GPCR抗体药物研究进展大盘点

1、GPCR是什么？

G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptor，GPCR)，是人基因组中最大的膜蛋白家族，总共800多个成员，可以分为多个亚家族。目前针对GPCR成员分类常用的方法有两种：一是A-F分类系统；另一种是根据序列相似性和功能相似性，将GPCR分为Rhodopsin、Secretin、Glutamate、Frizzled和Adhesion这5类。

如图1所示，GPCR的主体由7段跨细胞质膜的α螺旋结构构成。N端和三个loop位于胞外，介导受配体的相互作用；C端和3个loop位于胞内，其中C端和第3个loop在GPCR蛋白与下游G蛋白的相互作用从而介导胞内的信号传导过程中发挥重要的作用。特定的配体与GPCR结合，会引起G蛋白的活化，产生第二信使Ca²⁺或cAMP，将GPCR所接受的胞外信号向下游传递；但GPCR也可以介导不依赖G蛋白的信号传导，如通过与β-arrestin等分子相互作用调节下游通路。

Rhodopsin（视紫红质）受体家族（Class A）是GPCR超家族中最大的家族。对于大部分成员而言，其主要的结构特点是N端较短，它们的天然配体直接与跨膜区结合或者通过与胞外loop结构结合间接影响其构象。但是趋化因子和糖蛋白激素受体具有较长的N-末端结构域。

Secretin（分泌素）受体家族（Class B）结构上的特点是具有较大的胞外区域。现已发现的15个成员均为多肽类激素受体。

Glutamate（谷氨酸）受体家族（Class C）有一个更大的双瓣N末端，能够形成具有独特激活模式的二聚体结构。该家族成员包括8个促代谢的谷氨酸受体（GRMs）、2个GABA受体（GABABRs）、钙敏感受体（CASR）、甜味和鲜味味觉受体（TAS1R1-3）、GPRC6A和一些孤儿受体。

Frizzled受体家族（Class F）成员拥有一个约120个氨基酸的胞外结构域（fz结构域，也被称为富含半胱氨酸结构域，CRD）。该家族包含10个frizzled受体（FZD1-10）和1个smoothened受体（SMO）。FZD-GPCRs通过Wnt途径传递信号，而SMO则通过Hedgehog途径传递信号。这个GPCR家族参与个体发育和组织内稳态。

Adhesion（粘附）GPCRs（aGPCRs）与B族GPCRs相似，具有较大N端结构域。aGPCRs的一个独特特征是在TMD附近具有一个独特的高度保守的结构域，即GPCR自动蛋白水解诱导域，从TMD中自动催化裂解ECD，从而生成一个“栓系”配体，激活aGPCR。

2、当前GPCR相关药物研究概况

GPCR广泛分布于中枢神经系统、免疫系统、心血管、视网膜等器官和组织，参与机体的发育和正常功能行使。如果与其相关的细胞内信号通路调节发生异常，或者外源致病因子以之为受体攻击机体细胞，则会导致一系列疾病的发生。当前认为，可以成为药物靶点的GPCR约为370个。当前已被FDA批准上市的GPCR药物共计476款，其中小分子药物占92%，多肽类药物占5%，蛋白类药物占2%，而抗体药仅有2款（数据源于https://gpcrdb.org/）。从目前数据上来看，靶向GPCR并且获批的药物主要是小分子药物，而靶向GPCR的抗体药物比较少的根本原因就是开发难度大。GPCR抗原制备难度大（针对如何获得完整构象的全长多次跨膜蛋白，j9九游会登录入口首页生物可提供个性化的解决方案），GPCR抗体筛选方法需要根据特定靶点有针对性的设计，不能简单的依据亲和力筛选，另外GPCR抗体功能鉴定的方法不完善等。近几年，随着跨膜蛋白表达技术的发展，GPCR结构功能研究的不断深入及GPCR抗体筛选方法的不断成熟，越来越多的GPCR药物研发在尝试用蛋白抗体。

3、GPCR抗体药研究进展

GPCR抗体药物正在开发的模式不仅包括裸抗体，还包括双特异性抗体、ADC、纳米抗体等，甚至包括CAR-T。GPCR抗体也同时作为联合疗法进行研究。GPCR抗体研发管线随着临床开发能力的增强得到快速发展，现已有超过170个有效的项目针对76个GPCR靶点。但是只有2款批准的GPCR靶向单克隆抗体。另一种单克隆抗体正处于临床开发的后期阶段。另外还有多个GPCR的单克隆抗体处于临床1期或2期的开发阶段。

