来源：J Transl Med | 编译：DNA Lab Space
**导语**
激动型抗体疗法长期受制于靶点交叉能力弱与安全性风险，而双特异性抗体设计的出现彻底改变了这一局面。这类“分子胶”通过同时识别两个不同表位或抗原，仅在特定环境下寡聚受体，模拟内源性信号传导，实现低毒高效的免疫激活。本文系统梳理激动型双特异性抗体的设计原则、构建策略及临床转化进展，揭示其如何从概念验证跃升为肿瘤、自身免疫等多领域的新一代治疗支柱。
研究背景
抗体药物起初以阻断或中和靶点为主要功能。然而，对于肿瘤坏死因子受体超家族（TNFRSF）等需要寡聚化才能传递信号的靶点，传统二价单克隆抗体往往因无法有效交联受体而激动活性微弱，甚至表现为拮抗。早期尝试通过Fcγ受体介导的免疫复合物形成来增强聚集，但该方法依赖效应细胞，存在全身性毒性、脱靶激活等风险，限制了激动型抗体的临床应用。
双特异性抗体（bsAb）的出现为精准激活提供了全新范式。通过设计成能桥接两种不同抗原或同一抗原上的不同表位，bsAb可以迫使靶受体发生超分子聚类，模拟天然配体的多价结合模式。特别是近年来结构生物学与抗体工程的发展，让设计“条件性激动”成为可能——仅当存在肿瘤特异性抗原或高表达抗原时，bsAb才高效组装活性信号复合体，从而降低系统毒性。
当前，激动型bsAb已围绕CD40、4-1BB、DR5、OX40等重要免疫检查点或死亡受体展开，多个分子进入临床研究。然而，如何平衡激动强度与安全性、提高肿瘤微环境选择性和延长持久响应，依然是该领域亟待解决的核心科学问题。
研究方法
激动型双特异性抗体的研发整合了计算设计、定向进化与功能筛选等多学科手段，其核心方法学可归纳为以下几个层面。
**1. 分子设计与构型选择**
根据结合模式，激动型bsAb可分为两大类：**反式共结合**（同时结合两种细胞表面抗原）和**顺式双表位**（结合同一细胞上的两个不同受体或同一受体的两个表位）。常见构型包括不对称的“knobs-into-holes”异源二聚体、串联单链可变区片段（scFv）、双可变域免疫球蛋白（DVD-Ig）以及基于纳米抗体或DOCK-AND-LOCK模块的组装。为达到最优的空间排布，研究者常借助Rosetta或MOE等分子模拟软件，分析抗原结合片段（Fab）的几何取向与间距对受体二聚化/寡聚化效率的影响。
**2. 亲和力与价态调控**
不同于阻断性抗体，激动活性通常并非单纯与亲和力正相关。弱结合的单价臂有时反而避免单体形式的信号泄露，增强条件依赖性。因此，方法上会通过酵母展示或噬菌体展示库，结合负筛策略，富集具有适当解离常数的变异体。此外，改变价态（1+1、2+1、2+2等）可精细调控受体交联程度。例如，2+1构型中一个靶向癌抗原的臂与两个靶向共刺激受体的臂组合，可在肿瘤区域实现强效局部激活。
**3. 功能筛选与报告系统**
体外活性评估依赖工程细胞系共培养系统。将表达靶受体的NF-κB或NFAT荧光素酶报告细胞与表达FcγR或其他桥连抗原的细胞混合，高通量检测bsAb诱导的信号强度。同时，利用流式细胞术监测受体寡聚化诱导的磷酸化信号及下游细胞因子分泌。为筛选肿瘤选择性分子，常构建“双靶共表达”与“单靶表达”的对比模型，排除对正常组织的旁激活效应。
**4. 体内药效与安全性评价**
在人源化靶点敲入小鼠或免疫系统人源化小鼠模型中，结合患者来源异种移植物（PDX），评估抗肿瘤活性和免疫相关毒性。药代动力学/药效学（PK/PD）建模有助于定义最小有效剂量与无严重不良事件的安全窗口。组织交叉反应及全身性细胞因子风暴的多因子检测是安全性评价的常规手段。
研究结果
近年来，激动型双特异性抗体的研究取得了系列突破性成果，展现出远超亲本单抗的治疗潜力。
