在生物制劑的鼎盛時(shí)期，作為免疫球蛋白的「明星」，IgG 早已遠(yuǎn)近聞名，但很多業(yè)界學(xué)者并不知曉它與單抗制劑穩(wěn)定性的深層關(guān)系。本篇內(nèi)容將為大家介紹 IgG 與單抗制劑穩(wěn)定性的關(guān)系，以及它帶來(lái)的啟示。

穩(wěn)定性

單抗類(lèi)生物制劑生產(chǎn)和貯藏的挑戰(zhàn)

單抗的生產(chǎn)和貯藏的挑戰(zhàn)，主要來(lái)自制劑的理化穩(wěn)定性。物理學(xué)不穩(wěn)定性的嚴(yán)重后果是蛋白質(zhì)聚集，這不僅影響療效，還可能產(chǎn)生不良反應(yīng)如免疫原性。

臨床應(yīng)用中，為方便患者自行用藥，許多單抗被開(kāi)發(fā)為皮下或肌肉注射劑型，濃度很高（＞100 mg/ml），蛋白質(zhì)聚集的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)升高¹。

有研究表明^2,3，IgG 亞類(lèi)與單抗制劑的穩(wěn)定性有關(guān)，可能潛在影響制劑的療效和不良反應(yīng)特征。那么，IgG 能否成為改善單抗制劑穩(wěn)定性的希望？

IgG 的結(jié)構(gòu)：經(jīng)典「Y」字形⁴

免疫球蛋白為四聚體分子，由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過(guò)鏈間二硫鍵連接組成。自然折疊后即形成了眾所周知的「Y」字形結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖 1⁵）。

按照重鏈恒定區(qū)的氨基酸組成和排列順序不同，免疫球蛋白分為 5 類(lèi)：IgG、IgA、IgM、IgD 和 IgE。其中，IgG 在循環(huán)中的含量最高，大多數(shù)單抗類(lèi)生物制劑的成分為免疫球蛋白 G(Immunoglobulin G, IgG)。

圖 1. IgG 分子的「Y」字形結(jié)構(gòu)模式圖：IgG 分子由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈借助二硫鍵連接而成，V_H 和 V_L分別代表重鏈和輕鏈的可變區(qū)，位于分子的氨基端；C_H和 C_L分別代表重鏈和輕鏈的恒定區(qū)，位于分子的羧基端；在 C_H1 與 C_H2 之間為富含脯氨酸的鉸鏈區(qū)

IgG 由兩個(gè)片段構(gòu)成^4,6：

? 抗原結(jié)合片段（Fragment of antigen binding, Fab）：恒定域（C_H1 和 C_L）+可變域（V_H 和 V_L），可變區(qū)決定了抗原特異性；

? 可結(jié)晶段（Fragment crystalliazble, Fc）：由重鏈的 C_H2+C_H3 形成，F(xiàn)c 段具有效應(yīng)器功能，能夠活化補(bǔ)體系統(tǒng)和結(jié)合 Fc 受體。

根據(jù)重鏈恒定區(qū)的差異，IgG 分為 4 個(gè)亞類(lèi)：IgG1、IgG2、IgG3 和 IgG4。

近二十年來(lái)，以單克隆抗體（單抗）為主的生物制劑不斷涌現(xiàn)，并廣泛地用于治療包括銀屑病、腫瘤、炎癥和骨病等不同類(lèi)型疾病。其中，IgG1 抗體亞類(lèi)在臨床上應(yīng)用最廣泛。

亞類(lèi)轉(zhuǎn)換，可能改善單抗制劑穩(wěn)定性

來(lái)自 IgG1 的啟示

蛋白質(zhì)的理化特性和聚集行為不僅與溶液條件如 pH 值和離子強(qiáng)度有關(guān)，還受蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)以及折疊后形成的高級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。

為此，Neergaard 等²研究了在高濃度條件下（150 mg/ml），單抗 B72.3 的 IgG1 和 IgG4 亞類(lèi)的理化穩(wěn)定性，包括測(cè)量蛋白質(zhì)聚集物形成、結(jié)構(gòu)完整性、熱穩(wěn)定性、膠體相互作用、破碎和脫羧胺作用。發(fā)現(xiàn)兩種亞類(lèi)在低 pH 值下均更易聚集，且 IgG1 的構(gòu)象穩(wěn)定性高于 IgG4。

另一項(xiàng)由 Tian 等¹ 采用傳統(tǒng)生物物理技術(shù)，評(píng)價(jià)和比較了可變區(qū)相同的人源化 IgG1、IgG2 和 IgG4 分子的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和膠體穩(wěn)定性，再采用 SAXS 數(shù)據(jù)對(duì) 3 種 IgG 亞型的結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行敏感檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3 種 IgG 亞型在低濃度和中等濃度下的分子間排斥力存在差異，IgG2 和 IgG4 在低 pH 值下迅速形成二聚體，而 IgG1 的穩(wěn)定性較高。

以上研究提示我們，單抗的穩(wěn)定性不僅與溶液條件有關(guān)，還與重鏈恒定區(qū)的 IgG 框架有關(guān)，且不同亞型中，IgG1 的構(gòu)象穩(wěn)定性相對(duì)較高。

小結(jié)

生物治療的涌現(xiàn)為臨床診療帶來(lái)質(zhì)的飛躍，但生物制劑穩(wěn)定性不佳嚴(yán)重影響了臨床療效。已有研究表明 ^3,4，IgG 與單抗制劑的穩(wěn)定性有關(guān)，且 IgG 不同亞型的穩(wěn)定性有所不同。這提示我們，亞類(lèi)轉(zhuǎn)換可能改變聚集傾向、聚集途徑和理化穩(wěn)定性，在調(diào)整 pH 值或添加輔料無(wú)法充分改進(jìn)穩(wěn)定性時(shí)，亞類(lèi)轉(zhuǎn)換也許可作為改進(jìn)生物制劑總體穩(wěn)定性的替代方法。

參考文獻(xiàn)：

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https://bioprocessintl.com/wp-content/uploads/2017/12/15-11-Chamow-F1new.jpg（圖 1 的來(lái)源）
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