GPCR (G Protein-Coupled Receptor)，即G蛋白偶聯(lián)受體，是哺乳動物基因組中的膜蛋白家族[1]，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管、視網(wǎng)膜等器官和組織，參與機體的發(fā)育和正常的功能行使。而如果與其相關的細胞內通路調節(jié)發(fā)生異常，或者外源病原物以之為受體攻擊機體細胞，則會導致一系列疾病的發(fā)生。因此，GPCR被視為重要的藥物開發(fā)靶點，GPCR抗體藥物研發(fā)具有非常重要的價值。

       GPCR家族簡介

       GPCR的主體由7段跨細胞質膜的α螺旋結構構成。N端和三個loop位于胞外，參與受體與其配體的相互作用；C端和3個loop位于胞內。

       特定的配體與GPCR結合，會引起G蛋白的活化，產(chǎn)生第二信使Ca2+或cAMP，將GPCR所接受的胞外信號向下游傳遞；但GPCR也可以介導不依賴G蛋白的信號傳導，如通過與β-arrestin等分子相互作用調節(jié)下游通路。

       針對GPCR超家族的成員，有多種不同的分類方法，比較流行的有兩種：一是A-F分類系統(tǒng)；另一種是根據(jù)序列相似性和功能相似性，將GPCR分為Glutamate, Rhodopsin, Adhesion, Frizzled/Taste2, Secretin等5類（縮寫為GRAFS），絕大部分人源GPCR可被歸類其中[1]。

       GPCR蛋白與疾病的關系

       GPCR家族在人體內分布廣泛，功能復雜，因此與多種疾病的發(fā)生和進展過程有所關聯(lián)，或在其中扮演重要的角色。根據(jù)截止到目前的較為清楚的研究，GPCR涉及到的疾病主要分為3大類：癌癥、炎癥和心血管/代謝疾病。

       GPCR與癌癥

       研究表明，GPCR家族的多種成員參與了各類癌癥的發(fā)生和進展[2]。激素受體類的GPCR參與了某些激素依賴的癌癥。有些蛋白酶激活受體如PAR1，在MMP-1的催化下活化并激活下游信號通路，促進癌細胞的侵襲和惡化。有些趨化因子受體，如CXCR2、CXCR4，在骨髓瘤、淋巴瘤細胞中高表達[3]，也可能高表達在如胰 腺癌等實體瘤細胞上，參與細胞的遷移、血管生成等[4]。

       GPCR與炎癥

       趨化因子受體家族主要表達在免疫系統(tǒng)各類細胞上，參與免疫細胞的發(fā)育、遷移、生存、免疫功能的發(fā)揮等生理病理過程[5]。其中，炎癥反應就是由免疫細胞上的趨化因子受體受趨化因子激活后介導免疫細胞發(fā)揮宿主免疫功能而產(chǎn)生的一類病理現(xiàn)象。如CXCR1、CXCR2主要表達于中性粒細胞上，當機體某處發(fā)生感染或出現(xiàn)損傷時，中心粒細胞會在相應趨化因子（CXCL1、CXCL2、CXCL8）的趨化下向病灶遷移，到達病灶后釋放炎癥因子，從而產(chǎn)生局部的炎癥反應[6]。

       GPCR與心血管/代謝疾病

       與心血管疾病相關的GPCR成員主要分布于Class A家族的α亞類，如人體最重要的神經(jīng)體液調節(jié)系統(tǒng)之一，血管緊張素系統(tǒng)（RAAS）中的AT1R、AT2R以及Mas-R。AT1R受體激活引起血管收縮，細胞增殖遷移、炎癥纖維化、心肌再塑和肥厚、鈉水潴留和ROS 生成等等；而Mas受體激活主導血管舒張、抑制細胞增殖遷移、抗炎癥纖維化、抗凝、促EDRF、NO生成、抑制心肌肥厚和生長等等，兩者具有相互拮抗的作用，共同維持人體的自穩(wěn)態(tài)。

