GPCR抗體藥物研究進(jìn)展大盤點(diǎn)

1、GPCR是什么？

G蛋白偶聯(lián)受體(G Protein-Coupled Receptor，GPCR)，是人基因組中最大的膜蛋白家族，總共800多個成員，可以分為多個亞家族。目前針對GPCR成員分類常用的方法有兩種：一是A-F分類系統(tǒng)；另一種是根據(jù)序列相似性和功能相似性，將GPCR分為Rhodopsin、Secretin、Glutamate、Frizzled和Adhesion這5類。

如圖1所示，GPCR的主體由7段跨細(xì)胞質(zhì)膜的α螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)成。N端和三個loop位于胞外，介導(dǎo)受配體的相互作用；C端和3個loop位于胞內(nèi)，其中C端和第3個loop在GPCR蛋白與下游G蛋白的相互作用從而介導(dǎo)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)過程中發(fā)揮重要的作用。特定的配體與GPCR結(jié)合，會引起G蛋白的活化，產(chǎn)生第二信使Ca²⁺或cAMP，將GPCR所接受的胞外信號向下游傳遞；但GPCR也可以介導(dǎo)不依賴G蛋白的信號傳導(dǎo)，如通過與β-arrestin等分子相互作用調(diào)節(jié)下游通路。

Rhodopsin（視紫紅質(zhì)）受體家族（Class A）是GPCR超家族中最大的家族。對于大部分成員而言，其主要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是N端較短，它們的天然配體直接與跨膜區(qū)結(jié)合或者通過與胞外loop結(jié)構(gòu)結(jié)合間接影響其構(gòu)象。但是趨化因子和糖蛋白激素受體具有較長的N-末端結(jié)構(gòu)域。

Secretin（分泌素）受體家族（Class B）結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是具有較大的胞外區(qū)域。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的15個成員均為多肽類激素受體。

Glutamate（谷氨酸）受體家族（Class C）有一個更大的雙瓣N末端，能夠形成具有獨(dú)特激活模式的二聚體結(jié)構(gòu)。該家族成員包括8個促代謝的谷氨酸受體（GRMs）、2個GABA受體（GABABRs）、鈣敏感受體（CASR）、甜味和鮮味味覺受體（TAS1R1-3）、GPRC6A和一些孤兒受體。

Frizzled受體家族（Class F）成員擁有一個約120個氨基酸的胞外結(jié)構(gòu)域（fz結(jié)構(gòu)域，也被稱為富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域，CRD）。該家族包含10個frizzled受體（FZD1-10）和1個smoothened受體（SMO）。FZD-GPCRs通過Wnt途徑傳遞信號，而SMO則通過Hedgehog途徑傳遞信號。這個GPCR家族參與個體發(fā)育和組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

Adhesion（粘附）GPCRs（aGPCRs）與B族GPCRs相似，具有較大N端結(jié)構(gòu)域。aGPCRs的一個獨(dú)特特征是在TMD附近具有一個獨(dú)特的高度保守的結(jié)構(gòu)域，即GPCR自動蛋白水解誘導(dǎo)域，從TMD中自動催化裂解ECD，從而生成一個“栓系”配體，激活aGPCR。

2、當(dāng)前GPCR相關(guān)藥物研究概況

GPCR廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管、視網(wǎng)膜等器官和組織，參與機(jī)體的發(fā)育和正常功能行使。如果與其相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)信號通路調(diào)節(jié)發(fā)生異常，或者外源致病因子以之為受體攻擊機(jī)體細(xì)胞，則會導(dǎo)致一系列疾病的發(fā)生。當(dāng)前認(rèn)為，可以成為藥物靶點(diǎn)的GPCR約為370個。當(dāng)前已被FDA批準(zhǔn)上市的GPCR藥物共計(jì)476款，其中小分子藥物占92%，多肽類藥物占5%，蛋白類藥物占2%，而抗體藥僅有2款（數(shù)據(jù)源于https://gpcrdb.org/）。從目前數(shù)據(jù)上來看，靶向GPCR并且獲批的藥物主要是小分子藥物，而靶向GPCR的抗體藥物比較少的根本原因就是開發(fā)難度大。GPCR抗原制備難度大（針對如何獲得完整構(gòu)象的全長多次跨膜蛋白，華美生物可提供個性化的解決方案），GPCR抗體篩選方法需要根據(jù)特定靶點(diǎn)有針對性的設(shè)計(jì)，不能簡單的依據(jù)親和力篩選，另外GPCR抗體功能鑒定的方法不完善等。近幾年，隨著跨膜蛋白表達(dá)技術(shù)的發(fā)展，GPCR結(jié)構(gòu)功能研究的不斷深入及GPCR抗體篩選方法的不斷成熟，越來越多的GPCR藥物研發(fā)在嘗試用蛋白抗體。

