免疫原性預測到底靠譜不？

　　從諾和諾德的長效重組FactorVII的III期臨床被叫停，到輝瑞宣布終止PCSK9單抗bococizumab的6個III期臨床試驗，免疫原性問題已經(jīng)成為了生物制藥中的“深水炸彈”。小編之前文章已介紹過免疫原性的產(chǎn)生原因與檢測方法（戲說抗體和蛋白藥物的免疫原性），今天就主要介紹一下臨床前免疫原性的預測。

　　免疫原性預測

　　免疫原性問題在最初的序列設計時就應該考慮，雖然目前還沒有針對這方面的標準或建議，但是計算機T細胞表位的預測以及體外的T細胞激活實驗幾乎成了免疫原性預測的“金標準”。

　　T表位預測  對于高親和力的ADA的產(chǎn)生，必要的一步就是治療蛋白上T細胞表位通過APCs上的MHC II類分子提呈給CD4+ T細胞，從而促進細胞因子的釋放與B細胞產(chǎn)生抗體。因此治療性蛋白上的T細胞表位對于免疫原性有一定影響。人MHC II分子是由HLA-DR, HLA-DP,HLA-DQ等基因編碼的α/β異源二聚體，這些基因有著非常多的等位基因。一般認為HLA-DP和HLA-DQ與過敏原引起的T細胞反應以及ADA的形成關系不大，因此主要是HLA-DR在ADA的形成中發(fā)揮作用。T細胞表位依賴于線性肽段，長度在15-20個氨基酸，各種算法被開發(fā)出用于預測肽段與MHC II分子（主要是HLA-DR）的結合，見下圖。

　　T細胞表位預測工具

　　MAPPs assay（MHC-associated peptide proteomics）由于T細胞表位預測的是肽段與MHC復合物的結合能力，而不能夠顯示出蛋白藥在體內(nèi)被水解和提呈的情況，因此需要MAPPs實驗進一步驗證。具體實驗步驟見圖，簡單來說，從健康人PBMC中分離得到CD14+單核細胞，經(jīng)分化形成未成熟的DCs，再加入測試樣品刺激后形成成熟的DCs，然后用偶聯(lián)抗HLA-DR抗體的磁珠去捕獲被HLA-DR提呈的肽段，最后經(jīng)HPLC/MS鑒定。

　　MAPPs實驗流程

　　T cell activation assay  盡管MAPPs鑒定出了所有潛在的T細胞表位，但是由于免疫顯性現(xiàn)象的存在，并不是每一個T細胞表位都能有效的引起T細胞反應。T細胞激活實驗能用來檢測受試樣品最終激活T細胞的能力。簡單來說，DC細胞和CD4+ T細胞分別從正常志愿者的PBMC中分離出來，在體外培養(yǎng)（即DC：CD4 Assay），也可以直接使用PBMCs（即Whole PBMC Assay）。加入受試樣品后，DC細胞能夠提呈T細胞表位從而激活CD4+ T細胞。T細胞的激活可以通過多種方式來定量檢測，例如通過3H-胸苷的組裝來測定T細胞增殖，或者通過enzyme linked immunospot (ELISpot) 實驗來檢測IL-2的分泌。此外，最近通過流式技術分析T細胞上CD25的表達量也被用來檢測T細胞的激活。這兩種方法中，Whole PBMC Assay更靈敏，但是受試藥品可能干擾T細胞的激活，而在DC：CD4 Assay中，DC與T細胞的比例并不是正常生理狀態(tài)，因此會有更高的背景值。

　　DC: CD4 T細胞激活實驗流程

　　因為人體內(nèi)的免疫反應過于復雜，從預測的T細胞表位到體外的T細胞激活就存在著很大差異。在了解了免疫原性預測的方法之后，不禁會有個想法，免疫原性預測到底靠譜不？預測結果與實際臨床的免疫原性發(fā)生率有相關性么？

　　Secukinumab的免疫原性預測

　　為此，諾華的科學家們研究了Secukinumab與其他一些用于自身免疫疾病的抗體，對比了它們的免疫原性預測結果與實際臨床免疫原性發(fā)生率。

　　幾種單抗的ADA發(fā)生率

　　他們通過MAPPs實驗發(fā)現(xiàn)了在Secukinumab和Ustekinumab中存在著更少的潛在CD4+ T細胞表位。

　　各抗體相對于adalimumab的MAPPs Cluster

　　同時在T細胞激活實驗中，Secukinumab和Ustekinumab也表現(xiàn)出了更低的T細胞激活響應率。這些結果都顯示了免疫原性預測結果與臨床免疫原性發(fā)生率有相關性。

