(bǔ)體C5藥物Soliris(依庫珠單抗)才得以實(shí)現(xiàn)超高銷售峰值,成為罕見病領(lǐng)域的“重磅炸彈”藥物。后續(xù)上市的C5靶點(diǎn)藥物,大多圍繞用藥依從性進(jìn)行迭代升級(jí),比如縮短給藥周期、將傳統(tǒng)靜脈輸注改為更便捷的皮下注射,進(jìn)一步提升患者用藥體驗(yàn)。目前,阿斯利康正全力推進(jìn)第三代補(bǔ)體C5藥物gefurulimab(研發(fā)代號(hào)ALXN1720)的研發(fā)工作,該藥物為每周注射一次的皮下注射劑型,目前已進(jìn)入III期臨床階段,有望進(jìn)一步突破前兩代藥物的局限。

除核心因子C5外,補(bǔ)體激活各途徑的起始因子,也是藥企布局的重點(diǎn)方向。例如,經(jīng)典途徑的起始關(guān)鍵因子C1s、旁路途徑的核心樞紐C3,凝集素途徑的MASP2,均已有對(duì)應(yīng)獲批藥物,實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)體藥物從終末環(huán)節(jié)向上游環(huán)節(jié)的拓展,也降低了終末環(huán)節(jié)完全阻斷可能帶來的感染風(fēng)險(xiǎn)。

綜合來看,目前人類對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的認(rèn)知、對(duì)補(bǔ)體藥物的研發(fā)仍僅處于初級(jí)階段,補(bǔ)體三大激活途徑中,仍存在大量未被挖掘的靶點(diǎn)與臨床空白,破局機(jī)會(huì)廣闊。隨著全球藥企研發(fā)投入的持續(xù)加大、補(bǔ)體激活機(jī)制的不斷明晰,以及適應(yīng)癥從罕見病向IgA腎病、眼科疾病等常見病的拓展,全球補(bǔ)體藥物極有可能在未來幾年迎來關(guān)鍵爆發(fā)期,推動(dòng)補(bǔ)體治療領(lǐng)域進(jìn)入多元化發(fā)展的新階段,也為更多補(bǔ)體介導(dǎo)疾病患者帶來新的治療希望。

       原文標(biāo)題 : 補(bǔ)體藥物:攻克罕見病的另一扇門

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