       與代謝疾病相關的GPCR成員主要是分布于Class A家族中的脂肪酸受體，比如GPR120、GPR41和GPR43等，以及Class B家族中的Secretin受體家族，包括GLP-1R和GCGR等[7]。食物營養(yǎng)成分在腸道中可被分解產(chǎn)生游離脂肪酸，游離脂肪酸除了被吸收氧化分解產(chǎn)生能量以供機體利用之外, 還能通過結合脂肪酸受體激活信號通路, 參與多種生理功能的調節(jié), 如維持能量平衡、代謝穩(wěn)態(tài)、調節(jié)脂質形成與分解、監(jiān)測菌群數(shù)量等。胰高血糖素樣肽1（GLP-1）通過激活GLP-1R，提高胰島β細胞的胰島素分泌水平，從而控制血糖；同時它還使人產(chǎn)生飽腹感，減緩腸道蠕動，降低食物攝入。胰高血糖素（GCG）通過與其受體GCGR結合而被激活，增強肝糖原降解，并調節(jié)葡萄糖的從頭合成途徑，抵抗胰島素的降血糖作用，從而升高血糖。在二型糖尿病患者中，高血糖的同時會伴隨高胰高血糖素癥。

       除了這3類疾病主要的疾病之外，還有其他疾病被證明與GPCR相關，如：CCR5參與HIV向T細胞的入侵，是治療艾滋病的一個重要靶點；如降鈣素相關基因肽受體CGRPR和其配體CGRP表達于三叉神經(jīng)元區(qū)域，兩者的相互作用所激活的下游信號通路被證明與偏頭痛相關[8]。

       以GPCR為靶點的抗體藥物開發(fā)

       GPCR作為抗體藥物靶點的可行性

       目前認為，可以成為藥物靶點的GPCR約為370個。針對GPCR靶點，抗體藥物所起到作用主要是阻斷胞外信號對靶點的激活，調控由靶點介導的胞內信號傳導。

       抗體藥物對于GPCR靶點的特點和優(yōu)勢

       相對于小分子，抗體在體內的清除率更低，作用時間更長，相應的給藥頻率更低；并且在給定劑量下，抗體的血漿濃度的個體差異更小。

       而針對GPCR的抗體藥物治療的特殊優(yōu)勢，可歸納為以下3個方面：

       首先是抗體藥物的獨特成藥性?？贵w可以阻斷GPCR與配體的結合，可以讓GPCR內吞，使GPCR下游信號降低或終止。它還可以結合GPCR的特定表位，穩(wěn)定GPCR活化時的特定構象，產(chǎn)生具有偏好性的生物學活性。

       其次是抗體藥物的選擇性好。與受體之間保守度低的位點結合的藥物具有很好的特異性。例如，Secretin受體家族成員的胞外N端較長，而相近成員之間的序列差異主要集中在N端；而小分子結合的跨膜區(qū)域則相對保守[9]。

       再者是抗體藥物的體內分布。許多GPCR在外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)均有表達，而抗體藥物由于血腦屏障的阻隔，進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)穿透能力受到限制，因此對于在外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)均有表達的GPCR，若只需針對外周的部分設計藥物，則可以開發(fā)治療性抗體，使藥物主要分布在外周區(qū)域，降低對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的毒副作用。

       以GPCR為靶點的抗體藥物開發(fā)方法的發(fā)展現(xiàn)狀

       GPCR的 7個跨膜區(qū)的結構特點以及天然的低表達率，使得有生物學活性的可溶性GPCR抗原難以制備，篩選困難。目前GPCR抗原制備有多種方法，但都存在各自的缺陷[10]。

       英國Heptares therapeutics公司開發(fā)的StaR技術，通過向GPCR引入少量定點突變，在不破壞蛋白藥理學性質的情況下提高受體的熱穩(wěn)定性，從而幫助純化出的GPCR穩(wěn)定構象，或通過設計突變將GPCR固定成特定的失活或激活狀態(tài)，用于篩選特定的激活型或抑制型抗體。

       荷蘭Pepscan Therapeutics公司的CLIPS (Chemical Linkage of Peptides onto Scaffolds) 技術通過化學修飾使一個或多個肽段以特定構象穩(wěn)定存在，模擬復雜蛋白特定結構域的天然構象，替代全長受體進行藥物篩選。

