文章来源公众号:AI for Science药物研发实践 作者:持续创新的
近期,Janux 在研发日放出了 TRACTr 与 TRACIr 联用的新打法,还顺带预告了神秘的 ARM 平台;BioAtla 则在 ESMO 大会上正式披露了其 CAB 平台下 EpCAM×CD3 双抗(BA3182) 的 I 期临床数据。TCE 热度再起,前药这条赛道眼看又要卷出新高度。如今,越来越多药企在前药设计上秀操作,思路早已不再局限于传统的 Protease 酶切激活逻辑。借着这波热度,我们想带大家系统地梳理一遍市面上的 TCE 前药思路,看看谁玩得更花,谁走得更稳,又有哪些值得我们学习借鉴的地方。
为什么前药成为 TCE 绕不开的话题?
TCE(T Cell Engager,T细胞激活剂)是一类双特异性抗体,通过同时结合肿瘤相关抗原(TAA)和 T 细胞表面 CD3,强制形成免疫突触,从而激活 T 细胞定向杀伤肿瘤。原药 TCE 本质上是一把双刃剑:药效好,但毒性也强。尤其在实体瘤中,TCE 往往面对的是表达分布没有那么“干净”的靶点环境,容易在外周误激活T细胞,再加上免疫细胞的激活往往呈链式放大,极易引发细胞因子风暴(CRS),这也成为现阶段 TCE 研发中的最大瓶颈 —— 毒性限制了给药剂量。目前来看,TCE 引起 CRS 的机制主要分为两类:静脉给药引发 CRS 以及 on-target off-tumor 的脱靶毒性。
(1)静脉给药引发 CRS
以 Blinatumomab 为例,由于分子小、半衰期极短,临床上仍需采用持续静脉输注。输注初期,药物局部浓度骤升,快速激活注射点附近的 T 细胞,引发炎症因子(如 IL-6、IFN-γ)大规模释放,从而触发CRS。这类浓度峰值型CRS 多发生在首剂或早期给药阶段,目前临床上通常通过 step dosing 来缓解。而Amgen 提出了另一种解决思路 —— 浓度依赖型自解离前药:在注射点附近,遮蔽肽处于高浓度,使 TCE 处于遮蔽状态;进入外周后,遮蔽肽由于半衰期短,浓度大幅下降,逐步解离使 TCE 恢复活性。我们将在后文详细拆解其具体设计思路。
Modified From:WO 2024/259378A1
(2)非肿瘤组织脱靶激活
另一常见情况是 TCE 在非肿瘤组织中结合,异常激活 T 细胞杀伤正常细胞。许多成药性强的靶点,如 EpCAM、EGFR、HER2 等,在肺、肠道、皮肤等正常组织中也存在低水平背景表达,很容易发生此类CRS,即便只是误激活极少量 T 细胞,也会因免疫系统的链式放大效应,诱发系统性 CRS。针对这类靶点,前药设计几乎是必需的,而且遮蔽必须足够稳定,同时还要优化靶点端亲和力,以在保证疗效的前提下降低脱靶风险。
当前主流的 Pro-TCE 策略分为三类:
酶切依赖型激活:通过遮蔽肽的弱亲和力结合 / 空间位阻进行遮蔽,依靠肿瘤特异性的 Protease 剪切遮蔽肽和抗体之间的 Linker,使遮蔽肽脱落实现激活。典型代表如 Janux 的 TRACTr、Vir Biotech 的 Pro‑XTEN、默沙东的 ProTriTAC、Zymeworks 的 PROTECT。
条件依赖型自解离激活:在特定生理条件下(如 pH变化 )诱导遮蔽分子解离,实现无酶激活。代表如 BioAtla 的 CAB 平台、Amgen 的浓度依赖型前药。
拆分式前药:将TCE拆为两个部分,需在肿瘤局部自组装激活,代表如Roche、Takeda。
本系列将系统梳理 TCE 前药平台思路。在第一篇中,我们将聚焦酶切依赖型激活平台并深度解读其设计亮点与临床表现,探讨如何在肿瘤微环境中实现高效激活。
酶切依赖型激活的Pro-TCE设计平台
在酶切依赖型 Pro‑TCE 的设计中,用什么遮蔽也是关键技术分歧之一。目前主要有两种思路:一类是单独设计全新的遮蔽肽/蛋白,代表如 Janux 的 TRACTr、Vir Biotech 的 Pro‑XTEN;另一类则是把功能性区域设计成遮蔽模块,比如被默沙东收购的 Harpoon,改造了抗体的 anti-albumin 臂对 anti‑CD3 端进行遮蔽,同时兼顾遮蔽与半衰期延长的功能;Zymeworks 则利用 PD‑1/PD‑L1 受体-配体间的结合设计空间遮蔽。
