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双特异性抗体（BsAbs），是一种能够同时特异性结合两个抗原或抗原表位的人工抗体。无论是在研发端还是市场销售端都展现出了较大的潜力，是目前医药行业的重要发展方向。
根据不同结构可将BsAb结构分为两类：不含Fc片段的BsAb（非lgG样BsAb）与含Fc片段的BsAb（lgG样BsAb）。BsAb的药代动力学特征与分子量、物理化学性质（包括电荷）等其他结构特征息息相关。本文将主要从结构特征出发，讲解不同结构特征的双特异性抗体的PK特征。
PART 01
lgG样和非lgG样BsAb的分布及消除
基于全长IgG分子的BsAb的处置与经典单克隆抗体类似，BsAb具有可忽略的口服生物利用度，由于低渗透性通过肠壁和高胃肠道蛋白酶活性，因此通常采取肠外给药途径，特别是静脉和皮下给药，是BsAb最常用的给药途径。
BsAb的分布是由它们的分子量、物理化学性质（包括电荷）和其他结构特征（如与Fc受体的结合）决定的。静脉注射IgG样BsAb后，通常观察到呈双指数下降的药代动力学特征，其分布容积等于或略大于血浆体积（3-8L）。
BsAb从体循环到组织间隙的转运与其他蛋白类药物类似，主要通过对流转运而非扩散，从而遵循从血管间隙到组织间隙的单向转运，随后从组织间隙转运回血管内的过程由淋巴系统介导。
许多抗体药物的靶点位于血管外，因此组织穿透性成为影响治疗效果的关键因素，尤其在实体瘤。实体瘤的环境不同于正常组织，其血管组织不良导致血流缓慢和流变学不稳定。缺乏功能性淋巴引流导致组织液压力高，进一步限制了对流转运。因此，典型的单抗（150kDa）很难扩散到实体瘤中。
肿瘤穿透的另一个重要决定因素是与抗原的亲和力，对于更深的肿瘤穿透，适度的结合亲和力优于高亲和力。与全长单克隆抗体相比，更小的双特异性结构（55-60kDa），可以有更好的渗透。
图1 蛋白类药物从血管至组织的过程
与其他蛋白质疗法类似，BsAb通过分解代谢消除，产生肽和氨基酸，这些肽和氨基酸被重新用于蛋白质合成。这种非特异性蛋白水解可在全身进行，尤其是内皮细胞和网状内皮系统的细胞。因此，细胞内摄取是先决条件，通常由胞饮作用或内吞过程促进。除了非特异性的清除途径外，BsAb在与其中一个靶标结合后也可能经历典型的靶标介导的药物处置（TMDD），其中靶标结合导致细胞内摄取和随后的溶酶体降解。由于该过程在治疗浓度下可以达到饱和，并且可能构成某些BsAb的主要消除途径，因此经常观察到低剂量时清除率较高、半衰期较短、高剂量时清除率较低、半衰期较长的非线性药代动力学行为。
对于正常单克隆抗体和IgG样BsAb，与新生儿受体（FcRn）的相互作用可以阻止它们在细胞内摄取后被溶酶体降解。 类似于内源性IgG和单抗，这种回收途径也延长了消除IgG样BsAb。 然而对于缺乏Fc结构域的BsAb，其无法与FcRn回收途径相互作用，因此半衰期比全长单克隆抗体短得多。 例如H22xKi-4，分子量为104 kDa，在霍奇金淋巴瘤患者中的半衰期仅为11.1小时，而大多数单克隆抗体半衰期则为2-3周。
图2 FcRn保护免疫球蛋白G (IgG)免受溶酶体降解
除了FcRn结合外， IgG样BsAb的Fc结构域也可以与免疫细胞上的Fcγ受体结合， 这种相互作用有助于单克隆抗体的效应功能，如ADCC，但这种相互作用也影响了它们的药代动力学行为，因为构成了额外的消除途径。 糖链修饰和先进的蛋白质工程技术已被用于修饰单靶向和双特异性单克隆抗体Fc结构域与FcRn和Fcγ受体的结合亲和力，以调节其药代动力学和药效学行为。
完整的单克隆抗体和lgG样BsAb的消除与肾脏代谢及排泄无关，但较小分子量的BsAb（＜69kDa）可经过肾小球滤过（随着分子量的降低， 肾滤过作用越来越重要），随后通过细胞内摄取进入肾小管细胞和溶酶体降解进行分解代谢，导致半衰期短。
PART 02
BsAb的免疫原性
免疫原性也可以对任何治疗性蛋白的药代动力学和药效学产生重大影响，包括双特异性结构。与治疗性蛋白结合的抗药抗体的形成在靶点相互作用方面可能具有中和或非中和作用，但即使是非中和的抗药抗体也可能通过免疫复合物的形成及随后的降解触发治疗性蛋白的额外清除途径，从而降低治疗活性。然而，与单特异性单克隆抗体和IgG样BsAb相比， 基于单链可变抗体片段（scFv），如串联scFv和diabodies，由于分子中缺乏Fc结构域，通常免疫原性较低。 非IgG样BsAb由于体积小，更不容易引起免疫反应。因此与经典单克隆抗体相比，在免疫原性方面可能具有实质性的临床优势。
PART 03
非IgG样BsAb案例——Blinatumomab
Blinatumomab（倍利妥®）是靶向CD19和CD3的细胞衔接分子（BiTE），它的一端与B细胞表面表达的CD19结合，另一端与T细胞表面表达的CD3结合。 2020年12月，倍利妥®获得中国国家药品监督管理局（NMPA）批准，用于治疗成人复发或难治性前体B细胞急性淋巴细胞白血病。
图3 Blinatumomab作用机制
建议的Blinatumomab方案是连续静脉输注4周，在两个周期之间有2周的无治疗期。推荐初始剂量为9μg/天。在第一个周期的第2周到第4周增加剂量至28μg/天。所有后续周期剂量均为28μg/天。建议在第一个周期的前9天和第二个周期的前2天住院。每个Blinatumomab治疗周期开始前1小时需要静脉注射20mg地塞米松。
Blinatumomab在剂量比例方面表现出线性药代动力学（图4），在第1和第2周期5-90μg/m2/天的剂量范围内，连续输注期间稳定的Css显示了与时间无关的清除率（图5）。清除率（CL）、分布体积（Vz）和消除半衰期（T1/2）的平均值（SD）分别为2.92（2.83）L/h、4.52 （2.89）L和2.1 （1.42）h（见表1）。Blinatumomab从体内清除较快，因此需要持续静脉输注以维持治疗。