       鴻運華寧獨有的GPCR穩(wěn)定高表達技術平臺克服了抗原制備的難題，能用于動物的有效免疫，克服了篩選高背景的難題，提升了抗體篩選效率。

       除了通過抗原免疫動物篩選單克隆抗體，現(xiàn)在用于篩選的體外展示技術包括噬菌體展示、核糖體/mRNA展示、細菌展示和酵母展示[11]。它們雖然可以進行抗體高通量篩選或優(yōu)化，但由于在不同于哺乳動物細胞的環(huán)境中表達，所產(chǎn)生的抗體在蛋白質折疊、糖基化、二硫鍵形成和修飾都可能不同。此外篩選獲得的往往是抗體片段，并非全長抗體，還存在重組后全長抗體失活以及表達水平降低的問題，難以滿足抗體藥物研發(fā)的需求[12]。近年來，哺乳動物細胞表面展示系統(tǒng)的發(fā)展成為制備人源抗體的一個熱點，動物細胞中蛋白質的折疊、分泌以及翻譯后修飾等過程與人體的最為接近，應用動物細胞表面展示系統(tǒng)展示全長人源抗體潛力巨大。但此技術尚不成熟，全長抗體庫構建效率低，庫容量小，難以滿足高親和力、高特異性的抗體的篩選需要[13]。

       鴻運華寧基于哺乳動物細胞展示技術所開發(fā)的高效GPCR全長抗體展示平臺能夠有效篩選抗體及提高親和力，獲得靶向性高、治療效果好、經(jīng)濟效益可觀的抗體藥物。

       針對GPCR的抗體藥物研發(fā)情況

       目前，全球僅有日本協(xié)和發(fā)酵麒麟公司的Mogamulizumab（商品名為Potelieo）在日本上市。該藥物靶向CCR4，適應癥為復發(fā)或難治型CCR4陽性的成人T細胞白血病/淋巴瘤。

       除此之外，有多個藥物癥處于不同的研發(fā)階段，部分列表如下：

       可以看到，在研管線中，靶點類型和適應癥類型均較為多樣。

       Erenumab、Galcanezumab、Fremanezumab和Eptinezumab均為治療偏頭痛的抗體，Erenumab靶向CGRPR，而后三者靶向CGRP。目前，前三者已經(jīng)申請上市，Eptinezumab也已經(jīng)處于三期臨床階段?？梢灶A計，偏頭痛領域將會從沒有有效治療手段一下子步入巨頭競爭的狀態(tài)。

       PRO-40靶向T細胞表面的CCR5，用于艾滋病的治療。若成功，它將是繼中裕新藥的Ibalizumab-uiyk（商品名為Trogarzo）之后又一款治療艾滋病的抗體藥物。

       北京科信美德在研的REMD-477是針對胰高血糖素受體GCGR的抑制性抗體。通過抑制GCGR降低肝細胞上的胰高血糖素信號傳導，進而抑制肝糖原降解和內源葡萄糖的從頭合成途徑。目前，該項目針對糖尿病適應癥正處于二期臨床研究階段。

       Bird Rock Bio（更名前為銳意生物）與強生就一期臨床在研抗體RIY-018達成合作協(xié)議。該藥的靶點是CB1受體，適應癥是非酒精性脂肪肝（NASH）。

       重點企業(yè)介紹：鴻運華寧生物醫(yī)藥（Gmax Biopharm）

       鴻運華寧是一家總部位于浙江杭州的致力于靶向GPCR的抗體藥物開發(fā)的生物制藥企業(yè)，由景書謙博士于2010年創(chuàng)辦。目前，除了位于杭州的總部和研發(fā)中心，公司在美國和澳大利亞設有臨床研發(fā)機構；另外，公司正在籌建的商業(yè)化生產(chǎn)基地位于河南鄭州。

       鴻運華寧擁有GPCR抗體開發(fā)技術平臺。他們通過建立高通量的雜交瘤篩選、高通量抗體表達篩選、抗體功能檢測等一系列技術平臺，解決了靶向GPCR的抗體藥物的篩選、優(yōu)化、人源化等難題，對這類靶點的抗體藥物開發(fā)起到了較大的推動作用。

       公司公布的研發(fā)管線涉及代謝系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病和癌癥這三個疾病領域，其中代謝系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病這兩個領域的候選抗體均出自GPCR抗體技術平臺。

       GMA102和GMA105

       GMA102和GMA105為同一種分子（Glutazumab），是針對GLP-1R的激活型抗體，結構如下：

       常規(guī)的GLP-1通過激活GLP-1R，調控其下游信號通路，提高胰島β細胞的胰島素分泌水平，從而控制血糖。但高劑量的GLP-1會造成明顯的毒副作用，因為GLP-1R作為GPCR，其下游的信號通路較多，且各信號通路的激活效果與受體-配體的結合方式直接相關（即信號調控的偏向性有所不同），GLP-1會開啟與調節(jié)胰島素分泌無關的信號通路，從而產(chǎn)生毒副作用。