3、GPCR抗體藥研究進(jìn)展

GPCR抗體藥物正在開發(fā)的模式不僅包括裸抗體，還包括雙特異性抗體、ADC、納米抗體等，甚至包括CAR-T。GPCR抗體也同時作為聯(lián)合療法進(jìn)行研究。GPCR抗體研發(fā)管線隨著臨床開發(fā)能力的增強(qiáng)得到快速發(fā)展，現(xiàn)已有超過170個有效的項(xiàng)目針對76個GPCR靶點(diǎn)。但是只有2款批準(zhǔn)的GPCR靶向單克隆抗體。另一種單克隆抗體正處于臨床開發(fā)的后期階段。另外還有多個GPCR的單克隆抗體處于臨床1期或2期的開發(fā)階段。

Erenumab（AMG-334，依瑞奈人）是由Amgen（安進(jìn)）和諾華公司開發(fā)的一種全人源單克隆抗體，可與降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）受體特異性結(jié)合，是一種與CGRP配體直接競爭的拮抗劑。CGRP配體是一種小的神經(jīng)肽，在慢性疼痛和偏頭痛的情況下具有強(qiáng)大的血管擴(kuò)張作用。在與CGRP競爭時，erenumab在特異性和效力方面比小分子藥物具有優(yōu)勢。該抗體適用于治療偏頭痛，血管舒縮癥狀，潮熱，穩(wěn)定型心絞痛。該單抗先后于2018年5月和7月，分別在美國和歐盟上市；同年9月，美國FDA又相繼批準(zhǔn)兩款偏頭痛靶向新藥，分別是梯瓦的Ajovy（fremanezumab，夫瑞奈組單抗）和禮來的Emgality（galcanezumab，加卡奈組單抗）。值得注意的是，梯瓦的Ajovy和禮來的Emgality靶向的都是CGRP，而Erenumab靶向的是CGRPR。此外，2020年，由Alder Biopharmaceuticals Inc研發(fā)的抗CGRP單抗藥物（Eptinezumab，依普奈珠單抗）在美國上市?？笴GRP單克隆抗體和CGRPR拮抗劑是治療偏頭痛的最新療法。

Mogamulizumab（莫格利珠單抗）由日本協(xié)和發(fā)酵麒麟株式會社（Kyowa Hakko Kirin）研發(fā)的抗CC趨化因子受體4(CCR4)單克隆抗體，于2012年首次在日本獲批上市并在銷售，商品名為Poteligeo，2018年獲得FDA批準(zhǔn)上市。Mogamulizumab是一種以CC趨化因子受體4（CCR4）為靶的人源化單克隆抗體，CCR4常表達(dá)于某些血液惡性腫瘤的白血病細(xì)胞上，包括CTCL。Poteligeo采用協(xié)和發(fā)酵麒麟專有的POTELLIGENT平臺開發(fā)，降低了抗體的糖鏈結(jié)構(gòu)中的巖藻糖成分，從而增強(qiáng)了抗體依賴性細(xì)胞毒性作用（ADCC）。該藥批準(zhǔn)的適應(yīng)癥為CCR4陽性成人T細(xì)胞白血病、CCR陽性外周T細(xì)胞淋巴瘤和CCR4陽性皮膚T細(xì)胞淋巴瘤。在中國，協(xié)和麒麟（中國）制藥有限公司遞交的Poteligeo（莫格利珠單抗注射液）上市申請，于2021年7月2日獲得國家藥監(jiān)局（NMPA）藥品審評中心（CDE）受理。該單克隆抗體有望成為國內(nèi)首款“first-in-class”的CCR4抑制劑，為復(fù)發(fā)性或難治性皮膚T細(xì)胞淋巴瘤患者提供新的治療選擇。