Erenumab（AMG-334，依瑞奈人）是由Amgen（安进）和诺华公司开发的一种全人源单克隆抗体，可与降钙素基因相关肽（CGRP）受体特异性结合，是一种与CGRP配体直接竞争的拮抗剂。CGRP配体是一种小的神经肽，在慢性疼痛和偏头痛的情况下具有强大的血管扩张作用。在与CGRP竞争时，erenumab在特异性和效力方面比小分子药物具有优势。该抗体适用于治疗偏头痛，血管舒缩症状，潮热，稳定型心绞痛。该单抗先后于2018年5月和7月，分别在美国和欧盟上市；同年9月，美国FDA又相继批准两款偏头痛靶向新药，分别是梯瓦的Ajovy（fremanezumab，夫瑞奈组单抗）和礼来的Emgality（galcanezumab，加卡奈组单抗）。值得注意的是，梯瓦的Ajovy和礼来的Emgality靶向的都是CGRP，而Erenumab靶向的是CGRPR。此外，2020年，由Alder Biopharmaceuticals Inc研发的抗CGRP单抗药物（Eptinezumab，依普奈珠单抗）在美国上市。抗CGRP单克隆抗体和CGRPR拮抗剂是治疗偏头痛的最新疗法。

Mogamulizumab（莫格利珠单抗）由日本协和发酵麒麟株式会社（Kyowa Hakko Kirin）研发的抗CC趋化因子受体4(CCR4)单克隆抗体，于2012年首次在日本获批上市并在销售，商品名为Poteligeo，2018年获得FDA批准上市。Mogamulizumab是一种以CC趋化因子受体4（CCR4）为靶的人源化单克隆抗体，CCR4常表达于某些血液恶性肿瘤的白血病细胞上，包括CTCL。Poteligeo采用协和发酵麒麟专有的POTELLIGENT平台开发，降低了抗体的糖链结构中的岩藻糖成分，从而增强了抗体依赖性细胞毒性作用（ADCC）。该药批准的适应症为CCR4阳性成人T细胞白血病、CCR阳性外周T细胞淋巴瘤和CCR4阳性皮肤T细胞淋巴瘤。在中国，协和麒麟（中国）制药有限公司递交的Poteligeo（莫格利珠单抗注射液）上市申请，于2021年7月2日获得国家药监局（NMPA）药品审评中心（CDE）受理。该单克隆抗体有望成为国内首款“first-in-class”的CCR4抑制剂，为复发性或难治性皮肤T细胞淋巴瘤患者提供新的治疗选择。

Leronlimab（PRO140）是由Progenics Pharmaceuticals Inc研发的抗CC趋化因子受体5(CCR5)的人源化免疫球蛋白(Ig)G4单克隆抗体，具有作为人类免疫缺陷病毒(HIV)进入阻断剂的潜在活性和抗移植物抗宿主病(GvHD)的潜在保护活性。给药后，leronlimab靶向结合T细胞上表达的CCR5。这会阻断HIV细胞进入，从而预防HIV感染和/或降低HIV病毒载量。此外，在异基因造血细胞移植(HCT)后，通过leronlimab阻断CCR5可降低CCR5介导的信号和CCR5诱导的供体细胞迁移至组织中。因此阻断CCR5可能预防或减少GvHD。CCR5是HIV细胞进入所需的共受体，在免疫调节中起关键作用。CCR5表达于单核细胞、活化的T细胞和树突状细胞(DC)上，可调节趋化作用。通过趋化因子受体（如CCR5）的淋巴细胞转运和募集到靶器官在同种异体反应性反应中起关键作用。Leronlimab可能缓解细胞因子风暴。用于恢复免疫功能。Leronlimab已经开发进入针对多个疾病的不同临床阶段（共计24项临床试验），即CCR5嗜性HIV感染、转移性TNBC、转移性结直肠癌、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和移植物抗宿主病（GvHD）。2020年，leronlimab又获准进行390例重症COVID-19患者的2b/3期试验。

