写意报告︱朱祯平：抗HER2靶点创新生物药的研发
朱祯平博士在会议现场作报告
现在无论是创新企业还是大型企业都讲创新。创新无外乎两方面，一方面是新药基础研究的创新。从新的靶点进行创新，这是最迷人的一个方面。
但是新靶点往往可求不可及，所以比较现实的创新的另一方面，做fast-follow，针对成熟的靶点做新的分子和新的分子构象等一系列方式。
人类基因组大概有两万个基因，有几千个可能的靶点。但目前几千个药物针对的靶点，大概只有600多个。肿瘤生物药可用的靶点非常少，基本上90%就是图中的这些靶点。
目前中国虽然有不少1.1新药，但其实没有一个新药是针对我们自己创新的靶点。这些新药只是创新的分子，可以说是中国的first-in-class，而不是国际的first-in-class。
这就给了我们一个挑战，在靶点选择有限的情况下，我们能不能针对一个很成熟的靶点，像EGFR这个靶点，出现一代突变、二代突变、三代突变, 根据突变设计出不同的分子对这些突变进行治疗，运用一些不同的联合用药来对这些突变进行治疗。
这其实很被动，我们永远追着疾病走，这是目前新药研究一个比较难堪的境地。
HER2大家并不陌生，1984年基因泰克的科学家克隆了HER2基因。加州大学洛杉矶分校Dennis Slamon教授发现这个基因大约在25%的肿瘤病人中有高表达，并且和愈后严重相关。
基因泰克之后开发了HER2抗体曲妥珠。曲妥珠1990年进入临床实验，1998年在美国获批，用于HER2强阳性乳腺癌治疗，2002年进入中国。然后这个靶点有一系列小分子批准上市。
第二个HER2抗体是罗氏开发的帕妥珠，2012年批准上市。通过帕妥珠和曲妥珠的联合，显著增加了疗效。
回顾新药获批的历史，恒瑞的吡咯替尼是中国第一个针对HER2靶点的小分子，2018年获批。我们三生国健开发了中国第一个国内企业自主创新的HER2抗体—赛普汀，也叫伊尼妥单抗，今年6月份获批。
从2002年曲妥珠中国上市到现在18年的时间，终于开发出第一个中国企业自主创新的可以与之竞争的抗体。有点不可置信，这样一个成熟靶点，我们竟然用了18年才开发出一个抗体上市与罗氏竞争。
我们看到这个图会非常吃惊。HER2是很老的靶点，但目前围绕这个很老的靶点进行的临床实验，美国有一千多个，中国也有410个。
这些临床试验，无论是大分子、小分子，还是联合用药，都是针对HER2的临床实验，可见HER2还是一个非常乐闻的靶点，尽管它已经被发现了35年。
HER2的治疗措施无外乎三个方面。第一、针对细胞外部分。HER2是单跨膜激酶，针对细胞外部分有曲妥珠、帕妥珠和赛普汀。第二、针对细胞内激酶部分有吡咯替尼、拉帕替尼。第三、有ADC（抗体偶联药物）通过抗体把细胞毒拉到胞膜内。还有其他比较新的进展，有CAR-T（嵌合抗原受体T细胞免疫疗法），有CD3 based T-cell engager（基于CD3的T细胞衔接蛋白），还有疫苗。
这是目前中国已经上市的跟HER2靶点有关的药物，无外乎三大类。第一类有三个单抗，罗氏两个，三生国健一个；第二类有三个小分子；第三类有一个HER2的ADC，就是T-DM1。目前有这七个产品可供选择。
这张图给我们这些做科学研究发明新药的人很大的鼓励。
在曲妥珠抗体出来之前，晚期乳腺癌一旦诊断，可预期生命是15个月。2002年曲妥珠上市，把可预期生命延长到25.8个月。然后经过一系列不同的改良的化疗联合方案，又延长到41个月。第二个抗体帕妥珠出来以后，两个抗体加化疗联用，到2015年病人生存时间从15个月延长到56个月。
经过20年的不懈努力，通过HER2靶点的一系列抗体治疗药物的开发，病人的获益非常明显。
还有很多病人经过抗体治疗后发生了耐药。耐药以后的二线治疗用的比较多的是抗体的ADC药物T-DM1。
图中结果显示，曲妥珠、帕妥珠的耐药病人用曲妥珠的ADC治疗，依然能够显著改善病人无病生存时间和总生存时间。
T-DM1去年在中国获批上市，用于HER2阳性病人的二线治疗。
这是一个明星药物，阿斯利康的DS-8201，也是曲妥珠的ADC。它这两年的结果简直秒杀所有HER2抗体。