       而Glutazumab是由靶向GLP-1受體的人源化抗體與GLP-1片段融合而成，該分子利用其抗體部分的精確定位作用，實現(xiàn)GLP-1片段與受體GLP-1R以特定的方式（特定的結構域、特定的角度等）結合，從而對GLP-1R下游信號通路的激活方式進行人為選擇和調節(jié)。這樣的設計理論上有助于控制GLP-1用藥后的副作用。因此，與GLP-1類的藥物（如度拉魯肽、索瑪魯肽等）相比，Glutazumab理論上有更好的安全性，這有助于該藥物在劑量上有更寬的選擇范圍。

       體外實驗證明Glutazumab的效果好于度拉魯肽，食蟹猴上的實驗證明Glutazumab的安全性也好于度拉魯肽；一期臨床數(shù)據(jù)顯示Glutazumab的藥代性能和安全性數(shù)據(jù)均好于度拉魯肽的歷史數(shù)據(jù)。目前，公司為Glutazumab所選的二型糖尿病和肥胖癥這兩個適應癥均在做二期臨床研究，二個項目編號分別為GMA102和GMA105。

       目前，二型糖尿病領域競爭非常激烈。胰島素經(jīng)過多年的改進已實現(xiàn)長效化，而改進版的艾塞那肽、度拉魯肽以及索瑪魯肽也將GLP-1類藥物帶入長效時代。目前索瑪魯肽的勢頭最盛，該藥物在與艾塞那肽和度拉魯肽的頭碰頭試驗中顯示出了更好的降糖效果和減輕體重的效果，另外，它的心血管獲益效果也得到了證明。因此，希望Glutazumab能體現(xiàn)自己在安全性和降糖、減重這幾個主要的方面顯示出自己的優(yōu)勢，達到預期的高度，為患者提供一個更好的治療選擇。

       GMA301

       肺動脈高壓是指肺動脈壓力超過一定閾值的病理狀態(tài)，它可以是獨立的疾病，也可以是并發(fā)癥或綜合征。肺動脈高壓可導致右心衰竭。按照WHO對罕見病的定義，肺動脈高壓屬于罕見病，但從國內人群的健康狀況結合肺動脈高壓的發(fā)病原因（慢性肺部疾病、心力衰竭、血栓等）來看，肺動脈高壓在我國的患病率并不低。

       GMA301是全世界首個靶向內皮素受體ETaR的單克隆抗體藥物。GMA301與ETaR的結合，降低內皮素導致的血管壓力增加，從而緩解肺動脈壓力過高的癥狀。相比于同靶點的小分子藥物，抗體的靶向性更好，藥物作用時間更長，并且可以避免小分子藥物導致的肝**。GMA301已獲得美國的孤兒藥資格認證，目前正在澳洲開展一期臨床研究。

       治療肺動脈高壓的小分子藥物的研發(fā)頗為不順，成功率不高，究其原因，主要還是小分子藥物的選擇性較差，毒副作用較大，作為抗體藥物的GMA301，能夠很好地解決這方面的問題，并能夠體現(xiàn)出明顯的治療效果。

       除了這兩個藥物之外，公司還有數(shù)個靶向GPCR的抗體和Bibody藥物處在早期發(fā)現(xiàn)和臨床前研究的階段，可見公司的研發(fā)管線在未來會有很好的延續(xù)性。

       小編總結

       鴻運華寧作為在本土創(chuàng)立的生物制藥企業(yè)，沒有扎堆研發(fā)靶向免疫檢查點等熱門靶點的抗體，而是堅持將針對GPCR家族的抗體開發(fā)作為公司的重心，并且開發(fā)了相關的前沿技術，走出了一條研發(fā)領域和研發(fā)技術均體現(xiàn)出差異化的研發(fā)之路。同時，公司的研發(fā)布局也增強了全球工業(yè)界在靶向GPCR的抗體開發(fā)方面的能力，很好地推動了整個領域的發(fā)展和進步。相信針對GPCR的抗體新藥在相關疾病的治療方面將會發(fā)揮越來越重要的作用，以造福全球的患者。

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