**1. 对TNFRSF成员的强效激活**
以4-1BB（CD137）为例，传统的urelumab单抗因肝脏毒性导致临床开发受阻。而双特异性分子如PRS-343（靶向HER2×4-1BB）通过依赖HER2的交联，在多种实体瘤模型中诱导了强大的CD8⁺ T细胞扩增与肿瘤消退，且未观察到全身性肝酶升高。类似地，针对CD40的bsAb通过桥连肿瘤相关树突状细胞和T细胞，实现了原位抗原递呈和持久的适应性免疫应答。晶体学与冷冻电镜分析证实，最佳激动活性需要将两个CD40分子拉近至约8 nm距离内形成六聚体样超结构，bsAb设计恰好提供了这种精确的空间约束。
**2. 死亡受体（DR5）的条件性激活**
DR5激动型抗体以往因对正常肝细胞也有杀伤而失败。新型双表位DR5 bsAb可在肿瘤细胞表面高表达DR5且存在特定糖基化修饰时，诱导DR5形成高序寡聚体，激活外源性凋亡通路。体内数据显示，这种分子在结直肠癌异种移植模型中彻底清除肿瘤，却对正常肝组织无明显损伤，解决了数十年来的安全性难题。
**3. 新靶点与组合策略**
除了经典免疫受体，激动型bsAb开始靶向G蛋白偶联受体（GPCR）或受体酪氨酸激酶。例如，Wnt信号通路的FZD-LRP5/6双靶向bsAb模拟了Wnt蛋白的二价作用模式，强力驱动干细胞扩增。在组合疗法中，PD-1×4-1BB或CTLA-4×OX40的bsAb实现了“刹车释放+共刺激”的协同，在非人灵长类模型中产生了更高比例的完全缓解而无叠加毒性。
**4. 结构-活性关系规律**
系统性突变扫描发现，表位位置与结合臂的刚性连接子长度是决定激动效能的关键。相对于长柔性连接，较短的刚性连接可将受体的胞内域锁定在活性构象，信号强度提升5‒10倍。这些发现被总结为“拓扑活性关系”（Topological activity relationship, TAR）原则，为理性设计提供了指导。
**5. 临床转化进展**
截至2025年初，已有超过15款激动型bsAb进入I/II期临床试验。其中靶向PSMA×4-1BB的分子在转移性去势抵抗性前列腺癌患者中显示良好安全性，疾病控制率达62%；FAP×CD40分子在胰腺癌中重组了免疫排斥型微环境；而PD-L1×4-1BB的分子作为单药在PD-1耐药患者中观察到客观缓解。这些结果初步验证了平台的临床可行性。
讨论展望
激动型双特异性抗体已经从理论推演发展为抗体工程中最富活力的分支之一。其核心突破在于将“多价结合”这一天然配体的特性，以模块化和可编程的方式移植至抗体骨架，实现了受体激活的时空控制。然而，挑战亦不容忽视。
**精准调控的复杂性**：激动强度与距离、价态、亲和力及靶点丰度之间形成高度非线性关系，目前尚缺统一的数学模型指导。未来，结合分子动力学模拟、计算预测与高通量实验的闭环设计，有望加速最佳构效组合的发现。
**肿瘤微环境选择性**：虽然依赖双靶表达的条件性激活大幅提升了安全窗，但某些靶点（如FAP、整合素）在癌周基质或炎症组织也有表达，潜在的脱靶毒性仍需通过更严格的亲和力工程或临时屏蔽技术（如前体药物型抗体）解决。将pH敏或酶切接头引入，令bsAb仅在肿瘤微环境中被活化，是当前热门方向。
**免疫记忆与耐药**：激动型bsAb即使在肿瘤消退后，能否诱导干细胞样记忆T细胞的长久驻留，以及肿瘤如何通过下调目标抗原或改变下游信号逃逸，都需要长期临床随访及生物学机制探索。
**制造与可开发性**：双特异甚至多特异性分子的异源配对、稳定性、聚集倾向等仍对CMC环节提出高要求。下一代平台如“通用化轻链”设计、细胞内原位组装以及在mRNA或基因治疗载体中编码的长期表达bsAb，可能彻底改变递送方式。
展望未来，激动型bsAb将从免疫肿瘤学逐步扩展至代谢疾病神经保护、再生医学等领域。例如，通过模拟神经营养因子激活特定受体，或可控激活代谢调控受体，实现组织修复。伴随单细胞测序和空间组学解析疾病相关细胞表面受体互作网络，理性设计用于精准重连信号通路的激动型bsAb将不再是蓝图，而成为合成生物学治疗领域的常规工具。
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