2016年5月30日,美国FDA批准了百健和艾伯维合作开发的Zinbryta(达利珠单抗)用于复发性多发性硬化症。达利珠单抗并不是一个新药,1997年罗氏开发的达利珠单抗曾以商品名Zenapax上市,用于器官移植的免疫抑制。因销量不佳,Zenapax在2009年正式退市。虽然是同一种活性成分,但百健通过简单的蛋白工程改造,优化了达利珠单抗的药学性质,为药企开发抗体biobetter提供了一个很好的案例。本文针对两药的对比分析进行梳理,供大家参考。
百健的达利珠单抗俗称为Daclizumab high-yield process,即高产工艺达利珠单抗,以区别于罗氏的药物。Zinbryta与Zenapax一样,都采用NS0细胞系,抗体亚型均为IgG1,也没有进行序列突变。那么百健是如何进行蛋白工程改造的呢?概括来说,Zinbryta通过工艺优化得到了具备糖谱异质性更低,无岩藻糖基化成分低等性质的产品,从而使得ADCC活性降低(目的是减轻副作用),半衰期延长约30%。下文将一一梳理其具体的工艺和质量参数。
一、高效的制备工艺
罗氏达利珠单抗的制备工艺相对低效:如第一步capture使用了阴离子交换等(百健认为Zepanax生产环节过多,纯化收率会比较低,因此百健的产品称为高产工艺达利珠单抗,即Daclizumab HYP)。百健进行了制备工艺的系统性优化。
二、质量属性:异质性更低
产率关乎生产成本,但并非生物药开发的最关键因素,质量属性才是决定成药性和优劣的根本。百健系统讨论了两者的质量参数差异性,其中最重要的是N-糖基化异质性、N-端和C-端异质性
1. N-端、C-端异质性
注:DAC代表Daclizumab,达利珠单抗。
从图中看出,Zenapax的N-端谷氨酸焦谷氨酸化程度接近完全,而高产工艺达利珠单抗有一部分没有发生焦谷氨酸化,从而以pE/Q形式存在。百健分析这与自己采用的信号肽有关,间接影响了焦谷氨酸化反应的发生。
2. N-糖基化profile对比
Zenapax的N-糖基化profile异质性更高:除G0、G1、G0-GlcNAc几个主要糖型外,还包含部分G2、Man5、Man6、Man7、唾液酸化寡糖组分。而高产工艺达利珠单抗只包含G0、G1F、G0-GlcNAc几种主要糖型,其他糖型含量很少。
在一组实例中,百健给出两者量化数据。
3. ADCC活性和PK性质的对比
糖基化的影响,尤其是无岩藻糖基化的影响,导致Zinbryta具有更低的ADCC活性和FcR介导的清除过程,实验数据发现,Zinbryta的ADCC活性至少降低了30%,而半衰期至少增加了30%。
4. 其他
由于两者适应症不同,剂量也不相同,制剂处方也有很大改变,高产工艺达利珠单抗最大程度提高了制剂的稳定性。
三、总结
老药新用对于小分子药物来说,已经见证过诸多华丽转身的案例:如多发性硬化症药物富马酸二甲酯等。随着病理研究的深入,抗体药物在许多非癌适应症药物的拓展中取得了一系列进展,尤其是炎症性反应在诸多适应症的深入研究。本文借Zinbryta获批之际,梳理其蛋白工程的成果,为我们提供了一个抗体工程的经典案例,今后,我们将见证更多蛋白工程学在抗体药物中的应用。