新药研发 | Biacore助力HER2靶向药物研究

一种受体酪氨酸激酶，在多个癌种当中高度表达，其中包括乳腺癌、胃癌、胃食管交界腺癌等。HER2靶向药物如Herceptin (trastuzumab，曲妥珠单抗) 、Kadcyla (Ado-trastuzumab emtansine，恩美曲妥珠单抗) 及Enhertu (fam-trastuzumab deruxtecan，德曲妥珠单抗) 已获得FDA批准用于治疗乳腺癌，但这些药物仍然面临获得性耐药性及严重不良反应的问题，因此，在新药开发上还是存在比较大的需求：

• 比如，改良现有靶向药药效的增敏剂的开发、药效更好、安全性更好的新药开发等等
• 另外，目前只有乳腺癌和胃/胃食管交界处癌症的抗HER2治疗获得批准，是否能应用在其他癌症的治疗的新靶向药物开发，也是一个HER2靶向药物开发新方向

本文将通过四个文献案例，和大家分享Biacore在助力HER2靶向药物研究上的进展。

2021年3月，兰州大学第二医院焦作义团队在Nature Communications上发表题为“Hyperactivation of HER2-SHCBP1-PLK1 axis promotes tumor cell mitosis and impairs trastuzumab sensitivity to gastric cancer”的研究论文，该课题组发现了HER2下游存在一条新的信号通路HER2/SHC1/SHCBP1/PLK1。

基于对SHCBP1信号通路的研究，该研究开展了对SHCBP1–PLK1复合体抑制剂的筛选。课题组利用Biacore技术实验筛选40个小分子化合物，最终确定了与PLK1的亲和力为4.67 × 10−7M的小分子茶黄素-3, 3’-双没食子酸 (TFBG) 。TFBG对SHCBP1–PLK1互作的抑制也通过后续的Co-IP和细胞FERT实验得到了验证。

Biacore具有预设好的Screen方法模块，可以轻松筛选出结合最强的小分子药物，对于增敏剂的前期发现起了不可替代的作用，增敏剂可显著增敏曲妥珠单抗治疗胃癌的疗效，为解决其耐药性提供了新思路。

2023年3月，Nature Communications上发表题为“An anti-HER2 biparatopic antibody that induces unique HER2 clustering and complement-dependent cytotoxicity”的研究论文，该文献介绍了一种新型的HER2 IgG1特异性双抗—泽尼达妥单抗 (zanidatamab) ，以多种作用机制，对多种移植瘤模型及体外高表达HER2肿瘤细胞表现出优越抗肿瘤活性及强效的杀伤效果。

泽尼达妥单抗结构很简单，由单链可变片段scFv及Fab片段分别结合在两条重链上，scFv结合于HER2 ECD4，Fab结合于HER2 ECD2。利用Biacore技术测定原始ScFv及Fab分别与HER2 ECD结合的KD为1 nM和15 nM，通过对低亲和力的Fab进行改造并筛选，鉴定出了一种热稳定性好，亲和力提高了8.8倍的单臂Fab，纳入最终的泽尼达妥抗体，其亲和力为0.74 nM（表1）。

课题组设计了巧妙的实验，利用Biacore去解析HER2与泽尼达妥单抗、泽尼达妥单抗前体以及曲妥珠单抗的结合模式。实验使用CM5芯片固定了羊抗人多抗，再利用多抗捕获三种抗体，同时，课题组设置了不同的捕获量 (15~400 RU) ，用于了解在不同浓度下的抗体与HER2的结合方式是否有改变。结果发现与曲妥珠单抗不同，泽尼达妥单抗及前体解离速率Kd会随着抗体浓度增加。

由Biacore实验，课题组揭示了泽尼达妥单抗在不同浓度下的结合方式，在低抗体浓度下，泽尼达妥单抗与HER2 ECD1:1顺式结合，而在高抗体浓度下，HER2 ECD可以通过ECD2和ECD4被两个分子的泽尼达妥单抗交联（图5）。

在本研究中，课题组不仅利用Biacore技术改造了泽尼达单抗，使其提高了结合能力，还开展了深入的研究，研究利用捕获法从分子层面解析了泽尼达单抗与HER2的结合模型，确定了在不同抗体浓度下顺式及反式的结合模型。

2020年6月，复宏汉霖在BioDrugs上发表了HLX02（汉曲优）与EU-Herceptin及CN-Herceptin进行生物相似性的研究结果。研究结果显示：HLX02表现出与赫赛汀高度相似的药代动力学特征、安全性、耐受性和免疫原性。同年8月，HLX02作为第一个被接受的曲妥珠单抗生物类似药，由国家药品监督管理局 (NMPA) 批准上市。

其中，药代动力学的研究主要通过Biacore技术实现，研究通过一系列实验，精准测定出三种药物的亲和力数据，结果发现HLX02与EU-Herceptin及CN-Herceptin亲和力相当。Biacore以高通量、高灵敏度的特点，已经成为生物类似药研发中不可或缺的工具。

乐普生物报告了一款新型抗体偶联药物 (ADC) ——MRG002，MRG002由糖型优化的曲妥珠单抗通过可酶切vc链接子与小分子毒素MMAE偶联而成，由于其抗体成分MAB802（曲妥珠单抗的岩藻糖化提高型抗体）与HER2蛋白的亲和能力更强，并具有较低的ADCC活性，所以与曲妥珠单抗相比，MRG002在维持足够增强的抗肿瘤疗效的同时，提高安全性和患者耐受性。

这份临床前研究给出了MRG002与HER2结合亲和力，Biacore结果显示，MRG002与HER2-hFc的亲和力，达到了MAB802和Herceptin的sub-nM级别。

在本研究中，实验人员利用Biacore进行了药物亲和力比较，然而Biacore的应用不仅限于此，在ADC药物开发领域，Biacore以高灵敏、高数据质量的特性广泛应用在ADC药物的研发、生产与上市申报。

Biacore作为互作领域的“金标准”，在HER2靶向药物开发发挥了不可忽视的作用，从药物开发的亲和力筛选到药物结合方式的验证，以及对药物药代动力学、药效学和毒理学特性评估，Biacore都始终能够提供给您高质量的数据。