眼部用抗體藥物的研究進(jìn)展

贠莎莎 姚雪靜 邢玲 胡園

全球眼部疾病患者有數(shù)百萬人,大多數(shù)患者會(huì)因?yàn)椴豢赡孓D(zhuǎn)的失明而導(dǎo)致生活質(zhì)量下降。預(yù)計(jì)到2050 年,患有眼部疾病的人數(shù)會(huì)激增至現(xiàn)有人數(shù)的一倍左右。據(jù)統(tǒng)計(jì),眼科用藥的市場(chǎng)高達(dá)數(shù)百億美元,近年來,人們對(duì)眼部疾病的發(fā)病機(jī)制和遺傳學(xué)的了解進(jìn)一步加深。眼科抗體類、多肽類生物制藥及新的藥物傳遞系統(tǒng)行業(yè)展現(xiàn)出了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。與眼科小分子類藥物相比,抗體類藥物有其高效、低毒及藥物間相互作用小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),但其也面臨著抗體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、降解,藥物的循環(huán)、分布等的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［1］。本研究總結(jié)眼用抗體類藥物的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì),為我國眼用抗體類藥物的發(fā)展提供參考。

1 眼部用藥背景

1.1 眼部疾病 常見的眼部疾病有玻璃體類、視網(wǎng)膜類、眼視光學(xué)類、視神經(jīng)病變等多種疾病,臨床試驗(yàn)常涉及的病種有黃斑變性、黃斑水腫、白內(nèi)障、青光眼、干眼癥、近視等［2］。發(fā)病原因可能是錯(cuò)誤的用眼習(xí)慣、年齡因素或遺傳因素等。

1.2 眼部給藥屏障 由于眼部特殊的構(gòu)造及其生理機(jī)能,使得眼部給藥屏障(主要是指血眼屏障)成為眼部用藥不可跨越的門檻。眼睛角膜、結(jié)膜、虹膜睫狀肌和視網(wǎng)膜均有屏障,阻礙藥物在眼部的遞送,直接或間接地降低眼部用藥的生物利用度［3］。藥物的理化特性和給藥方式也會(huì)影響藥物的滲透性和生物利用度。傳統(tǒng)滴眼液生物利用度較差,只有＜5%的藥物可以進(jìn)入眼睛內(nèi)部［4］。而針對(duì)眼球后段的藥物局部應(yīng)用具有較大的挑戰(zhàn)性,通常只能通過玻璃體腔注射,患者的順應(yīng)性較差。因此,藥物設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮眼部的解剖生理學(xué)屏障,結(jié)合藥物的分子設(shè)計(jì)及理化特性,選擇合適的藥物遞送方式。

1.3 眼部給藥劑型及給藥途徑 為實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定眼組織的治療、預(yù)防或緩解病痛,眼科制劑分為眼表灌注、眼內(nèi)注射、眼周給藥或與眼科設(shè)備一起使用等多種類型。眼科制劑的最新進(jìn)展使得醫(yī)生可以為目標(biāo)眼病選擇合適的劑型。先進(jìn)眼科給藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)給藥,減少給藥頻率,提高眼睛的生物利用度,改善或延長藥物在眼部停留時(shí)間具有挑戰(zhàn)性。目前,眼用制劑在眼部的停留時(shí)間從滴眼液的幾秒鐘到植入眼內(nèi)設(shè)備的數(shù)月不等。

眼表直接給藥的最大優(yōu)點(diǎn)是通透性好、藥物停留時(shí)間長、給藥簡單、給藥頻率低、毒性較低、角膜前損失小、刺激或視力模糊等副作用小,以及流變學(xué)性質(zhì)較合適等,眼表給藥的傳統(tǒng)劑型主要有滴眼液、眼用軟膏、眼用粉末、眼用混懸液、眼用乳劑、眼用凝膠［4］、眼用膜劑及治療用眼鏡等。然而,鑒于非侵入性給藥途徑的用藥弊端,目前研究人員正在探索其他幾種給藥途徑,如視網(wǎng)膜下、鞏膜內(nèi)、結(jié)膜下、Tenon下囊和脈絡(luò)膜上腔給藥［1］,通過定制的注射器或手術(shù)將制劑引入眼睛的前房和玻璃體腔,這就要求該制劑具有無菌、無熱源且與內(nèi)部眼組織相容性好的特點(diǎn)。

