截至2019年底，FDA累计批准了87款抗体药物，2019年前三季度合计销售额达1040亿美元。高亲和力通常是抗体药物筛选的重要目标之一。然而近年来的研究发现，一些特定情况下高亲和力抗体并非理想选择，反而可能带来安全性问题或者药效下降。
CD28是重要的共刺激性信号，但超级激动剂抗体在临床应用中有很强的毒性。新一代的CD28抗体不在追求超强亲和力或者激动剂效应，而是关注肿瘤微环境中特异性的激活T细胞，如Five Prime的FPT155、Alpine Immune的ALPN-202等。赛诺菲构建CD3/CD38/CD28三特异性抗体，CD28与CD3更高效的激活T细胞，杀伤CD38阳性肿瘤细胞。再生元则开发弱亲和力、毒性低的CD28/TSA共刺激双抗协同CD3/TSA双抗，增强疗效。
此外，CTLA-4、4-1BB、CD47等靶点均有同样问题，正常组织也有少量表达，单纯追求高亲和力的抗体往往具有较强的毒性。昂科免疫通过pH敏感性结合靶抗原的CTLA-4抗体解决毒性问题，宜明昂科开发特异结合肿瘤而不结合红细胞的SIRPα融合蛋白，以及CD20介导更倾向于结合肿瘤组织CD47的CD20/CD47双抗。中外制药也通过共刺激4-1BB/CTSA双抗协同CD3/TSA双抗来发挥作用。
上述CTLA-4、CD28等更多是因为正常组织的表达，为避免on target off tumor的毒性而进行的亲和力优化。阿斯利康、罗氏、Genmab等跨国药企则发现亲和力直接影响抗体本身的ADCC、CDC活性。
MedImmune的科学家发现，降低亲和力反而使抗体的ADCC活性明显增强。通过点突变改造CD4抗体Ibalizumab（中裕新药）、EGFR抗体GA201、不同亲和力的HER2抗体，结合常数基本保持不变，但解离速率明显加快。结果，低亲和力的抗体比原抗体表现出更强的ADCC活性。下图A表示CD4抗体Ibalizumab及其突变体与CD47+ T细胞的结合，B、C分别为KC1333 NK细胞、NK92/NFAT细胞测定的ADCC活性，D、E分别为CDC活性和ADCP活性。突变体低亲和力的抗体ADCC活性明显增强，CDC活性、ADCP活性也有类似反向相关性。EGFR抗体、HER2抗体有类似效应。
MedImmune科学家给出的解释是，亲和力过低则不能有效结合抗原。亲和力过高则抗体主要以二价形式结合抗原，即每个抗体的2个Fab都结合到抗原。中等亲和力的抗体，尤其是解离速率快的情况下，抗体更倾向于以单价形式结合到抗原，局部更容易形成抗体聚集的情况，ADCC、CDC活性均明显增强。
为了验证这一设想，MedImmune的科学家通过双抗技术DuetMab构建单价的高亲和力抗体。即一侧Fab保留原高亲和力抗体，另一侧则改为不结合抗原的NMGC，也就是双抗中一个是无效抗体。这样构建的抗体就是单价结合抗原的高亲和力抗体。
结果发现，亲和力不变的单价抗体DuetMab CD47 WT/NMGC与CD4原抗体相比，ADCC活性明显增强。证明ADCC活性并非直接由亲和力决定，而是由抗体抗原的结合形式决定，即单价结合导致强ADCC活性，双价结合导致弱ADCC活性。
2019年12月12日，阿斯利康的科学家在mAbs发表文章，进一步研究了CDC的影响因素，发现有类似的规律。以EGFR、HER2抗体为例，同样经过点突变得到低亲和力抗体，而CDC显著增强。
下图中abc突变后对EGFR细胞的结合不变，但def中低亲和力的CDC活性均明显增强。
同样的，阿斯利康用高亲和力的DuetMab单价抗体证明了，CDC活性的增强取决于单价结合形式，而非亲和力本身。
近年来高亲和力抗体却没有强抗肿瘤活性的例子已经比较多，但对于ADCC、CDC、ADCP活性的影响，更多停留在Fc序列本身。以阿斯利康/MedImmune为代表的科学奖，将ADCC、CDC活性机制的认识更深一步，即抗体抗原结合形式直接影响到ADCC、CDC、ADCP活性。Fc不能完全决定ADCC、CDC、ADCP活性，抗体抗原的结合形式同样重要。
在此之前，对于ADCC的改造多在于Fc的序列突变或者糖基化改造（岩藻糖敲除），对于CDC的改造如Genmab六聚体IgG和IgM Bioscience的IgM亚型、再生元的C1q抗体/TSA双抗，这些工程化改造都停留在Fc层面。
阿斯利康的研究其实也有先导，罗氏CD20抗体利妥昔单抗的CDC活性超强，其机制研究比较深入，特异的表位导致结合后容易形成交联，形成局部抗原高密度脂阀，更容易激活补体途径。
强生CD38抗体Darzalex筛选过程中，42个不同表位抗体，仅Darzalex具有强CDC活性。这些研究已经表明，抗原的密度、抗体的亲和力，导致局部的抗体抗原复合物交联形式和密度不同，直接影响CDC活性。阿斯利康的贡献在于巧妙利用DuetMab双抗技术构建单价抗体，证明了ADCC、CDC活性取决于抗体抗原的结合形式即抗原的密度。这些发现将Fc effector效应单纯关注Fc本身，上升到同时关注Fab与靶抗原的相互作用，对于抗体药物作用机制有更深刻的认识，对于指导抗体药物研发具有重要意义。另外值得注意的是，阿斯利康这些蛋白工程学研究，很多都是由华人科学家完成的，希望国内生物技术公司在铺管线热潮的同时，也能更多踏实做研发，为行业添砖加瓦。
1. Regulation of antibody-mediated complement dependent cytotoxicity by modulating the intrinsic affinity and binding valency of IgG for target antigen（2019）2. Insights into the molecular basis of a bispecific antibody's target selectivity（2015）3. Improving target cell specificity using a novel monovalent bispecific IgG design(2015)4. Enhancement of Immune Effector Functions by Modulating IgG’s Intrinsic Affinity for Target Antigen（2016）5. A novel bispecific antibody platform to direct complement activity for efficient lysis of target cells（2019）6. CD38-Specific Biparatopic Heavy Chain Antibodies Display Potent Complement-Dependent Cytotoxicity Against Multiple Myeloma Cells(2018)7. Discovery, Development, and Mechanisms of Action of the Human CD38 Antibody Daratumumab(2018)8. Daratumumab, a Novel Therapeutic Human CD38 Monoclonal Antibody, Induces Killing of Multiple Myeloma and Other Hematological Tumors(2017)9. Epitope interactions of monoclonal antibodies targeting CD20 and their relationship to functional properties（2013）10. CD20 And CD37 Antibodies Synergize To Activate Complement By Fc-Mediated Clustering（2019）11. Effector mechanisms of anti-CD20 monoclonal antibodies in B-cell malignancies（2013）
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