1、Janux
以 Janux 的 TRACTr 平台为例,其核心设计是在 TAA 和 CD3 两端分别引入遮蔽肽,通过可裂解 linker 连接遮蔽肽和抗体。遮蔽肽与抗体之间还设计了低亲和力结合,以此实现遮蔽。此外,通过不可裂解的 linker 在遮蔽肽上连接 albumin,实现前药的半衰期延长。
在肿瘤微环境中,肿瘤特异性蛋白酶裂解 linker,遮蔽肽被释放,使抗体活性位点暴露,从而实现肿瘤局部的选择性激活。在此过程中,连接在遮蔽肽上的 albumin 被一同移除,激活后的分子半衰期显著缩短,可被快速清除,进一步降低毒性风险。
Source:Janux 官网
Janux 两个主推平台:TRACTr和TRACIr。TRACTr 通过靶向 CD3 提供主刺激信号激活 T 细胞,TRACIr 则通过靶向 CD28 提供共刺激信号。在靶向 T 细胞的一端,两者均设计了遮蔽结构;而在靶向 TAA 的一端,Janux 则根据靶点在正常组织中的表达情况决定是否遮蔽。
例如,PSMA (JANX007)在肿瘤中表达高度特异,且在正常组织中表达极低,因此 Janux 选择不对其遮蔽;而EGFR(JANX008) 虽为有效肿瘤靶点,但在多种正常组织中有背景表达,故选择对其进行遮蔽。
Source:Janux 官网
亲和力设计:
该思路的核心难点在于遮蔽肽与抗体之间亲和力的优化——既要在外周维持稳定遮蔽,又要在肿瘤微环境中高效解离,确保激活点位充分暴露。Janux 采用噬菌体展示平台筛选遮蔽肽,通过在不同 CD3 抗原条件下的 ELISA 筛选获得高选择性的结合序列。从实验数据来看,筛选出的遮蔽肽与 anti‑CD3 scFv 的结合 EC₅₀ 为 4 nM,抑制其与 CD3 抗原结合的 IC₅₀ 约为 40 nM。
Source:Janux 官网 Poster
与此同时,抗体两端 paratope 亲和力优化的要求也很高,尤其是 CD3 端,既要维持一定的激活效能,又要避免亲和力过强引发的T细胞耗竭。以 Janux 的两条核心管线为例:
JANX007:在 CD3 端引入遮蔽,使亲和力降低约 600 倍。在低表达 PSMA 的肿瘤(约 5,000 PSMA/cell)中,可获得约 500 倍的杀伤窗口;在高表达 PSMA 的肿瘤(约 220,000 PSMA/cell)中,则形成约 100 倍的窗口。
JANX008:对 CD3 和 EGFR 两端分别降低约 1,000 倍和 300 倍的亲和力。在 EGFR 高表达肿瘤(约 30,000 EGFR/cell)中,杀伤窗口可达 8,500 倍;而在相对低表达的 EGFR 肿瘤(约 25,000 EGFR/cell)中,窗口更是高达 43,000 倍,窗口表现非常好。
Source: Janux 官网 Poster
值得一提的是,JANX007 单药的杀伤窗口并不算理想。不过,Janux 在近期研发日上放出重磅更新 —— 把TRACTr JANX007 和 TRACIr(PSMA × CD28)共刺激遮蔽平台联用。结果很直观:同样是在高表达 PSMA 的 LNCaP 肿瘤模型中,杀伤窗口直接从约 100 倍拉升到约 7,000 倍,几乎是两个数量级的飞跃。
Source:Janux R&D Day
药代动力学:
Janux 采用经典策略,即通过拉开前药与活性药物的半衰期,精准控制体内暴露窗口。临床前猴模型数据显示,JANX007 与 JANX008 遮蔽状态的半衰期均约为 100 小时左右;而活性药物的半衰期则显著缩短至约 1.5 小时,有助于其激活后快速清除,降低系统性暴露与毒性风险。