2 眼部用抗體藥物靶點(diǎn)

近年來,眼科用抗體類藥物發(fā)展迅速,新靶點(diǎn)、雙特異性抗體、納米抗體研發(fā)成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn),其中研究最多的靶點(diǎn)包括抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)類藥物［5］,抗腫瘤壞死因子-α(TNF-α)類藥物、胰高糖素樣肽-1(GLP-1)激動(dòng)劑、抗血管生成素-2(Ang-2)藥物及抗血小板衍生生長因子(PDGF)藥物等［1］。

2.1 抗VEGF 藥物 眼內(nèi)新生血管的形成是多種眼科疾病的病理基礎(chǔ)及臨床表現(xiàn),常見的疾病主要有視網(wǎng)膜靜脈阻塞、濕性年齡相關(guān)性黃斑變性、糖尿病黃斑水腫和糖尿病視網(wǎng)膜病變。VEGF 家族有7 個(gè)成員［分別是VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGFF 及胎盤生長因子(PIGF)］,有4 種亞型被認(rèn)為在人眼中發(fā)揮重要作用(VEGF-121、VEGF-165、VEGF-189 及VEGF-206)［6,7］,VEGF 參與血管生成依賴性疾病的發(fā)生和發(fā)展,參與不可逆視力喪失眼病中病理性新生血管的形成,抗VEGF 藥物可以阻斷VEGF與其受體結(jié)合,抑制VEGF 下游信號(hào)通路,成為治療新生血管性眼病的最熱研究方向［8］。臨床主要抗VEGF藥物包括VEGF 抗體、VEGF 納米抗體、VEGF trap、抗VEGF trap 及VEGF 受體融合蛋白等。根據(jù)臨床療效顯示,阿柏西普［VEGFR1 和VEGFR2 胞外域與人免疫球蛋白G(IgG)的Fc 段融合］的臨床表現(xiàn)明顯優(yōu)于雷珠單抗(抗VEGF 抗體)［9］,這可能與阿柏西普的作用靶點(diǎn)更多,可以與VEGF-A,VEGF-B和PIGF結(jié)合,而雷珠單抗只能特異地與VEGF-A 結(jié)合有關(guān),且單獨(dú)的抗VEGF 藥物在使用一段時(shí)間后均會(huì)出現(xiàn)一定程度的耐藥性,因此VEGF 與其他血管新生分子的多靶點(diǎn)共同調(diào)控藥物被寄予厚望。

2.2 抗TNF-α 藥物 TNF-α 是一種同源三聚體跨膜蛋白,參與視網(wǎng)膜新生血管形成,增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變和黃斑水腫的發(fā)病。TNF-α 阻斷劑如阿達(dá)木單抗可以與TNF-α 特異性結(jié)合,阻止其與TNF-α受體結(jié)合,從而起到治療視網(wǎng)膜變性和眼部炎癥的作用。接受抗TNF-α 藥物治療的免疫介導(dǎo)疾病患者的葡萄膜炎突發(fā)次數(shù)顯著降低［10,11］,且接受infliximab和adalimumab 治療的患者效果更加明顯。但也有報(bào)道認(rèn)為,TNF-α 抑制劑與炎癥性眼病的復(fù)發(fā)相關(guān),可能的作用機(jī)制與TNF-α 和干擾素水平之間的相互依賴關(guān)系,及干擾素增加在自身免疫性疾病發(fā)生中的作用相關(guān)。

2.3 GLP-1 激動(dòng)劑 GLP-1 主要是由腸道L 細(xì)胞所產(chǎn)生的激素,屬于腸促胰素,其受體GLP1R 在胰腺β細(xì)胞和腦中高表達(dá)。GLP-1 激動(dòng)劑與其受體GLP1R 結(jié)合,可以激活腺苷酸環(huán)化酶途徑,導(dǎo)致胰島素合成和釋放增加。有報(bào)道稱,GLP1R 在人和非酮癥糖尿病小鼠視網(wǎng)膜中表達(dá)量較高,臨床上使用美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的liraglutide 全身給藥進(jìn)行視網(wǎng)膜變性治療,可以看到細(xì)胞外谷氨酸水平顯著降低,促生存信號(hào)通路明顯增加［1］。局部給予天然的GLP-1 和其他GLP1R 激動(dòng)劑后也證明其具有神經(jīng)保護(hù)作用,這為視網(wǎng)膜神經(jīng)變性的預(yù)防和治療提供了新的思路。