即使对曲妥珠耐药或T-DM1 耐药的病人，它的疗效还能达到60%。它不仅对HER2 的病人有用，对HER2 ，甚至对HER2 的病人都有用，而曲妥珠、帕妥珠和T-DM1都需要HER2 。
这个药将来可能会是大明星药物，它出来以后对罗氏的三架马车，曲妥珠/帕妥珠/T-DM1会是非常大的威胁。
乳腺癌是中国女性发病最快、发病率最高的一个肿瘤，市场相当大。三生国健围绕HER2靶点还有一系列治疗产品的布局。
伊尼妥单抗（inetetamab，赛普汀）
伊尼妥单抗，中信国健从2002年开始开发这个抗体，经过18年终于在今年获批上市。它是改良型新药，跟曲妥珠序列不完全一样，所以它有单独的通用名字，按新药审批上市。
这是当年的Ⅲ期临床试验设计。十年前做它的临床试验的时候，全世界都没有生物仿制药的概念，所以当时完全按新药做临床开发，用抗体 化疗和化疗头对头比较。这个临床实验十年前就开始了，2013年完成。
这是临床试验的结果。341例肿瘤病人，赛普汀能显著延长病人无病生存时间，从14个星期延长至39个星期；死亡风险降低76%；风险比也非常低，P<0.0001，显著优于单用化疗药的疗效。
因为它不是仿制药，所以没有和曲妥珠进行头对头的比较，但我们可以看两者历史数据的比较。
上图左边是赛普汀的III期临床试验结果，右边是曲妥珠获批上市公布的临床试验结果。有效率ORR，赛普汀46.7%，当年曲妥珠是50%；中位PFS（无进展生存时间），赛普汀大概9个月，曲妥珠当年TTP（从治疗到进展时间）大概7.4个月。通过历史数据的比较，赛普汀和曲妥珠疗效相当。
今年6月19日赛普汀终于获批上市。
新的 HER2 抗体表位（19H6，研发代号：612）
曲妥珠 帕妥珠联合用药可以达到比单个抗体更好的疗效，因为曲妥珠结合在HER2胞外第四个区域，防止HER2从细胞上掉下来，而帕妥珠结合在胞外第二个区域，防止HER2和HER3的聚合。
我们开发的新抗体612结合在HER2胞外第三个区域，与曲妥珠、帕妥珠都不交叉。而且，它的生物学功能也和曲妥珠、帕妥珠完全不一样。
上图右边是两个肿瘤细胞系的体外肿瘤抑制结果。红色柱是单用曲妥珠对肿瘤细胞的抑制作用，可以看出高浓度有更好的抑制作用；蓝色柱是用最高浓度曲妥珠 612对肿瘤细胞的抑制作用，可以看出不同浓度的612 曲妥珠可以显著增加对肿瘤细胞的抑制作用；而曲妥珠 帕妥珠（绿色柱）达不到这个治疗效果。
那么作用机理在哪里呢？
612、曲妥珠和帕妥珠对HER2和HER3都有一定作用，但它们作用的最大区别见上图，612 曲妥珠合用对p-ERK 1/2细胞增长途径有抑制作用（左图中纵向从右往左第二条，横向倒数第四个），而曲妥珠 帕妥珠合用（纵向从右往左第一条，横向倒数第四个）不能抑制这条通路。
612、曲妥珠和帕妥珠三个抗体合用还可以抑制AKT通路。细胞增长就两条通路，一条是抗凋亡通路，就是AKT信号传导通路；一条是ERK通路。
所以612这个抗体有完全和以前抗体不一样的作用机制。
另外，612对EGFR也有抑制作用，而罗氏的曲妥珠、帕妥珠抑制HER2和HER3, 不抑制EGFR。右边下图的红色柱显示：612 曲妥珠对EGFR的磷酸化有抑制作用。
因此612这个抗体有独特的生物学功能。
动物体内实验结果也看到了同样的肿瘤抑制作用。612 伊妥尼单抗联用，比任何单药抗体都要好。
右图，HCC1954移植瘤模型对曲妥珠和帕妥珠都耐药。中间的三条虚线分别是伊妥尼单抗、612和帕妥珠的耐药结果，下面两条实线分别是伊妥尼 612联用和伊妥尼 帕妥珠联用。可以看出，两个抗体联用可以达到比单药更好的效果。
更令人兴奋的结果是右图最底下那条红线，它是三个抗体（伊尼妥 612 帕妥珠）联用，在没有化疗的情况下对肿瘤的抑制效果。红线上面的紫线是两个抗体（伊尼妥 612）加一个化疗药的标准治疗方案。
可以看出，三个抗体联用能达到两个抗体加一个化疗药的治疗效果。这在临床上可能会有一定的实际效果，在病人选择不化疗或者病人不能耐受化疗的情况下，无化疗的三个抗体联合用药也有可能达到相应的治疗效果。
