信立泰的JK07，一款值得等待的好药

作者：nanodad

现阶段投资信立泰 ， 绝对绕不过JK07 ， JK07作为信立泰转型创新药企过程中里程碑式的药物 ， 值得给予最大的关注 ， 这个彩蛋标志着信立泰转型的决心和能力 ， 当然还有点运气 。 在2020年1月9日已公开的JK07专利中(US20200010522A1) ， JK07的分子是重组人神经调节蛋白 1-抗 HER3 抗体融合蛋白 ， JK07包含了两种蛋白或两种蛋白片段 ， 分别是NRG-1活性片段和抗ErbB3(HER3)单克隆抗体 。 为什么要融合抗HER3单抗呢 ？ 有了NRG-1蛋白不就行了吗 ？ 这就得从靶点先驱纽卡定以及跟随的cimaglermin说起了 。

泽生科技的纽卡定 ， 阿索尔达(Acorda)的cimaglermin都是通过NRG-1蛋白 ， 去结合靶点表皮生长因子受体家族中的ErbB3(HER3)和ErbB4(HER4)细胞外部分 ， 然后激活细胞内的ERK或PI3K/AKT下游信号通路(络氨酸激酶磷酸化) ， 实现心肌细胞的分化 、 增殖以及再生 ， 改善心肌细胞功能 。 这两款药物的临床除了出现胃肠毒性等不良反应 、 以及致癌/促癌风险外 ， 还有更严重的问题 ， 那就是药物的半衰期太短 ， 导致给药剂量窗口狭窄 ， 给药间隔非常不便 。 例如纽卡定给药0.6微克/kg/天 ， 每天10小时静脉滴注 ， 连续10天 ， 这样的依从性必定令病人苦不堪言 。 纽卡定在静脉注射时半衰期只有10分钟 ， 而皮下注射半衰期也不过1.5小时 。 为什么半衰期如此之短呢 ？ NRG-1是一个44kD分子量的蛋白 ， 分子量不算大 ， 蛋白越小 ， 在血液中越容易被各种酶降解 ， 这就导致了它半衰期很短 。 下图是NRG-1分子示意图 ， NRG-1有多种亚型 ， 其中红色结构域代表了表皮生长因子(EGF) ， 是NRG-1分子促细胞增殖分化的活性成分 ， 其中EGF结构域中的浅红色的部分包含两种亚型α和β ， 指肽链空间折叠结构不同 。 JK07用的是β亚型的NRG-1 。

在美国信立泰生物官网上重点介绍了一篇2016年的综述文章 “ ErbB2 signaling at the crossing between heart failure and cancer ” ， HER2信号在心衰和癌症之间的效应 ， NRG-1结合靶点是HER3和HER4 ， 但是被激活的HER3与HER2结合后形成的HER2:HER3异源二聚体容易诱发癌症或促肿瘤生长 ， 以及存在胃肠毒性等不良反应 ， 而被激活的HER4与HER2结合形成的HER2:HER4异源二聚体则具有非常优良的促进心肌细胞分化 、 增殖 、 再生的效果 ， NRG-1诱导的机理如下图所示 ， 在 @闭口不言 闭兄那里以前也发过这个机理图 。

上图左侧部分用A标识 ， 在心肌细胞内 ， NRG-1诱导的HER4:HER4同源二聚体和HER2:HER4异源二聚体是我们所期望的 ， 而上图右侧B标识部分 ， 在乳腺癌细胞中NRG-1诱导的HER2:HER3异源二聚体或者无任何配体诱导的异源二聚体则是加重癌细胞增殖 、 分化的罪魁祸首 。 因此该文作者鼓励科研人员能够聪明地设计出既能够激活HER4靶点 ， 又不激活HER3靶点的基于NRG-1的药物分子设计 。