2.4 抗Ang-2 藥物 Tie-2 是一種跨膜受體,選擇性地表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞上,而Ang-1、Ang-2 和Ang-4都是其分泌型的配體［12］,其中Ang-2 是Tie-2 去磷酸化的負(fù)向調(diào)控因子,降低Ang-2 活性可以增加生理性Tie-2 信號(hào),降低炎癥反應(yīng)和毛細(xì)血管滲漏。羅氏開發(fā)的faricimab 是一種雙特異性抗體,可以特異性結(jié)合VEGF-A 和Ang-2［13］,穩(wěn)定血管,減少炎癥和滲漏,改善視力,用于治療糖尿病性黃斑水腫、新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性及視網(wǎng)膜靜脈閉塞患者的視網(wǎng)膜不良預(yù)后,臨床試驗(yàn)表現(xiàn)出良好的安全性、無劑量限制毒性及較好的療效。

2.5 抗PDGF 藥物 PDGF 是由兩條多肽鏈通過二硫鍵連接形成的二聚體,可以刺激處于G0 或G1 期細(xì)胞進(jìn)入分裂期。PDGF 可促進(jìn)多種細(xì)胞和組織的增殖、遷移、存活［14］、分化和細(xì)胞外基質(zhì)沉積,是血管成熟所必需的。PDGF 及其受體在許多眼部新生血管疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用,如新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變和增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變［15-18］。PDGFs 和PDGFRs 也是涉及視網(wǎng)膜神經(jīng)元和血管細(xì)胞退化眼部疾病的重要參與者,如青光眼和視網(wǎng)膜色素變性。由于在許多致盲性眼病的發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵作用,PDGFs 和PDGFRs 已被認(rèn)為是治療眼病的重要靶分子。

隨著眼用抗體類藥物新靶點(diǎn)的不斷發(fā)現(xiàn),雙特異性抗體、多特異性抗體成為眼用抗體類藥物新的研究方向,雙特異性抗體可以在多結(jié)合位點(diǎn)和不同信號(hào)通路的參與下,提高療效,延長藥物半衰期,降低給藥頻次,降低耐藥性出現(xiàn)的幾率［19,20］。蛋白質(zhì)工程技術(shù)的不斷發(fā)展也為單抗、雙抗及多抗結(jié)構(gòu)類型的多樣化提供技術(shù)支持,為眼部疾病患者提供可選擇的、靈活的給藥方案。美國FDA 對(duì)Vabysmo 的批準(zhǔn)標(biāo)志著眼用雙特異性抗體類藥物的重大進(jìn)步。

3 眼部用抗體藥的新輸送系統(tǒng)

近年間,將藥物輸送到眼前端和眼后端的新型輸送系統(tǒng)的研發(fā)取得長足進(jìn)步,通過持續(xù)受控的藥物輸送系統(tǒng)減少給藥頻率、給藥劑量,減少副作用并改善眼部藥物停留時(shí)間,藥物滲透性和眼部生物利用度,提高藥物療效,并展示出較好的生物相容性。未來,改善和維持眼部健康,提高患者依從性的新型眼部輸送系統(tǒng)將在眼部疾病治療中得到廣泛應(yīng)用［21,22］。

可生物降解的聚合物微?；蛭⑶蚓哂薪到夂鬅o毒性副產(chǎn)物,可安全從眼睛中清除,最終可從體循環(huán)中清除的優(yōu)勢(shì)常被用于開發(fā)長期眼部輸送系統(tǒng)。開發(fā)過程中,需要考慮大分子在與聚合物材料相互作用時(shí)可能破壞其結(jié)構(gòu)及活性,且有可能會(huì)出現(xiàn)蛋白質(zhì)的降解和突然釋放的問題,藥物釋放的速率與微球的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、聚合物的分子量、包封率、表面電荷及孔隙率等密切相關(guān),目前,使用聚合物微球在眼組織中實(shí)現(xiàn)生物制劑的長期釋放超過1 周至數(shù)月還是非常具有挑戰(zhàn)性的。