抗体联合治疗（抗体 / TKI / 免疫调节剂小分子联合）
这是抗HER2抗体和小分子TKI合用的双靶方案。抗体在细胞外作用，通过ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用），通过抑制信号传导来作用，而小分子在细胞里面，也通过抑制信号传导来作用。
上图是两个动物模型的结果。吡咯替尼和拉帕替尼两个TKI单药的结果在几条线种都靠上，效果不好。如果两个抗体合用，或者一个抗体加吡咯替尼，或者一个抗体加拉帕替尼，都能达到比抗体单药或TKI单药更好的效果。
这个结果证明，靶向HER2细胞外的抗体和靶向细胞内的小分子TKI联合应用，效果可能更好。
上图的两个动物模型，用一个抗体加一个mTOR抑制剂（左图的蓝线），或者两个抗体加一个mTOR抑制剂（右图的紫线），都可以达到更好的疗效。
当然这只是动物实验的结果。
双特异抗体 （双靶点抑制, HER2 x PD1, HER2 x VEGF）
这是我们开发的抗HER2 x抗PD1双功能抗体，左上图是它的分子模式图，它是一个IgG 1的融合蛋白。右图是双特异抗体在体外的活性，它能抑制肿瘤细胞增长，激活PD1。
这个双特异抗体是IgG 1 Fc亚型构像，通过这个构像引起ADCC效应，杀伤HER2阳性肿瘤细胞，但它对T细胞没有ADCC效应。这也是我们选择IgG1亚型，而没有选择大家做PD1都选的IgG4亚型的原因。我们有充分的实验结果证明这个双特异抗体对T细胞没有ADCC效应。
这个双功能抗体还有一个特别的功能，就是T cell engager（T细胞衔接蛋白）的功能。肿瘤细胞表达HER2，T细胞表达PD1，这个双功能抗体可以交联两种细胞，把T细胞拉到肿瘤细胞表面达到T细胞engager的功能。
上图左下的荧光图中，绿色是T细胞，红色是肿瘤细胞，把这两种细胞和双功能抗体放一起可以形成一种免疫突触，把T细胞和肿瘤细胞接触在一起，从而激活T细胞。如果两个抗体混合物放一起，不能形成免疫突触来结合T细胞和免疫细胞。
所以双功能抗体除了能抑制肿瘤，激活PD1，引起ADCC效应，还有一个T细胞engager的功能，这是它独特的地方。
由于缺乏HER2和PD1这两个靶点都是人的靶点的转基因模型，来同时检测双特异抗体的两个抗体的功能，所以只能在两个不同的模型中分别检测双特异性抗体两端的抗肿瘤活性。
左图是一个HER2移植瘤模型，可见我们的双抗保留了原来抗HER2的活性。右图是人PDL1转基因的小鼠模型，我们也能证明双抗保留了PD1一端的抗体活性。
我们目前还在做PBMC（人外周血单核细胞）移植的人源化小鼠，或者人CD34 移植的人源化小鼠，准备证实双功能抗体也可以达到两个抗体联合治疗的效果。
肿瘤的微环境很复杂，除了有肿瘤细胞还有新生血管，还有炎症细胞，可以通过抗HER2x抗PD1双特异抗体衔接了肿瘤细胞和炎症细胞，还可以通过抑制血管新生和抑制肿瘤细胞也能达到抗肿瘤的协同作用。
这是一个抗HER2x抗VEGF的双特异抗体。
左下图可见这个双特异抗体保持了抗HER2抗体的功能。右图是移植瘤动物模型，中间两条线（红线和绿线）是两个抗体单独使用的结果，最下面的蓝线是使用这个双功能的抗体的结果。
这个结果充分体现了双功能抗体比单药抗体效果更好。
多特异抗体（T细胞靶向，HER2 x PDL1 x CD3）
这个多特异抗体增加了一个以CD3为基础的T cell engager功能，它是一个四特异抗体。它可以同时结合在HER2、PDL1、CD3，还有一个结合点在人的白蛋白上。这完全是为了增加它在体内的半衰期，因为小分子片段一旦结合到循环中的白蛋白，半衰期就跟白蛋白一样能达到两三个星期。
左图可见，只有肿瘤细胞同时表达HER2和PD1才能有效激活T细胞，如果这个肿瘤细胞只表达HER2或只表达PDL1，它的激活能力会有所下降，这样就增加了我们双功能抗体的选择特异性。
右图是动物实验结果。最底下的红线是三功能的抗体加T细胞，绿线是抗HER2抗体 抗PD1抗体联合使用，上面的棕线是它只结合HER 2和CD3。这个结果证明三个靶点的衔接能够比两个靶点更有效激活T细胞，它也比两个抗体联合使用效果更加优效。
