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近年来，双特异性抗体（bsAbs）在生物制药领域备受瞩目，成为治疗多种疾病的有力候选。相较于传统单克隆抗体，bsAbs 能同时靶向两个不同抗原，展现出更强大的治疗潜力。然而，由于其结构复杂性，bsAbs 的设计和构建面临诸多挑战。本文将详细介绍 bsAbs 设计的关键考虑因素，以及当前最先进的工程原理。一、简介
双特异性抗体（bsAbs）作为一种新型治疗分子，能够同时作用于两个不同靶点，为疾病治疗提供了新思路。尽管 bsAbs 在自然界中极为罕见，但通过工程改造，其结合多功能性在癌症、自身免疫性疾病和传染病等领域展现出巨大应用潜力。目前，bsAbs 领域竞争激烈，但这也推动了众多创新工程的出现。二、作用机制
bsAbs 的双重结合活性使其作用机制比传统单克隆抗体更为复杂。许多 bsAbs 的作用机制依赖于两个结合事件之间的时空联系，即两种结合特异性必须以特定的物理排列方式参与。这种 bsAbs 被称为专性 bsAbs。即使没有强制性作用机制的 bsAbs，也通常表现出比亲本抗体组合更优异的效力，这主要归因于亲和力效应。此外，双重靶向还能改善靶标选择性和定位，减少副作用，对于限制“在靶、脱肿瘤”效应尤为重要。![图片]()
图 1 . bsAbs 的强制性作用机制。(A) 反式细胞桥接通过 bsAb 在不同细胞之间建立了物理连接。这种机制对于 T 细胞重定向 bsAbs 尤其重要，因为物理连接有助于靶向激活的 T 细胞的细胞毒性。(B)受体的 顺式桥接导致激动剂交联和相关的受体信号激活。(C) 顺式拮抗阻断受体结合，从而阻止通过受体复合物进行信号传导。(D)搭载 bsAbs 使用一种特异性靶向受体，该受体有助于跨屏障转位到原本无法进入的隔间，而第二种特异性则在此发挥其功能。闪电标识表示由抗体结合介导的活动。(E) BsAbs 可以发挥定位效应。一个例子是激动剂 bsAbs 还包含肿瘤靶向特异性，通过将激动剂机制限制在肿瘤标志物存在的位点来限制靶向、非肿瘤效应。(F) BsAbs 通过准确定位酶和底物充当辅助因子模拟物。
bsAbs 的双靶向活性可分为顺式或反式。顺式作用的 bsAbs 主要靶向同一细胞上的抗原，而反式作用的 bsAbs 与不同靶标结合，形成物理连接。例如，双特异性 T 细胞衔接器通过连接 T 细胞和肿瘤细胞，实现 T 细胞重定向，从而发挥抗肿瘤作用。三、Fc 的角色
Fc 区是所有天然抗体的重要组成部分，负责触发宿主细胞反应。通过 Fc 蛋白工程和糖工程，可以调节 Fc 介导的效应功能，如抗体依赖性细胞毒作用（ADCC）和抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）。对于 bsAbs，Fc 区的设计至关重要，可根据预期的药物作用机制选择是否保留 Fc 区或对其进行修饰。大多数临床开发的 bsAb 含有 Fc 区，因为这有助于纯化和延长半衰期。根据分子几何结构，含有 Fc 的 bsAb 可分为对称或非对称。![图片]()
图 2 . 根据分子结构分类的最常见 bsAb 形式的示意图。（A）基于片段的 bsAb 是通过组合没有 Fc 结构域的小抗原结合片段形成的。构建块通常是 scFv 片段或 sdAb。（B）含对称 Fc 的 bsAb 由一到两条多肽链表达，通常通过将额外的抗原结合片段融合到 IgG 支架上来实现。（C）含非对称 Fc 的 bsAb 由两到四条多肽链组装而成。非对称 bsAb 需要采取措施避免链错配。示意图中的小“旋钮”和“孔”用于一般性地说明需要使用链转向技术来确保 HC:HC 异二聚化和/或正确的HC:LC 配对的位置。
四、对称双特异性抗体
对称 bsAbs 通常是 IgG 样分子，具有额外的外源结合域，增加对第二抗原的特异性。这些 bsAbs 通常是四价 2 + 2 双特异性抗体，但也可通过双融合制成六价 2 + 4 bsAbs。对称 bsAbs 的优势在于抗体组装相对简单，只需表达一两条不同的多肽链，降低了抗体链错误组装的风险。然而，其价数灵活性受限，因为抗原结合域总是成对出现。五、非对称双特异性抗体
非对称 bsAbs 的分子几何结构使其设计和生产更具挑战性，主要由于不同抗体链的共表达易形成杂质。尽管如此，非对称 bsAbs 仍是进入临床开发的主要类型，因为其紧密遵循 IgG 的天然分子几何结构，有利于降低免疫原性风险。非对称 bsAbs 允许价态具有高度灵活性，如形成单价特异性 (1 + 1)。六、分子几何构形
bsAbs 的功能与其分子几何形状密切相关。分子几何形状不仅影响抗原结合域之间的空间位阻，还影响其在靶标环境中的构象。例如，T 细胞重定向 bsAbs 的设计需考虑免疫突触的自然间距限制。此外，受体空间组织的重要性也促使人们对受体：抗体复合物结构进行分析，以揭示有效抗体结合的潜在机制。七、可开发性考虑
成功的治疗性 bsAbs 除了具备高效的抗原结合能力外，还必须具备良好的类药物特性，如高表达、良好的生物物理稳定性、低自交联和聚集以及优异的溶解性。这些特性通常在药物开发过程的早期进行筛选，以避免投资不太可能成功的抗体。然而，由于 bsAbs 的工程策略可能引入意想不到的缺陷，因此对其可开发性需给予额外关注。八、结论
双特异性抗体（bsAbs）作为一种极具潜力的治疗方式，在多种医疗应用中展现出巨大前景。其成功关键在于高效的设计和构造，需在治疗效力和物理化学性质之间取得最佳平衡。通过深入理解 bsAbs 的工程策略和实际考虑，我们能够更好地利用其治疗潜力，为未来改进 bsAb 疗法的研究和开发提供指导。原文：A.V.Madsen,L.E.Pedersen, P.Kristensen, et al., Design and engineering of bispecific
antibodies: insights and practical considerations. Front. Bioeng. Biotechnol.,2024.
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