双特异性抗体的研发已有二十多年的历史。
和单抗相比，双抗的应用具有单抗不具备的优点，但双抗研发也有比单抗研发更高的技术要求。如何拓宽双抗的应用并克服研发中遇到的技术瓶颈，是大家都关心的问题。
刘跃博士
1、关于双抗开发的未来
靶向多靶点和同一靶点的不同表位会带来更好的疗效，这一点已得到业界公认。而达到这一目的的方法却可以有很多种。比较常用的方法有：
联合使用抗不同靶点或同一靶点不同表位的单抗
比如trastuzumab（Herceptin）和bevacizumab（Avastin）就曾被联用于治疗“primary inflammatoryHer2 positive”乳腺癌（https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00717405）。
使用几种单抗的混合物，模拟多抗
比如Sym004, 两种抗EGF-R 单抗的混合物，就曾被应用于治疗对EGF-R 单抗疗法耐药的头颈癌病人（https://clinicaltrials.gov/ct2/show/results/NCT01417936）。
使用双特异性抗体
和前两种方法相比，双抗有两种优势：首先，“AB”形式可以解决一些”A+B”形式无法解决的问题，比如T cell recruitment。其次，在好的设计和好的平台护航下，“AB”的生产成本应该低于”A+B”。在过去的二十年间，双抗的构建和应用都有了长足的进步。
FDA迄今为止批准的三例双抗catumaxomab（anti-CD3 and anti-EpCAM），blinatumomab（anti-CD3 and anti-CD19）和emicizumab（anti-Factor IXa and Factor X）分别使用不同的结构设计和应用不同的靶点生物学，它们作为双抗在临床应用的实证既预示了双抗应用的广泛前景，也暴露了不少现有双抗模式本身及研发过程中存在的问题。
相信随着业界同仁们的共同努力，双抗药物设计和生产会越来越进步，在未来的应用也会更越来越广泛。所以关于双抗开发的未来，我觉得可以总结成一句哲学名言：“前途是光明的，道路是曲折的”。
2、双抗开发的关键和难点
双特异性抗体的开发关键我认为在于如何根据相关的靶点生物学来选择合适的技术平台和克服与具体平台相关的技术难点。简单地说，就是要根据应用来设计。
以FDA 已批准的三例双抗为例，它们现有的优点都来自于应用需要和设计统一的部分，而它们的缺点也是来自于应用需要和设计不统一的部分。下面是我的逐例分析：
1）Catumaxomab（anti-CD3 and anti-EpCAM）
做为第一例被FDA批准的双抗，catumaxomab想要达到的应用目标是“一个三功能” 的双特异性抗体。如下图所示，左臂靶向EpCAM阳性的肿瘤细胞，右臂recruit T 细胞，Fc端结合NK, Macrophage等效应细胞，通过
Cited from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2840231/figure/F1/
T cell mediated lysis, cytotoxicity by released cytokines（e.g., IL1β, IL-2, IL-6, IL-12 or DC-CK1），phagocytosis or ADCC等多重效应来杀伤肿瘤细胞。
作为第一个被FDA批准的T cell recruiter类双抗，catumaxomab具有里程碑式的意义。事实上，在对有腹水的卵巢癌和其它癌患者的治疗中，catumaxomab的确显示了良好的疗效。
但在这一过程中，细胞因子风暴引起的发热、恶心、呕吐等副作用多有出现，同时，在第0，3，7和10天分别进行10，20，50and150µg四次注射后，70%的患者出现了Human anti-mouse antibody/human anti-rat antibody（HAMA/HARA）。
这些副作用可能和以下因素相关：
Rat/Mouse 嵌合抗体对人体的免疫原性；
双抗对CD3较高的亲和力导致的未结合肿瘤细胞时就低活化T细胞所引起的细胞因子风暴；
双抗在结合肿瘤细胞后过度活化T细胞引起的细胞因子风暴；
EpCAM 在某些正常组织上也有相当量的表达引起的双抗对正常组织的潜在非特异性杀伤。
回顾这一抗体的研发和应用，在治疗的有效性需求上，设计达到了很好的满足。但在治疗的安全性需求上，设计却有不少可以改进的方面。比如抗体可以人源化以大幅降低HAMA/HARA。
CD3端的亲和力可以做一些差异化设计来研究一下亲和力在什么范围内可以让抗体比较好地到达安全性和有效性的平衡。但是，catumaxomab的里程碑意义依然无容置疑。它为我们打开了这一类双抗疗法的窗口。
2）Blinatumomab（anti-CD3 and anti-CD19）