CAR-T 细胞治疗（同时靶向 HER2 PD1）
这是我们跟美国旧金山Refuge公司合作研发的CAR-T。它跟传统的CAR-T有一个区别。
看这张示意图，传统的CAR-T，体外是一个单链抗体抗靶点，体内是一个CD28/4-1BB和CD3的信号传导途径，这是经典的CART。
而这个双靶点CAR-T，下面多了一个蛋白酶，左边还多了一个失活的CRISPR。当这个CAR-T被激活以后，下面的蛋白酶会掉下来跑到左边把失活的CRISPR切下来，CRISPR就会进入到核内，通过它的guide RNA找到核内靶向片段，结合到PD1启动子上。
这个CRISPR是死的，不能把靶向片段切掉，但是它能抑制PD1启动子的转换。其结果是CAR-T激活了之后，T细胞表面PD1表达会相应下调，从而达到一个双功能CAR-T的效果。
左上图看出，用双功能CAR-T转染后，T细胞表面PD1的表达（从红到绿）下调了。
右图是动物实验的结果。显而易见，PD1下调的CAR-T与对照组没有转染的T细胞和常规CAR-T相比，双功能CAR-T的疗效更好。从动物的生存期来看，也是如此。
这是在CAR-T细胞治疗领域，第二代或者第三代的一个应用。
全新免疫治疗靶点 （巨噬细胞免疫调节抗体）
目前的免疫治疗大部分都是做T细胞的靶点。而T细胞的靶点，无论是激动剂还是抑制剂，还没有找到能比PD1、PDL1更好的靶点，无论是TIGIT、TIM，还是CD40、OX40。这是我们的一个困境。
我们知道肿瘤中免疫细胞的侵润程度有无侵润、半侵润和全侵润。PD1、PDL1的疗效一般跟T细胞侵润有一定相关，如果T细胞侵润很好，疗效也会很好。
但是在肿瘤组织里不光有T细胞的侵润，还有NK细胞的侵润，有巨噬细胞的侵润，有一系列免疫细胞的侵润。
左图是16种不同的肿瘤，共一万个肿瘤样本的统计数据。
绿色是这些肿瘤里面T细胞侵润百分比，比如黑色素瘤，有40%的病人有T细胞侵润，所以黑色素瘤的PD1、PDL1的效果会比较好，而结肠癌有14%的病人有T细胞侵润，所以结肠癌的PD1、PDL1效果很不好。
蓝色是这些肿瘤里面巨噬细胞的侵润百分比，要远远高于T细胞的侵润百分比。这个结果提示巨噬细胞可能有非常好的潜在靶点，可以在肿瘤部位进行激活，然后利用巨噬细胞产生炎症去杀死肿瘤细胞。
右图是我们跟Verseau合作的一个靶点PSGL-1。它是一个黏附因子，集中表达在髓系细胞表面。
这一整套实验证明了抗PSGL-1抗体对肿瘤微环境的激活作用和对T细胞的活化作用。
把病人的新鲜肿瘤切片放入培养皿中，分别加入K药、抗PSGL-1抗体、两药联用，然后检测培养上清中肿瘤炎症因子（IL-1β、TNFα和GM-CSF）、炎症细胞趋化因子（CCL3、CCL4、CCL5、CXCL9和CXCL10）和T细胞活化因子IFNγ的分泌量，算出每种细胞因子的分泌总量。
上图是14个肿瘤样本的检测结果，左边是肿瘤炎症因子的分泌总量，中间是炎症细胞趋化因子的分泌总量，右边是T细胞活化因子的分泌量。
从这个实验结果可以看出，在很多情况下，抗巨噬细胞的抗体可以和K药同样有效地激活肿瘤内部炎症环境。
因为肿瘤样本比较多，我们还挑出一些对K药没有反应的肿瘤样本，观察抗PSGL-1抗体的作用。
图左可见19个肿瘤样本对K药反应很差，每个样本的炎性反应信号（三种因子分泌量全部相加）都很低。图中是加入了抗PSGL-1抗体的结果，图右是两个抗体联用的结果，可见加入抗PSGL-1抗体后，肿瘤炎性反应信号大幅增加。
所以，对有些PD1、PDL1无响应的肿瘤，可以通过巨噬细胞的途径，对肿瘤微环境免疫反应产生一些帮助。
最后，还要强调，尽管一些靶点看上去不是那么迷人，但是它仍有足够的市场。围绕这样的靶点，我们还有很多文章可以做。围绕EGFR有很多文章可以做，围绕HER2也同样有很多方式可以对它进行深层的研究。
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