基于上述分析 ， 2016年这篇综述(包含了多个前期研究成果) ， 再加上泽生科技纽卡定及阿索尔达cimaglermin的临床研究 ， 使得信立泰科研人员获得了灵感 ， 站在了巨人肩膀上设计了JK07分子 。 JK07专利开宗明义 ， 指出目前以NRG-1开发心血管药物面临三大问题 ： 1.诱发癌症风险或加重肿瘤增长 ； 2. 存在胃肠毒性 ； 3. 药物半衰期太短 ， 导致给药剂量 、 给药方式 、 给药间隔非常不便 。 那信立泰科研人员是如何解决这三个问题的呢 ？ 先看Jk07的分子结构示意图(根据美国信立泰生物官网JK07分子结构示意图手绘) 。

首先NRG-1片段(含EGF结构域的活性部分)与抗HER3单抗通过linker融合 ， NRG-1连接于抗体最下面的C端 ， 两个重链的C端 。 再看抗HER3单抗部分 ， 它由四条多肽链组成 ， 两对重链(蓝色线标出)和两对(黄色线标出)轻链 。 红色部分是抗体的可变区 ， 绿色部分是抗体的恒定区 ， 可变区处在抗体的N端 ， 可变区最上面部分是超变区 ， 这里是氨基酸组成及排列顺序变化最为剧烈的区域 ， 免疫学中叫做 “ CDR ” (complementarity-determining regions) ， 也就是 “ 互补决定区 ” ， 是抗体的抗原结合位 。 JK07分子就是在CDR部分决定了它只特异性结合HER3受体(抗原)的CDR部分 ， 这样导致的结果就是抑制了NRG-1与HER3受体结合的几率 ， 因为NRG-1位于JK07分子的另一端 ， C端 。 有了JK07分子单抗部分的阻断 ， 减少HER2:HER3异源二聚体的形成 ， 从而也就减少了HER3引起的细胞内的磷酸化信号通路 ， 降低了致癌/促癌风险同时也降低了胃肠毒性 。

我们再结合分子结构图看一下单抗部分的结构 ， 轻链绿色部分为恒定区轻链(CL) ， 轻链的红色部分为可变区轻链(VL) ， 重链的红色部分为可变区重链(VH) ， 重链绿色部分分为三块 ， 从上到下分别是恒定区重链1(CH1) ， 恒定区重链2(CH2) ， 恒定区重链3(CH3) ， 在CH1和CH2之间由二硫键连接 。 轻链 、 重链的可变区和CH1或CL共同组成Fab(Fragment of antigen binding)片段 ， 也就是抗原结合片段 ， 注意抗体是Y字型结构 ， 所以它有两个Fab片段 ， 其中可变区是特异性的 ， 它要与抗原靶点结合 。 两条重链的CH2和CH3组成Fc(Fragment of constant) ， Fc片段也可以与细胞膜上的一些受体结合(没有特异性 ， 因为抗体的Fc部分基本是相同的) ， 这些受体一般用FcRn表示 ， Fc与FcRn结合后可以避免被一些酶降解 ， 通过血液可以输运到身体其他地方 ， 提高了抗体在体内的半衰期 。 但是Fc也有一定毒性 ， 叫做抗体依赖的细胞毒性(Antibody-dependent Celluler Cytotoxicity, ADCC) ， 会对正常组织的正常细胞产生一定的毒副作用 。 因此JK07分子在设计时 ， 针对Fc部分进行了基因突变处理 ， 改变了个别位置氨基酸的排列方式 ， 降低Fc与FcRn之间的亲和性 ， 从而降低ADCC效应 。 这个有突变的Fc亲和特性在专利中的实施例10中进行了报道 ， 与含没有突变Fc的JK07分子以及与抗HER3抗体(不融合NRG-1)相比 ， 有突变Fc的JK07分子与FcRn的亲和性弱了一个数量级 。 下表列出了结果

表中列出的是解离常数 ， 解离常数越大 ， 代表越容易解离 ， 亲和性越弱 。 红色那列是含有Fc突变的JK07分子与FcRn受体的解离常数 ， 普遍大于后两列 ， 说明亲和性弱 ， 后两列分别为无Fc突变的融合蛋白以及单纯的抗HER3单抗 。

