导读具有两个不同抗原结合位点的人造抗体分子的最初概念是由Nisonoff和他的同事在50多年前首次提出的。双特异性抗体(bsAb)是一类较大的分子家族，该设计旨在识别两个不同的表位或抗原。双特异性抗体有很多形式，例如从仅由两个串联的抗原结合片段组成的小型蛋白到含有附加结构域的IgG样免疫球蛋白。双特异性抗体非常吸引人的特性是它们具有亲本抗体不具有的潜在新功能，在这些所谓的专性双特异性抗体中，两个特异性结合元件建立了物理依赖性，这种依赖性可以是时序性的(绑定事件按顺序发生)，也可以是空间性的(绑定事件同时发生)。目前，有20多个不同的商业化技术平台可用于双特异性抗体的创造和开发，2个双特异性抗体已经上市，超过85个双特异性抗体正在临床开发中。名词解释专性双特异性抗体：双特异性抗体显示的活性或功能依赖于两种特异性元件的物理连接(通过混合两种具有相同特异性的单抗无法实现)。组合型双特异性抗体：双特异性抗体显示的活性或功能可以通过组合具有相同特异性的单抗来实现(例如亲本抗体的混合物)。双抗概念和技术创新时间线随着抗体工程和抗体生物学领域里程碑式的进步，产生双特异性抗体的概念和技术创新不断发展，目前已知的双特异性抗体构型有100多种。其中大约四分之一已经发展成为技术平台，并正在被生物技术和制药公司商业化，用于产生创新型以及差异化的治疗方法。下图罗列了双特异性抗体领域的进展时间线：

2009年获欧盟批准卡妥索单抗catumaxomab用于治疗腹腔恶性腹水，它是一种抗CD3和抗上皮细胞粘附分子(EpCAM)的双特异性抗体，但即使低剂量静脉注射卡妥索单抗也会有致命的毒性，这有可能是Fc介导的T细胞激活在肝脏区域脱靶引起的。尽管卡妥索单抗在2017年因为商业原因退市，但是另一款双特异性抗体博纳吐单抗blinatumomab的获批激发了人们对双特异性抗体概念的持续关注。博纳吐单抗是一款基于CD3的T细胞衔接器，一端结合CD3分子而另一端结合B淋巴细胞抗原CD19，这种设计可以招募体内T细胞参与CD19+恶性淋巴细胞的杀伤。除了癌症，炎症性疾病通常是bsAbs临床发展的重点。双特异性抗体首次进入非癌症适应症市场是在2017年11月，当时美国食品和药物管理局(FDA)批准了emicizumab [凝血因子IXa (FIXa) x FX] 用于A型血友病的治疗。双抗构型第一类双特异性抗体的极简设计方法是将多个抗原结合部分简单地组合在一个分子中，因为没有Fc结构域，因此绕过了链缔合问题。复杂性的缺乏和Fc区域(糖基化)的缺失，使得其可在较低等的真核系统和原核表达系统中表达，这种构型具有高产量和低成本的优势。然而Fc缺陷型抗体的血浆半衰期相对较短，因为它们缺乏对分解代谢的保护作用，这种保护作用主要依赖于新生儿Fc受体FcRn，Fc融合蛋白或加入人血清白蛋白靶向模块可能会解决上述问题。对称构型：在保留Fc区域的同时，规避链关联问题的另一种设计策略是在单个多肽链中包含两种特异性以及Fc结构域，这样既可以提高药代动力学特性又可以保留双特异性药效特性。对称性设计可以允许共表达1-2条多肽链来实现这些构型的生产，对称构型更接近于天然抗体，但在大小和结构上有所不同，这些差异可能会对一些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，从而可能损害这些药物的物理化学和/或药代动力学特性。由于这类双特异性抗体的对称特性，临床开发中的大多数采用四价2+2的构型设计。然而非常接近的抗原结合位点可能会损害同时靶向两种靶点的能力，这可能会降低功能效价，需要在连接子长度和结构域位置等方面做合理的优化。非对称构型：大多数用于产生这第三类构型的设计方法都尽可能地保留天然抗体的原生结构以保持相关的功能特征和良好的质量属性，这意味着需要解决链关联问题，H2L2组装的对称性会被打破。大多数非对称构型的产生是为了共表达时强制形成正确的HL链配对或促进H链异源二聚化的形成。此外也可以根据不对称性抗体的特性来设计分离纯化目标终产物。由于大多数非对称构型与天然抗体非常相似，它们缺乏额外的非天然抗体结构域或连接子序列，因此它们被认为具有最低的免疫原性。然而在解决链关联问题时涉及的复杂工程可能会在某些构型中抵消上述优势。