　　各抗體的T細胞激活響應率

　　Vatreptacogalfa的免疫原性預測

　　諾和諾德也在前不久也對他們的長效重組FactorVII，Vatreptacog alfa進行了免疫原性預測。Vatreptacog alfa與天然FactorVII相比，只發(fā)生了三個氨基酸替換，V158D,E296V以及M298Q。在臨床III期實驗中，8/72(11%)的患者出現(xiàn)了ADA，且4人ADA能與內(nèi)源的FactorVII結合。通過結合實驗以及計算機預測，發(fā)現(xiàn)含有E296V和M298Q的肽段與HLA-DR的親和力比V158D高的多，且高親和力是對于某些特定的HLA-DR分子而非所有的。

　　含有突變的肽段與HLA-DR分子的結合能力

　　接下來的MAPPs實驗也證實了這一點，兩次實驗12/17(70%)和4/12(30%)的人中出現(xiàn)了含E296V與M298Q的肽段，而沒有出現(xiàn)V158D肽段，并且這些人的HLA-DR分型與之前預測的高親和力HLA-DR分型吻合。在T細胞激活實驗中，含E296V或/與M298Q的肽段都能有效的激活T細胞，而V158D不能。這些結果都表明了E296V與M298Q可能是引起Vatreptacog alfa ADA的主要原因。此外，臨床實驗中的7個ADA陽性病人與18個ADA陰性病人進行了HLA的分型檢測，發(fā)現(xiàn)7個ADA陽性病人的HLA-DR分型都與含E296V與M298Q的肽段有較強的親和力，而在18個ADA陰性病人中，只有8個（44%）病人含有強親和力的HLA-DR分型。雖然統(tǒng)計數(shù)目較少，也從一定程度上說明了強的T細胞表位可能與ADA的發(fā)生率存在聯(lián)系。

　　含有不同突變肽段的T細胞激活響應率

　　但是值得注意的是，人體中免疫反應遠比T細胞激活復雜，臨床前免疫原性預測結果和臨床試驗ADA的發(fā)生率并不是線性相關的。除去分子序列，治療性蛋白的CMC，制劑，病人的狀態(tài)，給藥方式等都會給免疫原性造成影響。還有各抗體的臨床ADA發(fā)生率，由于測量方法的不同，取樣時間的不同，不具備可比性。對于實驗本身，比如T細胞激活的響應率都很低，因此實驗結果可能會存在較大的變異性。而且T細胞的激活是與HLA-DR的分型密切相關的，因此需要實驗樣本盡可能多，符合人口的分布。最后免疫原性預測只能用于評價相對的免疫原性高低，如上面secukinumab的例子，在MAPPs和T細胞激活實驗中，adalimumab和infliximab的結果就是相反的，但是和secukinumab和ustekinumab相比，大趨勢還是存在的。因此能利用免疫原性預測幫我們篩選掉高ADA風險的分子就非常有意義。

　　此外，之前的報道發(fā)現(xiàn)Vatreptacog alfa中任意一個單突變都不能夠像Vatreptacog alfa本身一樣競爭其與ADA的結合，說明V158D,E296V以及M298Q三個突變對于ADA的生成都有貢獻。這也暗示了除了T細胞表位，B細胞表位在可能ADA發(fā)生過程中也起到作用。由于B細胞表位主要依賴于構象結構，單獨的B細胞表位不足以引起B(yǎng)細胞的激活，因此很難通過B細胞表位來預測免疫原性。同時與傳統(tǒng)的老鼠或猴子模型相比，HLA轉基因或者人免疫系統(tǒng)移植的老鼠可能在免疫原性預測上更有潛力，但是如何保證HLA的多樣性與降低成本仍然是難題。希望在將來這些方法能夠有所突破。

　　單獨V158D, E296V, M198Q突變的FVIIa不能夠完全競爭Vatreptacogalfa與ADA的結合

　　總的來說，現(xiàn)階段精確預測臨床免疫原性發(fā)生率是不可能實現(xiàn)的，但是臨床前免疫原性預測（T/B表位預測以及體外T細胞實驗）與臨床免疫原性發(fā)生率表現(xiàn)出的近似相關性，能夠幫助我們減少高免疫原性帶來的風險，盡量避免這顆“深水炸彈”。希望能夠盡早開發(fā)出更精確的方法，也希望人們引起重視，畢竟三期臨床失敗，不管對于藥企、接受臨床試驗的志愿者還是急切盼望新藥的病人，都是不能承受之重。