值得一提的是,在临床实验中,JANX007 在遮蔽与激活状态下也展现出超过 100 倍的半衰期差异,验证了其优秀的药化设计在临床中的成功转化。
Source:Janux 官
临床进展:
目前,Janux 的两条主力管线均在临床 I 期阶段。JANX007 已完成 Phase 1a 剂量爬坡试验,达到了 50% 客观缓解率(ORR) 以及 63% 疾病缓解率(DCR)。同时实现了出色的 PSA 缓解率,全部患者 PSA 水平下降 ≥50%,其中 63% 的患者降低 ≥90%,31% 的患者降低 ≥99%。治疗 12 周后,患者仍能维持持续应答。该药物暂未观察到剂量限制性毒性,但 94% 的病人(15/16)仍存在轻中度 CRS,剩下一例(1/16)为 G3 CRS,不过好在 CRS 均集中在首个给药周期,大概率是给药初期 Cmax 导致的 CRS。近期已顺利进入 Phase 1b 阶段,准备进一步评估更高剂量的耐受性。
JANX008 也早已进入临床试验,目前正在进行剂量递增与安全性评估。初步数据显示已在部分患者中观察到肿瘤生长抑制,预计将在 2025 年下半年公布进一步临床数据,后续进展值得期待。
Source:Janux Dec 2024 Clinical Data
2、Vir / Amunix / Sanofi
Vir / Amunix / Sanofi 的 PRO-XTEN 平台在 PK/PD 的整体设计思路上与 Janux 一致,均采用“遮蔽肽 + 半衰期延长”的策略,拉开前药与活性药物的体内暴露窗口。
其独特之处在于,PRO-XTEN 使用的是一种特殊的 modular peptide polymer 作为遮蔽肽,由亲水性氨基酸交替组成,长度大约在 300–500 个氨基酸之间,利用该大体积遮蔽肽带来的空间位阻,实现对抗体 paratope 的有效遮蔽,同时该遮蔽肽本身也具备延长半衰期的功能。其半衰期调节依赖于 peptide polymer repeats 的数量:repeats 越多,半衰期越长;但伴随着分子体积增大,也可能影响遮蔽效果。因此,该设计思路的难点在于,针对不同靶点需要对两端多肽的长度进行多次优化,以寻求半衰期与遮蔽效果之间的最佳平衡。
Source:Cattaruzza et al. 2023, Nature Cancer
亲和力设计:
PRO-XTEN 平台遮蔽前后的亲和力差异不是很大。以信息披露最充分的 HER2 管线为例,激活状态下对 HER2 的 KD 约为 2–4 nM,遮蔽后降低至约 30–50 nM;CD3 一端则从约 30–50 nM 降至 100–180 nM,两端的亲和力仅做了部分削弱。但这并未影响肿瘤杀伤的效果——在体外 TDCC 实验中,遮蔽与激活状态下的活性差异超过了 10000 倍。
Source:Cattaruzza et al. 2023, Nature Cance
药代动力学:
Vir Biotech 的设计也是拉开药物激活前后的半衰期,其中 HER2 TCE 前药在猴体内能实现大于 400 倍的半衰期差异。在临床PK方面,PRO-XTEN 同样实现了预期中的半衰期延长:VIR-5818(HER2 xCD3) 的体内半衰期约为 6 天,VIR-5500(PSMA x CD3) 约为 8–10 天,略优于 Janux 报道的 2–4 天水平,因此PRO-XTEN 具备更好的给药窗口 ,Vir Biotech 也打算进一步尝试 Q3W(每三周一次给药)。
Source: Vir Biotechnology Feb 2025 Clinical Data
临床进展:
PRO-XTEN 平台下两条 TCE 管线已公布早期临床数据。
其中,VIR-5818(HER2×CD3)在 ≥400 μg/kg 剂量组的 20 名实体瘤患者中,有 50% 实现了肿瘤缩小,疾病控制率(DCR)达到 65%;在 6 名转移性结直肠癌患者中,实现了 33% 的部分缓解率(cPR),疾病控制率(DCR)达 83%。