名词解释链关联问题：两种不同重链(H)和两种不同轻链(L)的共同表达会产生16种H2L2复杂混合物，混合物中包含了10种不同的抗体，这些抗体中只有1种(由两个可能的H2L2重组形式)与所需的双特异性抗体相对应，在混合物中的最大产率为12.5%，这个问题可以通过强制性重链和轻链配对或促进两种不同重链的异源二聚化来解决。 化合价：一种抗体分子中含有的抗原结合位点数目，例如针对每个靶点分别含有一个结合位点的2价双特异性抗体标记为1+1双特异性抗体。 抗体片段：抗体分子包含不同的结构域，这些结构域可以分别表达并作为模块进行构建使用。临床管线和适应症分布图

双特异性抗体作用机制举例专性双特异性抗体的强大之处在于它们能够解锁新的功能，这些功能需要两个结合特异性的结构域连接在同一个分子中，这可以衍生出许多创新性的治疗概念，例如桥接两种细胞类型(反式结合)或使一个细胞膜上的两个分子结合(顺式结合)，下面列举几个作用机制的例子：

a.细胞反式桥接是双特异性抗体的一种重要的作用机制，在这种机制中双特异性抗体使细胞相互靠近，从而在靶细胞存在时特异性激活效应细胞，例如双特异性效应细胞接合器可以重新靶向毒性T细胞或NK细胞来杀死肿瘤细胞，这一概念也被用于连接肿瘤抗原和免疫检查点分子来调节肿瘤微环境中的T细胞活性，在感染性疾病中利用双抗的T细胞重定向能力来消除病毒感染的细胞。b,c. 细胞顺式桥接是双特异性抗体的另一种作用机制，在这种机制中特定的细胞表面受体的交联导致它们的失活(例如在癌症应用中减少肿瘤的生长)或激活(例如条件性激活生长因子受体以治疗糖尿病)。d. 双特异性抗体可以被设计作为酶和底的精确定位的辅助因子模拟物，例如在血友病的治疗中，emicizumab被设计为结合IXa因子和X因子，从而替代了关键的凝血因子。e,f. 双抗的搭载设计可以允许将有活性的结合臂易位到一些无法到达的区域，例如中枢神经系统疾病的靶点会受到血脑屏障的保护，细菌或病毒抗原会通过免胞内体逃逸，通过搭载设计可以实现双抗通过搭载结构域与细胞进行结合，通过易位作用后激活结构域再与靶点进行结合形式功能。阅读笔记

• Blinatumomab是一种基于抗体片段的双抗分子，分子量为~55kDa，缺乏Fc结构域，在体内血浆半衰期短(1.25±0.63小时)。
• 静脉注射CD3-EpCAM 双抗catumaxomab引起的严重不良事件归因于其活性Fc结构域与肝脏中表达FcγR的Kupffer细胞的脱靶结合，强烈的局部细胞因子释放和T细胞介导的肝毒性被诱导。
• 目前所披露的大多数cd3ε结合单元来源于有限的小鼠抗体克隆，通常是非人类灵长类交叉反应性单克隆抗体SP34，该克隆已经人源化、去免疫化和经过亲和成熟改造。
• 虽然CD3端高亲和力的双抗在体外实验具有很好的药效，但是低亲和力的CD3结合臂在体内会更有优势，可以更广泛的分布到肿瘤附近而不是被一些富含T细胞的组织器官滞留，例如脾脏和淋巴结，高亲和力KD<1nM, 低亲和力KD值在50-200nM范围。
• 目前绝大多数基于CD3的双特异性抗体采用1价CD3结合位点，这可能是因为单价足以诱导T细胞的激活杀伤效应。
• 为了提高PD-1和CTLA4双抗的安全性，研究人员设计了Fc-沉默型bsAbs，通过高亲和力的PD-1结合抑制PD-1通路，同时通过低亲和力结合臂抑制CTLA4通路，这种设计有利于降低PD-1-CTLA4双阳性肿瘤浸润淋巴细胞对CTLA4的抑制作用，同时减少与表达CTLA4的外周T细胞的结合，这可能转化为更有利的安全性和耐受性。

附录专性双特异性抗体临床管线列表–肿瘤适应症

组合型双特异性抗体临床管线列表–肿瘤适应症

专性双特异性抗体临床管线列表–非肿瘤适应症

组合型双特异性抗体临床管线列表–非肿瘤适应症