Leronlimab（PRO140）是由Progenics Pharmaceuticals Inc研發(fā)的抗CC趨化因子受體5(CCR5)的人源化免疫球蛋白(Ig)G4單克隆抗體，具有作為人類免疫缺陷病毒(HIV)進(jìn)入阻斷劑的潛在活性和抗移植物抗宿主病(GvHD)的潛在保護(hù)活性。給藥后，leronlimab靶向結(jié)合T細(xì)胞上表達(dá)的CCR5。這會阻斷HIV細(xì)胞進(jìn)入，從而預(yù)防HIV感染和/或降低HIV病毒載量。此外，在異基因造血細(xì)胞移植(HCT)后，通過leronlimab阻斷CCR5可降低CCR5介導(dǎo)的信號和CCR5誘導(dǎo)的供體細(xì)胞遷移至組織中。因此阻斷CCR5可能預(yù)防或減少GvHD。CCR5是HIV細(xì)胞進(jìn)入所需的共受體，在免疫調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。CCR5表達(dá)于單核細(xì)胞、活化的T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DC)上，可調(diào)節(jié)趨化作用。通過趨化因子受體（如CCR5）的淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)和募集到靶器官在同種異體反應(yīng)性反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。Leronlimab可能緩解細(xì)胞因子風(fēng)暴。用于恢復(fù)免疫功能。Leronlimab已經(jīng)開發(fā)進(jìn)入針對多個疾病的不同臨床階段（共計(jì)24項(xiàng)臨床試驗(yàn)），即CCR5嗜性HIV感染、轉(zhuǎn)移性TNBC、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和移植物抗宿主?。℅vHD）。2020年，leronlimab又獲準(zhǔn)進(jìn)行390例重癥COVID-19患者的2b/3期試驗(yàn)。

Ulocuplumab（BMS-936564，烏洛魯單抗）是由百時美施貴寶研發(fā)的CXCR4特異性完全人類IgG4 (S224P) mAb。CXCR4不僅在構(gòu)成腫瘤基質(zhì)微環(huán)境的白細(xì)胞、血小板和其它非造血細(xì)胞上表達(dá)，也在大多數(shù)人類癌癥中過表達(dá)，并且與其內(nèi)源性配體CXCL12一起在癌癥發(fā)病機(jī)制(涉及增殖、粘附、轉(zhuǎn)移、血管生成和存活)中起基礎(chǔ)作用。Ulocuplumab已經(jīng)在具有各種血液惡性腫瘤，包括急性骨髓性白血病(AML)、多發(fā)性骨髓瘤(MM)、慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)、濾泡性淋巴瘤(FL)和彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(DLBCL)的主體的兩個I期臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評估，并顯示出了令人鼓舞的結(jié)果。該抗體現(xiàn)在正處于Waldenstrom巨球蛋白血癥的臨床2期開發(fā)階段。

Nimacimab（ryi-018，尼邁西單抗）是由Bird Rock Bio Inc主導(dǎo)研發(fā)的一種1型大麻素受體（CB1）藥物，用于腎臟疾病、非酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝病、代謝紊亂、纖維化、糖尿病腎病、糖尿病性胃輕癱。目前的最高研發(fā)狀態(tài)處于臨床II期。

Glutazumab（也被稱為GMA102或GMA105）是由鴻運(yùn)華寧針對T2D和肥胖進(jìn)行開發(fā)的一種新型長效抗GLP-1R人源化抗體與GLP-1片段融合的蛋白，通過靶向雙受體結(jié)合位點(diǎn)發(fā)揮抗糖尿病作用。這個抗體提出了另一種靶向策略，即結(jié)合抗體通過融合肽基配體而賦予的功能，這樣的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)于同類GLP1類似物的安全性和耐受性。當(dāng)前的最高研發(fā)狀態(tài)處于臨床II期。