Blinatumomab是第二例FDA 批准的T cell recruiter 类双抗。这一双抗把抗CD19和CD3的两个单抗的ScFV用一个“GGGGS” 连在一起，通过T cell mediated lysis, cytotoxicity by released cytokines来治疗适应症（复发型ph-ALL）。由于去除了Fc，这一双抗没有ADCC和CDC功能。尽管Blinatumomab没有人源化且使用了外源性的His tag（https://www.drugbank.ca/drugs/DB09052）使纯化更方便。
因为分子量小，半衰期短，所以只有小于1%的受治疗患者有ADA反应。但由于有T cell activation，依然有相当一部分患者有细胞因子风暴引起的副作用。（https://www.researchgate.net/publication/284640091_A_review_of_blinatumomab_a_novel_immunotherapy）。
Cited from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014482711001029
同时，由于Blinatumomab的血清半衰期只有1.25+/-0.63小时，所以静脉用药时需要使用infusion bump。这在临床使用上有一定的不便之处。Blinatumomab的应用需求中的安全性和有效性平衡需求通过所选的技术平台和结构模式得到了一定的满足，但是在成药性部分的PK需求上则未得到满足。这也真是”BITE” 这种平台在临床应用上的最大局限。
3）Emicizumab（anti-Factor IXa and Factor X）
Emicizumab是FDA 批准的第三例双抗，它的应用和前两例完全不同。它的机制是模仿凝血因子VIII，与凝血因子IXa和X结合后，促进X降解成Xa并释放Xa，使凝血级联反应得以进行和完成。所以它是个VIII因子的“仿制品”。
Cited from: https://www.quora.com/What-is-the-mechanism-of-action-of-emicizumab
如果说catumaxomab验证了双抗在T cell recruitment 上的可应用性，blinatumomab用一个新的结构平台延伸了这类应用的话。Emicizumab在临床应用上的成功则预示了双抗应用范围的广泛性和不可限性：只要有临床需要和生物学意义，又和双靶点相关的问题，都可以尝试用双抗来解决。
Emicizumab的研发在抗体工程学上也是经典案例，几乎运用了所有工程学方法：Fc engineering to enable the formation of the best hetero-dimer, common light chain screening and optimization, affinity maturation, Fv humanization and optimization, remove deamidation, remove positive patch, remove hydrophobic patch and remove predicted immune-epitope……
Emicizumab作为最近一个被FDA 批准的双抗，虽然也有一定的副作用。（https://www.rxlist.com/hemlibra-side-effects-drug-center.htm#overview），但目前在有效性，安全性和成药性方面尚未有不良报道。
这一双抗筛选以VIII因子的功能实验做主导，充分体现了从应用出发进行设计的理念。在发表的相关文献中，作为VIII因子的“仿制品”，emicizumab未能完全模仿VIII因子的一个性状是：VIII因子与IXa结合的亲和力（KD）在nM级，而其与X因子的亲和力（KD）在1-3uM, 远低于其与IXa的结合。
可能是因为与IXa的结合起稳定结构的作用，而与X的低结合更有利于释放被降解后的Xa因子。而emicizumab和IXa及X的亲和力则非常接近，都在uM数量级。其和IXa的结合仅稍高于和X 的结合。Emicizumab和VIII的这种差别可能基于研发技术的限制，也可能是基于其和VIII蛋白结构和形状的差异。
综上所述，双抗的研发门槛非常高，要达到安全性，有效性，成药性的平衡比单抗更难。那如何能设计并制备同类中最好的双抗呢？我认为，需要按顺序做好以下几点：
首先要思考做一个双抗需要满足什么样的临床需求和解决什么样的临床问题
双抗需要具有哪些功能才能最好地满足这一临床需求和解决这一临床问题
选用什么样的结构和平台才能使双抗具备这些功能
用选定的结构和平台构建双抗并进行序列优化，用体外实验测试有效性，安全性和成药性
选一个最好的序列进行中试及动物实验
设计应该为应用服务，能最大限度满足应用的设计，哪怕用的是最简单的平台，也是一个好的设计。
3、未来双抗开发的重点治疗领域
如前文所述，我认为Emicizumab的研发成功给了双抗研发者一个启示：只要是和临床需求关联并且有生物学意义的双靶点，都可以用来开发双抗。所以双抗的应用不会局限在某类疾病领域，而是会涵盖需要双靶点生物学的所有疾病领域。根据过去二十年的双抗研发工作判断，未来的双抗研发重点可能会集中以下治疗领域：
