Biacore 分子互作技術加速抗體藥研發和申報

文/張睿

抗體藥研發涉及篩選、活性檢測、表位作圖、一致性評價、免疫原性和質量控制等環節——Biacore 作為藥物活性檢測平臺，可以滿足藥物研發多個環節的需求，加快研發速度，其準確穩定的數據質量已經得到了藥企和監管部門的廣泛應用和認可。本文將利用抗體研發與質控中的幾個重要環節來展示Biacore 分子互作技術的原理和應用。

抗體藥具有性能均一、特異性好的優勢，在腫瘤、免疫等各類疾病的治療中發揮著重要作用。國家藥品監督管理局（NMPA）頒布了多個抗體藥物法規及指導原則，規范抗體藥物的研發生產及申報流程。隨著原研藥在國內的上市和藥品采購價格的下滑，加快研發效率、降低生產成本成為抗體藥市場競爭的關鍵。抗體藥研發涉及篩選、活性檢測、表位作圖、一致性評價、免疫原性和質量控制等環節。Biacore 作為藥物活性檢測平臺，可以滿足藥物研發多個環節的需求，加快研發速度，其準確穩定的數據質量已經得到了藥企和監管部門的廣泛應用和認可。目前，Biacore 基于表面等離子共振技術已經被中國、美國和日本藥典收錄。本文將利用抗體研發與質控中的幾個重要環節來展示Biacore分子互作技術的原理和應用。

圖1 Biacore 技術檢測Taltz 與IL-17A 的親和力結果

抗體篩選與定量

細胞株的好壞很大程度上決定了抗體藥的質量和成本，因此細胞株的篩選與定量是抗體藥研發的關鍵環節。ELISA 法由于檢測精度差、自動化程度低等問題，已經無法滿足細胞株篩選的要求。Biacore 技術可以大大提高抗體篩選的效率和準確性，實現上清、腹水的直接檢測。動力學數據在抗體篩選中尤為關鍵，因為解離速率決定了抗體的在靶時間，解離速率慢的抗體成藥性更好。Biacore 技術通過檢測解離速率的快慢完成排序，抓取出想要的候選分子。表達量也是細胞株開發的重要指標，在采用Biacore技術進行動力學篩選時，同時還可以基于捕獲量的高低對抗體濃度進行定量，將濃度定量與篩選實驗合二為一，大大簡化了篩選流程。例如，羅氏（Roche）就采用了Biacore 技術進行抗體篩選，在24 h 內完成了近400 個抗體的檢測，并篩選出了慢解離的候選抗體，進行進一步開發。

藥物結合活性綜合表征

在抗體體外生物活性檢測項目中，抗體與抗原、Fcγ 受體、FcRn 以及C1q 的親和檢測均需采用Biacore 技術進行申報。目前美國食品藥品監督管理局（FDA）批準上市的70 多種抗體藥物中有近80%采用了Biacore 技術完成研發和申報。例如，禮來的Taltz在2016 年獲得FDA 批準用于治療銀屑病。Taltz 對IL-17A 具有較高的親和力和特異性，可以抑制IL-17A 與IL-17 受體的結合。在申報材料中，Biacore 技術用于檢測Taltz 與靶點IL-17A 的親和力（圖1）。

治療性抗體的功效不僅取決于Fab 片段結合抗原的活性，還取決于其Fc 片段與Fcγ 受體的相互作用，Fcγ 受體的親和力能夠作為藥物功效及半衰期的預測 指 標。2013 年，Roche 針 對CD20 靶點的單抗Gazyva 獲批上市，用于慢性淋巴性白血病的治療。在申報材料中，Biacore 技術用于Fcγ 受體結合活性的測定，結果顯示Gazyva 比美羅華有更好的FcγRIII 結合能力（圖2）。

抗體與FcRn 的親和強弱程度可以預測抗體的半衰期。Celltrion 公 司 的Inflectra 是Remicade 的生物仿制藥。在申報材料中，Biacore 技術用于證明Inflectra 和Remicade 與FcRn 結合的一致性（圖3）。

C1q 是補體激活途徑中的啟動蛋白，C1q 的常規檢測方法為ELISA，但由于抗體和C1q 的結合較弱，采用ELISA 法檢測可能出現假陰性結果。因此很多企業選擇采用Biacore 技術檢測抗體和C1q 的結合，如羅氏的抗體藥Ocrevus。

圖2 Biacore 技術檢測Gazyva 和Rituximab 與Fcγ 受體的親和力數據

一致性評價

2016 年起，國務院和國家食品藥品監督管理總局（CFDA）發布了多個一致性評價的指導文件，對通過一致性評價的品種給予優先支持、醫保支付等優待。一致性評價中關鍵一環是說明藥物的生物活性和原研藥的相似性。在FDA 生物類似藥指南中，Biacore 技術是結合測定的首推方法。眾多企業在一致性評價中紛紛采用Biacore 技術進行了申報上市，如Zarxio、Inflectra 以及Benepali 等。Biacore 獨創性地開發了指紋圖譜比對功能，利用其可以直接進行傳感圖細節比對并作出相似性打分，避免了由于擬合模型選擇等操作帶來的分析誤差，使結果更加直觀和準確（圖4）。

圖3 Biacore 技術檢測Inflectra 和Remicade 與FcRn的親和結果圖

Sandoz 公 司 的GP2013 是 美羅華的生物類似藥。在GP2013 的申報材料中，Biacore 技術被用于Fcγ 受體的親和力測定，用來說明GP2013 與原研藥的高度相似性（圖5）。

圖4 Biacore 平臺獨創性指紋圖譜比對技術

生物活性質量控制

抗體藥物由于分子量大，結構復雜，生物活性敏感，其工藝中每個環節的變化都可能導致產品質量出現差異。因此企業應對抗體藥物工藝流程中的關鍵質量屬性（特別是生物活性）進行實時監測、控制和放行。基于Biacore 平臺可以建立全面的質控標準，完成結合活性、活性濃度、翻譯后修飾和雜質含量等的質量控制。Biacore 平臺可以實時監控各工藝流程組分中抗體的生物活性，如細胞培養、過濾、澄清等；活性有問題的抗體會出現解離加快、結合信號降低的現象，以幫助企業快速發現工藝中的問題。

Biacore 技術還可以用于最終產品的批次放行，例如金賽藥業基于Biacore 技術的生長激素蛋白批次放行標準獲得了中國食品藥品檢定研究院審批通過（圖6）。

蛋白總濃度并不能反映藥物的有效濃度，活性濃度才是影響藥效的關鍵指標。Biacore 活性濃度定量方法精度高、線性好，得到了眾多用戶的青睞。例如，諾華的奧馬珠單抗采用了Biacore 技術作為其工藝濃度控制的手段（圖7）。

翻譯后修飾對于維持抗體的正常結構和功能至關重要，是質量控制中的關鍵一環。利用Biacore 技術可以比較不同翻譯后修飾前后對抗體生物活性和穩定性的影響，如糖基化、脫酰胺化等。

圖5 Biacore 技術檢測GP2013 和美羅華與Fcγ 受體的結合相似性

圖6 Biacore 技術在藥物批次放行中的應用

圖7 利用Biacore 技術測定奧馬珠單抗的活性濃度

小結

Biacore 分子互作技術除了在以上抗體篩選、生物活性、一致性評價和質量控制中的應用外，在表位分析、抗體改造、免疫原性等環節也發揮著巨大作用。Biacore 技術符合GxP 和21 CFR Part 11 法規的要求，其準確穩定的數據質量已經得到了藥企和監管機構的廣泛應用和認可，能夠為加快抗體藥物上市保駕護航。