Avdoralimab（IPH-5401）是由Innate pharma研發(fā)的一款單克隆抗體，可以特異性與在髓源抑制細(xì)胞 (MDSC) 和中性粒細(xì)胞上表達(dá)的C5AR1結(jié)合，阻斷C5a與C5aR1的結(jié)合。起初在澳大利亞用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的臨床開發(fā)。但現(xiàn)在IPH-5401正在免疫腫瘤學(xué)的背景下進(jìn)行一項(xiàng)1期/2期聯(lián)合研究（NCT03665129）和檢查點(diǎn)抑制劑durvalumab（抗PD-L1）治療選定實(shí)體瘤（NSCLC、HCC、RCC、尿路上皮細(xì)胞癌）的患者。這種單克隆抗體的拮抗作用可阻斷TME中的MDSCs，從而增強(qiáng)CD8 T細(xì)胞的浸潤和功能。該單克隆抗體當(dāng)前的最高研發(fā)狀態(tài)處于臨床II期。

Plozalizumab（MLN-1202，洛扎利珠單抗）是一種由Takeda Oncology主導(dǎo)研制的一款針對人趨化因子受體2 (CCR2)的人源化單克隆抗體。Plozalizumab是一種高度特異性的人源化單克隆抗體，可與 CCR2 相互作用并抑制MCP-1結(jié)合。當(dāng)plozalizumab與CCR2結(jié)合并阻止內(nèi)皮衍生的CLL2（單核細(xì)胞趨化蛋白-1或MCP1）與其受體CCR2結(jié)合時，可能會抑制CCR2的激活，從而抑制血管生成、腫瘤細(xì)胞遷移和腫瘤細(xì)胞增殖。 此外，這種藥物可能會降低C反應(yīng)蛋白(CRP)的水平。雖然該抗體藥進(jìn)入了多種疾病適應(yīng)癥的第二階段研究，其中針對糖尿病腎病（NCT02410499）與動脈粥樣硬化性心血管疾?。∟CT02388971）的兩項(xiàng)臨床II階段的試驗(yàn)項(xiàng)目已取消。該抗體藥當(dāng)前的最高研發(fā)狀態(tài)處于臨床II期。

Volagidemab（REMD-477，沃拉德單抗）是一種由科信美德針對青少年I型糖尿?。═1D）和II型糖尿?。═2D）開發(fā)的人抗胰高血糖素受體抗體，其作用機(jī)制是通過阻斷胰高血糖素受體（GCGR）信號傳導(dǎo)來增加肝葡萄糖的攝取，減少了肝糖原分解和糖異生，促進(jìn)糖原合成，以達(dá)到降糖作用[CK060182]。截止2021年3月，本品有多個在研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中一型糖尿病、二型糖尿病的研發(fā)處于臨床Ⅱ期，針對葡萄糖不耐受的研究處于臨床Ⅰ期，而針對代謝紊亂的研究則處于臨床前階段[CK060183]。

此外，還有部分處于臨床I期及臨床前項(xiàng)目。

GPCR作為一類重要的藥物靶點(diǎn)分子，在藥物開發(fā)領(lǐng)域吸引著越來越多的關(guān)注，特別是在單抗藥物開發(fā)領(lǐng)域。現(xiàn)在已有越來越多的臨床藥物實(shí)驗(yàn)拓展至靶向GPCR的抗體藥物中。人類對于GPCR在腫瘤學(xué)中生物性質(zhì)的認(rèn)識，尤其是腫瘤免疫方面，為GPCR的治療性抗體無論是作為單一療法還是聯(lián)合療法的應(yīng)用提供了廣闊的前景。而新一代蛋白藥物開發(fā)策略的應(yīng)用，如雙特異性抗體及抗體偶聯(lián)藥物等，更是為抗體藥物的應(yīng)用開辟了一個嶄新的領(lǐng)域。