Ulocuplumab（BMS-936564，乌洛鲁单抗）是由百时美施贵宝研发的CXCR4特异性完全人类IgG4 (S224P) mAb。CXCR4不仅在构成肿瘤基质微环境的白细胞、血小板和其它非造血细胞上表达，也在大多数人类癌症中过表达，并且与其内源性配体CXCL12一起在癌症发病机制(涉及增殖、粘附、转移、血管生成和存活)中起基础作用。Ulocuplumab已经在具有各种血液恶性肿瘤，包括急性骨髓性白血病(AML)、多发性骨髓瘤(MM)、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、滤泡性淋巴瘤(FL)和弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)的主体的两个I期临床试验中进行评估，并显示出了令人鼓舞的结果。该抗体现在正处于Waldenstrom巨球蛋白血症的临床2期开发阶段。

Nimacimab（ryi-018，尼迈西单抗）是由Bird Rock Bio Inc主导研发的一种1型大麻素受体（CB1）药物，用于肾脏疾病、非酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝病、代谢紊乱、纤维化、糖尿病肾病、糖尿病性胃轻瘫。目前的最高研发状态处于临床II期。

Glutazumab（也被称为GMA102或GMA105）是由鸿运华宁针对T2D和肥胖进行开发的一种新型长效抗GLP-1R人源化抗体与GLP-1片段融合的蛋白，通过靶向双受体结合位点发挥抗糖尿病作用。这个抗体提出了另一种靶向策略，即结合抗体通过融合肽基配体而赋予的功能，这样的结构表现出优于同类GLP1类似物的安全性和耐受性。当前的最高研发状态处于临床II期。

Avdoralimab（IPH-5401）是由Innate pharma研发的一款单克隆抗体，可以特异性与在髓源抑制细胞 (MDSC) 和中性粒细胞上表达的C5AR1结合，阻断C5a与C5aR1的结合。起初在澳大利亚用于类风湿关节炎的临床开发。但现在IPH-5401正在免疫肿瘤学的背景下进行一项1期/2期联合研究（NCT03665129）和检查点抑制剂durvalumab（抗PD-L1）治疗选定实体瘤（NSCLC、HCC、RCC、尿路上皮细胞癌）的患者。这种单克隆抗体的拮抗作用可阻断TME中的MDSCs，从而增强CD8 T细胞的浸润和功能。该单克隆抗体当前的最高研发状态处于临床II期。

Plozalizumab（MLN-1202，洛扎利珠单抗）是一种由Takeda Oncology主导研制的一款针对人趋化因子受体2 (CCR2)的人源化单克隆抗体。Plozalizumab是一种高度特异性的人源化单克隆抗体，可与 CCR2 相互作用并抑制MCP-1结合。当plozalizumab与CCR2结合并阻止内皮衍生的CLL2（单核细胞趋化蛋白-1或MCP1）与其受体CCR2结合时，可能会抑制CCR2的激活，从而抑制血管生成、肿瘤细胞迁移和肿瘤细胞增殖。 此外，这种药物可能会降低C反应蛋白(CRP)的水平。虽然该抗体药进入了多种疾病适应症的第二阶段研究，其中针对糖尿病肾病（NCT02410499）与动脉粥样硬化性心血管疾病（NCT02388971）的两项临床II阶段的试验项目已取消。该抗体药当前的最高研发状态处于临床II期。

Volagidemab（REMD-477，沃拉德单抗）是一种由科信美德针对青少年I型糖尿病（T1D）和II型糖尿病（T2D）开发的人抗胰高血糖素受体抗体，其作用机制是通过阻断胰高血糖素受体（GCGR）信号传导来增加肝葡萄糖的摄取，减少了肝糖原分解和糖异生，促进糖原合成，以达到降糖作用[CK060182]。截止2021年3月，本品有多个在研实验项目，其中一型糖尿病、二型糖尿病的研发处于临床Ⅱ期，针对葡萄糖不耐受的研究处于临床Ⅰ期，而针对代谢紊乱的研究则处于临床前阶段[CK060183]。

此外，还有部分处于临床I期及临床前项目。

GPCR作为一类重要的药物靶点分子，在药物开发领域吸引着越来越多的关注，特别是在单抗药物开发领域。现在已有越来越多的临床药物实验拓展至靶向GPCR的抗体药物中。人类对于GPCR在肿瘤学中生物性质的认识，尤其是肿瘤免疫方面，为GPCR的治疗性抗体无论是作为单一疗法还是联合疗法的应用提供了广阔的前景。而新一代蛋白药物开发策略的应用，如双特异性抗体及抗体偶联药物等，更是为抗体药物的应用开辟了一个崭新的领域。