VIR-5500(PSMA×CD3)在 12 名接受 ≥120 μg/kg 剂量的前列腺癌患者中实现 100% PSA 水平下降,其中 58% 达到 PSA50 应答,另有一例达到 PSA90。两款药物均展现出良好的安全性:在未使用 steroid 等 CRS 抑制剂的情况下,CRS 仅有3例,且未观察到 ≥3 级的CRS,TRAE等级也普遍较低。
在 PRO-XTEN 平台下,还有一条已进入临床但尚未公开数据的 VIR-5525 管线(EGFR×CD3),目前处于 Phase 1/2 临床阶段,正在评估其单药疗效,以及与 K 药(Pembrolizumab)联合用药下的疗效表现。
Source: Vir Biotechnology Feb 2025 Clinical Dat
比较来看,Vir Biotech 的临床报告更强调 安全性和 CRS 风险控制方面的优势,不需要使用激素类 CRS 抑制剂都能做到很低的 CRS 发生率;反观 Janux, 在配合使用 CRS 抑制剂的情况下,给药早期仍普遍发生 CRS 。
Janux 的报告更侧重于临床疗效好。特别是上述同靶点(PSMA)临床数据对比,确实是 Janux 比 Vir Biotech 好;且 Janux 起效快,大概在 0.01 nM 数量级,而 Vir Biotech 大概在 0.1 nM 数量级才开始起效。
不过 Vir Biotech 最高给药剂量比 Janux 高出一个数量级,而且它安全性足够好,后续还有很大的剂量提升空间。
3、默沙东(Harpoon)
2024 年初,Harpoon 被默沙东低调收购,虽然近期暂无进展披露,但其 Pro-TriTAC 平台的设计仍为 TCE 前药领域提供了重要启发。
Harpoon 最初的 TriTAC 平台结构较为直接,采用“三抗拼接” 策略:由 anti-TAA 和 anti-albumin 的纳米抗体,以及 anti-CD3 的 scFv 三部分拼接而成,旨在在延长半衰期的同时,尽可能减小分子量以提升肿瘤渗透性。
后续升级版的 Pro-TriTAC 平台在此基础上引入了遮蔽机制:在保留 anti-albumin 抗体功能的情况下,改造其非CDR区,使其能够结合并遮蔽 CD3 paratope,并在两者间加入可被酶切的 Linker。
激活前,遮蔽结构延长半衰期并抑制外周 T 细胞活性;
激活后,遮蔽断裂暴露 CD3 位点,同时 anti-albumin 结构脱落,半衰期缩短,加快活性药物清除,降低系统毒性。
值得注意的是,Pro-TriTAC 平台并未对靶点端进行遮蔽设计,这对靶点的选择与亲和力优化提出了更高要求。对于如 EGFR 这类在正常组织中背景表达较高的靶点,难以达到 Janux 或 Vir 那么好的遮蔽效果,因此需通过额外的亲和力调整来降低脱靶风险。
Source:Harpoon 官网(现已关闭)
PK 优势:
这种基于半衰期 + 分子量控制的组合策略,展现出 Harpoon 对 PK设计的高度重视。尤其是在激活后,TriTAC分子体积小到极致(42KDa) 比起普通的BiTE型 TCE(55-60KDa)或BsAb型(150KDa)更具组织渗透优势,有望提升实体瘤内的药效表现。
Source:Harpoon 官网(现已关闭)
亲和力设计:
该设计对药物优化的要求也很高,Pro-TriTAC 与 Janux 的设计难点类似,同样需要精准调控遮蔽体与 CD3 paratope 之间的亲和力 。
根据 Harpoon 的早期披露来看,ProTriTAC 遮蔽状态下,对人类 T细胞的结合能力下降超过 1000 倍,在靶向 EpCAM 细胞毒性实验中,T 细胞杀伤能力削弱了约 600 倍,显著拓宽了治疗窗口。此外,遮蔽结构与 CD3 的空间构象匹配也需精确设计。
Source:Harpoon 官网(现已关闭)
临床进展:
截至被默沙东收购前,Harpoon 公布的临床数据主要来自 TriTAC 平台,而 ProTriTAC 在收购后则一直保持未公开状态。在临床表现方面,靶向 BCMA 的 TriTAC 在13 名多发性骨髓瘤患者中实现了 77% 客观缓解率 (ORR),表现出优秀的抗肿瘤疗效;中位治疗周期为 6,半衰期为 66 小时,且未观察到 ≥3 级的 CRS 事件,安全性良好。
此外,靶向 DLL3 的 TriTAC 在 18 名接受治疗的小细胞肺癌患者中,约 40% 的患者肿瘤出现缩小,其中 27% 的患者缩小幅度超过 30%。不过在 2022 年底,Harpoon 曾报告过 2 例 3 级 CRS,其中 1 例死亡事件。
整体来看,最初的 TriTAC 平台疗效还算过关,但仍存在一定安全性问题。也正因如此,Harpoon 随后开启了对 TriTAC 的升级,发展了 Pro-TriTAC 平台。
4、Zymeworks
PROTECT 平台在设计上很有创新性,在不依赖传统遮蔽肽的前提下,利用 PD-1/PD-L1 二聚体对 CD3 端进行遮蔽。具体来说,该平台在 anti-CD3 Fab 的轻链与重链上分别融合 PD-L1 与 PD-1,通过一个可被酶切的 linker 连接,在外周组织中 PD-L1 遮蔽 CD3 paratope;进入肿瘤组织后,Linker 被切割,PD-L1 结构脱落,而抗体上的 PD-1 与肿瘤上的PD-L1结合,暴露出完整 CD3 结合位点。这种设计的优势在于,能够同时形成TAA/PD-L1/CD3 的三靶。这种创意性设计也带来了更多可能性:比如可以使用CTLA/CD80 等其他免疫检查点分子来替换PD-1/PD-L1;或改变思路转向共刺激,将其替换为 CD28/CD80 二聚体,实现共刺激+遮蔽。
不过 PROTECT 平台也只对CD3端、PD-L1 靶点端进行了遮蔽,TAA 靶点端并无遮蔽设计,会遇到前文提及的和 Harpoon 一样的靶点的选择与亲和力优化的问题。
在半衰期方面,连接了 Fc 区域来实现半衰期延长,并沉默其 ADCC 功能以避免外周激活。不过 Fc 区域的连接基本上是永久性的,不可被酶切,相比前文提到的Janux、Vir,能看出 Zymeworks 并不想对前药与活性药物的半衰期差异化做太多文章。
Source:Zymeworks 官网, 2021 AACR
亲和力设计:
从 PROTECT 平台公开的数据来看,CD3 端的亲和力约为 2.3 nM,遮蔽后亲和力降低超过 100 倍。而 PD-L1 端则通过与 PD-1 的结合实现遮蔽,虽然官方表示遮蔽前后亲和力差异也超过 100 倍,但未公布具体 KD 数值,合理猜测,PD-L1 位点的亲和力应该是其技术难点之一:
在外周组织中,PD-L1 存在一定背景表达,因此需要前药中 PD-L1 与 PD-1 形成 Preferential binding,以稳定遮蔽构象;而在肿瘤微环境中,由于 PD-L1 表达通常更高,且能通过多价结合增强与 PD-1 的竞争能力,理论上可形成 binding 优势,允许前药上的 PD-1 去结合肿瘤上的 PD-L1 来实现激活。
此处亲和力窗口的设计优劣,直接关系到该平台是否能在肿瘤内实现充分激活。然而,临床中肿瘤内 PD-L1 表达存在显著异质性,若想实现更强通用性,则该亲和力窗口进一步优化。就目前公开的体外数据来看,PROTECT 肿瘤杀伤窗口约为 300 倍,相比前几家优秀的窗口效应, 潜在推测其亲和力设计仍有较大优化空间。
Source:Zymeworks 官网, 2021 AACR
亲和力窗口设计和靶点选择有很大关系,由公开数据可以发现部分靶点的窗口效应还是不错的,但 Zymeworks 并未公开具体为哪些靶点。
Source:Zymeworks 官网, 2021 AAC
相关进展:
PROTECT 平台由 Zymeworks 在2021年 AACR 会议上公开,但该平台至今一直未参与到临床管线中。
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