可生物降解的聚合物納米顆?；蚣{米球主要包括脂質(zhì)納米粒、聚合物膠束、納米晶片等,它們可被用作靶向遞送蛋白質(zhì)、肽和小分子的載體,可通過包括局部、眼周、脈絡(luò)膜上或玻璃體內(nèi)等各種途徑給藥。用于包封疏水性和親水性藥物的殼納米顆粒的開發(fā),用于延長納米顆粒循環(huán)和增強(qiáng)組織滲透的聚乙二醇(PEG)化修飾和在生物相容性凝膠中納米顆粒的輸送是未來控制生物治療藥物長期輸送的研究策略方向之一。其中納米顆粒介導(dǎo)的天然抗血管生成因子和通路調(diào)節(jié)因子的表達(dá)為新生血管性疾病提供了巨大的治療潛力；利用膠束作為納米級(jí)微泡前體,其在加熱或超聲輻照下可轉(zhuǎn)化為微泡,可以獲得較大的眼部遞送范圍。

生物可降解的植入物由于粒徑較大,表面積與體積比率較小,因此載藥量較高,可延長藥物緩釋時(shí)間,降低突然釋放和初始釋放,能夠維持幾天至數(shù)月的釋放。但由于其需要通過小手術(shù)將器械引入玻璃體或鞏膜上,導(dǎo)致其費(fèi)用較高,且穩(wěn)定性和釋放速率問題仍需解決。相比之下,不可生物降解植入物由核心藥物儲(chǔ)庫和半滲透膜組成,允許藥物釋放長達(dá)數(shù)月至數(shù)年之久,待藥物儲(chǔ)庫耗竭,需要移除或重新填充不可降解的植入物。不可生物降解植入物的缺點(diǎn)是尺寸較大、需手術(shù),易產(chǎn)生如視網(wǎng)膜脫離等并發(fā)癥。目前,涉及合理、尺寸較小、微創(chuàng)手術(shù),且能夠維持生物藥穩(wěn)定性和緩釋的植入物將會(huì)是一種具有吸引力的生物藥輸送系統(tǒng)。

細(xì)胞穿透肽體內(nèi)外試驗(yàn)均顯示出,可將附著的分子通過細(xì)胞膜移位至細(xì)胞中的巨大潛力,細(xì)胞穿透肽偶聯(lián)的納米載體在靜電作用下可被能量依賴型內(nèi)吞作用攝取,增強(qiáng)藥物向眼組織的輸送?；诩?xì)胞的藥物輸送系統(tǒng)開辟了將個(gè)體細(xì)胞用于治療目的的嶄新視角,將基因修飾的細(xì)胞包埋在半透膜內(nèi)以將其與宿主分離,基因工程細(xì)胞可以連續(xù)生產(chǎn)治療性蛋白,半透膜允許除細(xì)胞以外的營養(yǎng)物質(zhì)傳入,同時(shí)提供植入物中治療性蛋白的持續(xù)釋放,可以更好地控制藥物釋放速率。

行業(yè)內(nèi)在研的還有更多的新型眼部給藥方式和藥物輸送系統(tǒng),但許多需求仍未得到滿足,開發(fā)用于生物制藥的輸送系統(tǒng)仍面臨著較大的挑戰(zhàn)。

綜上所述,隨著生物技術(shù)水平的不斷突破,眼部用抗體類藥物在靶點(diǎn)的開發(fā)及應(yīng)用、信號(hào)通路的研究方面取得了較大的進(jìn)展,不斷探索單克隆抗體、雙特異性抗體及納米抗體等新的研究方向。為克服眼部給藥屏障,生物制藥新制劑和新的給藥系統(tǒng)發(fā)展迅猛,這些先進(jìn)的技術(shù)可以減少給藥頻次,減少藥物副作用,提高藥物在眼部的滯留時(shí)間,提高藥物的滲透性和生物利用度［23-25］,為未來患者的治療帶來更多機(jī)會(huì)和可能。眼部用抗體藥物在未來預(yù)計(jì)會(huì)得到更好的發(fā)展,具有更廣泛的應(yīng)用前景。