信立泰科研人员同时考察了JK07的单抗部分对HER3这个靶点结合特性 ， 在人和猴的HER3受体实验中 ， 其平均解离常数分别达到了3.13×10的负10次方和3.97×10的负10次方 ， 说明JK07的单抗部分与HER3亲和力很强 。

因此我们可以总结JK07分子的设计水平 ， 通过NRG-1与抗HER3单抗的融合 ， 抑制了NRG-1对HER3的激活 ， 降低了致癌/促癌风险和胃肠毒性 ， 同时因为有抗HER3单抗的存在 ， 又解决了NRG-1蛋白半衰期过短的问题 ， 使得JK07分子半衰期达到了抗体的水平(20多天) ， 再有对Fc片段进行了突变处理 ， 又降低了Fc对正常细胞引起的ADCC效应 ， 也就是抗体依赖细胞毒性效应 。 因此从分子设计水平上来说 ， 完美解决了NRG-1蛋白在临床上表现出来的一系列问题 ， 这是质的飞跃 ！ 但是JK07分子真实的效果如何呢 ？ 信立泰研发人员做了一系列临床前研究 ， 主要包括体外和体内的安全性和有效性实验 ， 我们接着往下说 。

专利共给出了10个实施例 ， 前三个实施例是分子的设计 、 制备 、 表征等内容 ， 第10个实施例是JK07与FcRn受体的亲和特性 ， 这个内容已经在上面介绍过了 。 第4-第9实施例 ， 这六个实施例是JK07的临床前实验 ， 包括了安全性和有效性 ， 既有体外细胞实验也有体内动物实验 ， 这些临床前研究均显示出了优秀结果 。 考察JK07安全性包括实施例4 、 6 、 8 、 9 ， 其中实施例4和实施例8考察的是致癌/促癌风险 ， 前者是体外人癌细胞实验 ， 后者是体内动物肿瘤实验 。 实施例6考察体外细胞HER2:HER3二聚体和HER2:HER4二聚体数量问题 ， 实施例9考察的是体内动物胃肠毒性 。

首先是专利中的实施例4 ： 体外癌细胞增殖效应实验 ， 结果如下图所示

实验用到了四种人癌细胞 ， 分别是NCI-N87人胃癌细胞 、 MCF-7人乳腺癌细胞 、 RT-112人膀胱癌细胞 、 T47D人乳腺癌细胞 。 图中横坐标是抗体浓度 、 纵坐标是癌细胞生长速率 。 黄色背景字体对应的数据是JK07与癌细胞孵育后 ， 随着浓度增加癌细胞的生长率在逐渐增加 ， 但是明显低于NRG-1和GP120单抗(能够特异性结合CD4细胞)/NRG-1融合蛋白的数据 ， 因为这两种蛋白没有抗HER3单抗去特异性结合HER3 ， 也就不能阻断HER3诱导的络氨酸激酶磷酸化 ， 只能放任NRG-1蛋白去结合并激活HER3 ， 从而促进了癌细胞的生长 。 该实验结果表明JK07在相同浓度下 ， 致癌/促癌风险上要明显低于NRG-1蛋白和GP120单抗/NRG-1融合蛋白 。

实施例8是体内实验 ， 显示了JK07能够减弱NOD/SCID小鼠皮下FaDu癌异种移植模型的肿瘤生长速率 。 将7-10周龄的雌性NOD/SCID小鼠皮下接种FaDu肿瘤细胞 。 当肿瘤达到约150立方毫米时 ， 将小鼠随机分成6组 ， 每组8只动物 。 试验样品采用尾静脉注射方式 ， 每周两次 ， 连续三周 ， 共进行6次治疗 。 通过卡尺测量监测肿瘤生长 。 该研究在治疗后 21 天终止 。 肿瘤生长情况在下图显示 ， 从图中明显看出 ， 在体内肿瘤生长活跃的条件下 ， 注射JK07的肿瘤生长速率慢于GP120单抗/NRG-1融合蛋白 ， 表明JK07在体内促癌生长的风险低于 NRG-1蛋白 。

