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近日，Ambrx Biopharma向美國SEC遞交了招股書，準備在美國紐交所上市。Ambrx曾在2014年向美國納斯達克遞交過上市申請，由于估值過低，Ambrx撤銷了IPO程序，并接受由復星醫(yī)藥領投，與厚樸投資、光大控股醫(yī)療健康基金以及藥明康德組成聯(lián)盟的共同收購，此后Ambrx調(diào)整了團隊配置和業(yè)務戰(zhàn)略方向，公司經(jīng)營管理層由華人擔任，研究方向聚焦在癌癥領域。

Ambrx對于大家并不陌生，主要通過遺傳密碼擴增平臺開發(fā)蛋白質(zhì)療法，包括抗體藥物偶聯(lián)、免疫調(diào)節(jié)蛋白、雙特異性抗體及其它治療性蛋白藥物，曾與浙江醫(yī)藥、百濟神州、中國生物制藥都建立過項目開發(fā)合作。Ambrx與浙江醫(yī)藥合作的抗體偶聯(lián)藥物ARX788在美國進入FDA的快速通道，在中國則于5月25日被CDE正式授予突破性治療藥物。今年初的1月13日，中國生物制藥也宣布與Ambrx簽訂合作協(xié)議，基于后者獨特的非天然氨基酸摻入技術平臺開發(fā)兩款創(chuàng)新生物藥。

作為抗體偶聯(lián)技術的一種，基于非天然氨基酸（non-natural amino acid, nnAA）的抗體偶聯(lián)技術也有其他一些進展，比如Sutro開發(fā)的代表性雙靶點（EGFR/MUC1）特異性抗體偶聯(lián)藥物M1231也公示了臨床信息，說明nnAA偶聯(lián)技術也在持續(xù)突破。

非天然氨基酸的抗體偶聯(lián)技術，與其他定點偶聯(lián)技術一樣，本質(zhì)上也是在解決隨機偶聯(lián)技術所造成的產(chǎn)品批間不均一、穩(wěn)定性差、潛在毒性等各種問題。非天然氨基酸的抗體偶聯(lián)技術最復雜、最主要的工作是在抗體的制備階段，即如何在抗體中插入非天然的氨基酸。非天然，顧名思義，便是在動植物體內(nèi)不存在的氨基酸；因此，如何編碼、轉(zhuǎn)運、插入攜帶各種官能團（偶聯(lián)位點）的非天然氨基酸就成了首要解決的問題。非天然氨基酸抗體偶聯(lián)技術到底有何特點？代表性公司的技術有何差異？本文對此做一簡要分析。

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在蛋白質(zhì)合成過程中，DNA、mRNA、tRNA、氨基酸和氨酰tRNA 合成酶等功能體及相應的監(jiān)視系統(tǒng)共同參與。在氨酰 tRNA 合成酶的作用下，每一個 tRNA 與對應的氨基酸結(jié)合形成氨酰 tRNA，再通過其反密碼子與 mRNA 上的密碼子互補，將相應的氨基酸連接到正在合成的多肽鏈上。

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Schultz實驗室最早開發(fā)出非天然氨基酸蛋白質(zhì)定點修飾技術，通過在細胞或細菌內(nèi)引入能夠特異性識別非天然氨基酸的外源tRNA以及相對應的氨酰tRNA合成酶，催化特定氨基酸與tRNA結(jié)合，在進入核糖體后，識別mRNA上的琥珀終止密碼子（UAG），實現(xiàn)定點插入[1]。

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在插入非天然氨基酸的過程中，tRNA、氨基酸和氨酰 tRNA 合成酶是相互對應、正交組合的，即一種 tRNA 只能與一種氨基酸結(jié)合，氨酰 tRNA 合成酶只能結(jié)合一種氨酰 tRNA，否則就無法實現(xiàn)從 DNA 到mRNA 再到蛋白質(zhì)的嚴密的信息傳遞，也就無法合成所需的蛋白質(zhì)。這種非天然氨基酸正交翻譯技術也稱之為遺傳密碼子擴展技術，利用終止密碼子在蛋白翻譯過程中將非天然氨基酸插入到蛋白質(zhì)的氨基酸序列中[2]。

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終止密碼子之外，四聯(lián)（五聯(lián)）密碼子和再分配的有義密碼子以及引入非天然堿基的特殊密碼子等技術也在積極探索。根據(jù)文獻報道，迄今已實現(xiàn)200多種非天然氨基酸的插入，包括60余種是采用改造的古細菌詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschi；M. jannaschii）的tRNA/酪氨酰tRNA合成酶正交對插入[3]，這也就形成了最初的tRNA組合物。