图4 剂量递增试验MT103-104中平均稳态（Css）血清Blinatumab浓度与剂量的关系
注：在剂量比例化的统计分析中，使用个体的Css值，并通过受试者随机效应考虑同一受试者的重复测量。Blinatumumab暴露水平随剂量近似线性增加（斜率= 1.07,95% CI: 1.03, 1.11）。
图5 第1和第2周期中，连续静脉注射15 μg/m2/天Blinatumab 平均（SD）血清浓度-时间曲线
表1 Blinatumab在NHL、MRD+ ALL和R/R ALL的成人受试者和R/R ALL的儿科受试者中持续静脉输注后的药代动力学参数
表2 Blinatumab在NHL、MRD+ ALL和R/R ALL成人受试者以及R/R ALL的儿科受试者中的平均（SD）稳态浓度（Css）
成人患者的体型（体重和体表面积[BSA]）不影响药物清除率。基于BSA的平均Css值（起始为5μg/m2/d，逐步增至15μg/m2/d）和固定剂量（起始剂量为9μg/d，逐步增加到28μg/d）相似（表2）。基于BSA给药方案的同等剂量水平下，成人和儿童患者的Css值具有可比性（表2）。不同疾病类型（ALL和NHL）受试者的药代动力学参数相似（表1）。
经尿液排泄的未改变的Blinatumumab平均比例可以忽略不计（约为持续静脉输注给药60μg/m2/天剂量的0.2%），表明Blinatumomab的肾脏排泄有限。
细胞因子的短暂释放可能抑制CYP450酶，并引起药物相互作用。Blinatumumab给药后观察到的细胞因子升高是短暂的。在药物输入开始后2日内观察到细胞因子升高，但升高的细胞因子水平会在24-48小时内恢复至基线水平，并且在后续治疗周期中，发生细胞因子升高的患者较少，且强度低于第一个治疗周期的最初48小时。预计细胞因子升高和最大CYP抑制将发生在建议的住院期间（即第一个周期的前9日和第二个周期的前2日发生）。在住院期间，对于同时接受CYP450底物治疗的患者，应考虑潜在的药物相互作用，尤其是治疗指数较窄的。在这些病人中，需监测毒性或药物浓度。根据需要调整伴随药物的剂量。
PART 04
小结
总结一下lgG样和非lgG样BsAb的PK特征：
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lgG样BsAb的PK特征与单克隆抗体相似，从体循环进入组织的主要方式为对流转运，进入细胞的方式为胞饮及受体介导的内吞。因其具有Fc片段，可以发挥Fc介导的效应功能，包括与FcRn受体结合，使其在血清中的半衰期相对较长，与细胞表面Fcγ受体结合具有ADCC和CDC效应。消除会经历非特异消除及特异性的靶标介导的消除。
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非lgG样BsAb的分子量小、组织穿透性强、免疫原性较低（不含Fc区域）。但不含Fc区域的双抗药物不具备FcRn介导的再循环机制，除了与lgG样BsAb具有相同的非特异性和特异性消除外，分子量＜69kDa的双抗还可以通过肾脏滤过被消除，药物的半衰期普遍较短。
PART 05
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PK: ELISA、MSD、Simoa、cell based；
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PD：RO、可溶性靶点蛋白(Total、Free)等；
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免疫原性：ADA，NAb（LBA/cell-based);
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细胞因子：MSD、Luminex、CBA、ELISA；
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参考文献：
[1] Rathi C, Meibohm B. Clinical pharmacology of bispecific antibody constructs. J Clin Pharmacol. 2015 Mar;55 Suppl 3:S21-8.
[2] 《双特异性抗体类抗肿瘤药物临床研发技术指导原则（征求意见稿）》
[3] 《抗体类药物临床药理学研究技术指导原则（征求意见稿）》
[4] May MB, Glode A. Blinatumomab: A novel, bispecific, T-cell engaging antibody. Am J Health Syst Pharm. 2016 Jan 1;73(1):e6-e13.
[5] CLINICAL PHARMACOLOGY AND BIOPHARMACEUTICS REVIEW(S)——BLINCYTO.
[6] Mocquot P, Mossazadeh Y, Lapierre L, Pineau F, Despas F. The pharmacology of blinatumomab: state of the art on pharmacodynamics, pharmacokinetics, adverse drug reactions and evaluation in clinical trials. J Clin Pharm Ther. 2022 Sep;47(9):1337-1351.