实施例6研究了由JK07诱导的HER2:HER4二聚体数量与HER2:HER3二聚体数量 ， 通过光学发光法 ， 对这两种异源二聚体数量进行了测量 。 下图是实验结果 ：

图中横坐标是抗体浓度 ， 纵坐标是目标蛋白发光强度 ， 可以看出JK07和NRG-1对于诱导HER2:HER4异源二聚体几乎无差异 ， 这个异源二聚体是药物疗效所期望的 ， 而HER2:HER3异源二聚体是治疗所不期望的 ， 可以看出JK07在高浓度下产生的HER2:HER3异源二聚体数量不仅远低于NRG-1蛋白诱导的数量 ， 而且随着JK07浓度增加 ， 异源二聚体数量几乎保持恒定 ， HER2:HER3二聚体不随JK07浓度增加而增加 ， 意味着剂量增加毒性增加缓慢 。

实施例9是观测食蟹猴在JK07给药过程中的胃肠毒性实验 。 在cimaglermin(NRG-1 1β3)一期临床试验(NCT01258387)中 ， 高剂量的胃肠不良反应主要为恶心和腹泻 ， 分别占到了40%和27% 。 而纽卡定的二期临床试验(ChiCTR-TRC-00000414)中 ， 整体上48.4%的不良反应为胃肠毒性 。 该实验设计了两个研究 ， 单剂量研究和重复剂量研究 。 单剂量研究中设定三个剂量水平组 ， 10mg/kg ， 30mg/kg ， 60mg/kg ， 每组入组一只公猴和一只母猴 ， 在两周治疗后的评估期间 ， 没有观测到药物相关不良反应 ， 也没有观测到呕吐和腹泻 。 在重复剂量研究中 ， 分为3组 ， 连续四周 ， 每周给药水平分别为3 、 10 、 30mg/kg ， 每组入组3只公猴和3只母猴 ， 虽然在10mg/kg和30mg/kg剂量水平观察到了个别猴子有呕吐或腹泻 ， 但仅与输注反应有关 ， 且非常短暂 。 总之 ， 用JK07给药 ， 除急性输液反应外 ， 未导致任何与食物摄入 、 呕吐或腹泻相关的临床显著反应 ， 没有胃肠毒性现象发生 。 这个结果表明JK07的分子设计确实减轻了NRG-1对胃肠的不良影响 。 实施例9还考察了食蟹猴体内JK07的药代动力学 ， 结果表明JK07和免疫球蛋白G(IgG)药代动力学特性相当 ， IgG在体内的半衰期为25天左右 ， 因此JK07具有非常好的半衰期水平 。

以上是安全性考察 ， JK07与单纯NRG-1蛋白相比 ， 不论是致癌/促癌风险还是胃肠毒性 ， 都得到了根本性的改善 。 下面是有效性考察 ， 分别是实施例5和实施例7 。 实施例5对比了JK07在人心肌细胞中的络氨酸激酶磷酸化水平与NRG-1蛋白以及GP120单抗/NRG-1融合蛋白是否相当 ， 这是一个体外实验 。 直接上实验结果 ， 如下图所示

图中横坐标是抗体浓度 ， 纵坐标是AKT信号的激活比例 ， 结果表明JK07虽然抑制了一部分NRG-1结合HER3 ， 但是最终PI3K/AKT信号激活比例与纯NRG-1蛋白和GP120单抗/NRG-1融合蛋白水平相当 ， 预示了这几种分子具有基本相同的诱导心肌细胞增殖 、 分化 、 再生水平 。