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作為較早運用非天然氨基酸定點偶聯(lián)技術的公司，

在2005年就有相關專利申請（CN101273140），涉及正交tRNA、正交氨酰基tRNA合成酶和正交tRNA/合成酶對的組合物，專利要求中聲明的tRNA同樣來自詹式甲烷球菌。2008年，Ambrx將該技術拓展至脊椎動物細胞(CN101528914)。

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Ambrx網(wǎng)站信息顯示，基于tRNA/tRNA 細胞株對（正交組），利用專有的細菌平臺 (ReCODE 平臺?) 或酵母和哺乳動物細胞平臺 (EuCODE 平臺?) ，Ambrx可以在任何治療性蛋白質(zhì)或抗體上進行抗體偶聯(lián)藥物的開發(fā)。

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當然，對于引入非天然氨基酸的位點，也不能影響抗體功能，比如療效、結(jié)合力等。ARX788中，毒性載荷的Linker（AS269）結(jié)合在HER2單抗重鏈丙氨酸121和對應的丙氨酸114兩個位置，形成DAR值為2（約1.9）的抗體偶聯(lián)藥物。

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文獻[1,4]和專利披露的信息中，Ambrx更多的是探討引入乙?；被?，如ARX788，對應的形成類似羥肟的結(jié)合形式。Linker與抗體通過肟、腙等形式組成的ADC藥物，被質(zhì)疑在循環(huán)中存在不穩(wěn)定性，Linker容易從抗體脫落導致脫靶毒性。然而，數(shù)據(jù)顯示[4]，ARX788具有良好的穩(wěn)定性。

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但是，無論采用原核生物（大腸桿菌）還是真核細胞（酵母）系統(tǒng)，與天然氨基酸存在相應的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)不同，非天然氨基酸均涉及如何轉(zhuǎn)運至表達系統(tǒng)中的問題；同時，也存在定點引入和釋放因子（RF1/RF2）之間的競爭。而且，對于需要引入不同官能團的非天然氨基酸作為偶聯(lián)位點時，不可避免需要增加篩選工作。因此，Sutro公司開發(fā)了一種體外無細胞蛋白質(zhì)合成體系，用于開發(fā)非天然氨基酸定點插入抗體。

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2010年， Sutro公司申請了一項利用體外蛋白合成系統(tǒng)將非天然氨基酸引入蛋白的專利（CN102348807）。具體來說，涉及使用非正交天然同功有義tRNA，該技術允許通過有義密碼子將多個非天然氨基酸并入，而不必依賴正交tRNA-合成酶對。該專利中也披露了Sutro基于細胞（大腸桿菌）來源提取物的體外蛋白合成系統(tǒng)，不需要完整的功能細胞，有望擺脫固定的生化和生物物理參數(shù)限制。

來源：WO2010081111/Sutro網(wǎng)站

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對于非天然氨基酸攜帶的官能團，Sutro選擇與Synaffix相同的策略（多項授權(quán)合作，Synaffix公司ADC專利技術解析），即采用疊氮基修飾，通過與Linker的點擊化學反應生成抗體偶聯(lián)藥物。2013年，Sutro提交和發(fā)表了相關專利（CN104583235/CN104981254/CN）和文獻[5]，已公開的2個抗體藥物也全部采用了這種氨基酸骨架。

但是，對于Sutro而言，或許M1231更具代表性。M1231是Sutro和默克（EMD Serono）合作開發(fā)的一款MUCI/EGFR特異性雙抗ADC，已經(jīng)在2021年1月開始實體瘤適應癥的臨床研究（NCT04695847）。M1231同樣采用非天然氨基酸定點偶聯(lián)技術，基于Sutro不對稱重鏈專有SEED結(jié)構(gòu)（鏈交換工程域）和無細胞生產(chǎn)技術平臺（XpressCF）開發(fā)的一款雙靶點的特異性雙抗偶聯(lián)藥物，通過可裂解（Val-Cit）接頭將潛在基于微觀蛋白作用機制的hemiasterlin相關毒性載荷與雙特異性抗體偶聯(lián)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)同質(zhì)性和穩(wěn)定DAR。

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ADC藥物和相關賽道的持續(xù)火熱，吸引了國內(nèi)外企業(yè)的共同關注。ADC技術也在不斷突破和進步，在日新月異的技術變革之下，企業(yè)采用哪種ADC技術是影響后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)非常關鍵的因素之一。而在選定和擁有相應的ADC技術之后，創(chuàng)新性治療靶標的發(fā)現(xiàn)將是企業(yè)面臨的下一個挑戰(zhàn)。