最后是体内的有效性考察 ， 实施例7考察体内的收缩心力衰竭治疗效果 ， 用到的动物是大鼠(Rat) 。 疾病模型是对大鼠心脏进行结扎 ， 造成心肌梗塞和收缩性心力衰竭模型 ， 射血分数降低到30%+的水平 ， 疾病模型建立后 ， 将大鼠分为5组 ， 每组11只 ， 第六组包括另外10只假手术大鼠 。 该研究让每组接受每周两次的尾静脉注射 ， 为期 4 周 ， 或总共注射 8 次 。 假手术组和载体组的阴性对照均接受生理盐水 ， 有三组分别接受1 、 3或10mg/kg的JK07 ， 最后一组接受GP120单抗/NRG-1融合蛋白的阳性对照(10 mg/kg) 。 第一次治疗后 4 周 ， 测量射血分数 ， 结果如图所示如图 。

JK07在所有三个剂量组中都显著增加了射血分数(红色框部分) ， 1 、 3 和 10 mg/kg 组分别观察到 14.7% (P<0.001) 、 26.9% (P<0.001) 和 36.6% (P<0.001) 的增加 。 GP120单抗/NRG-1融合蛋白阳性对照使射血分数增加了 28.8% (P<0.001) 。 最后在治疗后 28 天 ， 大鼠安乐死 ， 制作心脏组织切片 ， 在显微镜下观察组织病理学变化 。 结果是JK07部分缓解了心肌梗死区的病理变化 ， 包括坏死细胞显著减少 ， 心肌细胞间间隙变窄 。

这些体外 、 体内研究 ， 只需记结论就好了 ， 那就是抑制致癌/促癌性 、 抑制胃肠毒性 、 治疗有效性以及便利的给药剂量 、 给药方式和给药间隔 ， 使得JK07相比于NGR-1蛋白有了本质的提高和飞跃 。

在研究JK07专利中 ， 还意外发现了泽生科技的一个公开专利 ， 发表日是2021年3月25日 ， 重组人神经调节蛋白衍生物及其用途(WO2021/052277A1) ， 在它的参考文献中引用了JK07专利 。 看了一下专利内容 ， 所谓衍生物就是NRG1-Fc融合蛋白 ， 发明人是周明东 ， 做纽卡定做了20年的人 ， 真是让人唏嘘 ， 令人敬佩 。 与JK07分子相比 ， NRG1-Fc融合蛋白少了能够特异性结合HER3的Fab片段 ， 用抗体的Fc片段和NRG-1融合 ， 小鼠静脉注射半衰期提高到了8.5小时 ， 小鼠皮下注射半衰期提高到了13.45小时 ， 大大提高了给药的便利性 ， 但是依然没有解决它的致癌/促癌性和胃肠毒性问题 。 由此可以想到JK07的设计发明 ， 真是沾了美国信立泰生物研究癌症的光 ， 因为NRG-1去和抗体融合 ， 只能是搞癌症研发的人最先能想到的 ， 运气就是这么来的 。 我们可以看看美国信立泰生物官网的管线图 ， 除了JK07 ， 其他三个药物适应症均是癌症 ， JK08是双特异性融合蛋白 ， JK10是双抗 ， JK06是ADC 。

T大 @TOPCP 在周五得到了美国几个入组的哨兵数据非常优秀 ， 令人鼓舞 ， 这是JK07优秀的分子设计和优良的临床前研究结果的自然延续 ， 因为分子设计解决了前期药物存在的主要缺陷 ， 疗效又完全保存了下来 ， 确实是一个大彩蛋 ， 几个月后的一期数据揭盲值得期待 。

JK07是站在前人肩膀上研发出来的 ， 能够满足心衰临床未满足的需求 ， 据美国信立泰生物官网介绍 ， 全球有约2300万-6400万心衰病人 （ 射血分数下降和射血分数保留的病人各占一半 ） ， 美国650万 ， 中国900万-1800万 ， JK07是款好药 ， 它值得等待 。

最后以默沙东的前身之一 ， 默克公司的前CEO —— 小乔治默克的商业核心信念作为本文的结尾 ： “ 药物是为人类而生产的 ， 不是为追求利润而创造的 。 只要我们坚守这一信念 ， 利润必随之而来 。 ”