了解药物的药代动力学（包括药物在机体中的吸收、分布、代谢和排泄情况）可确保新疗法安全并且能够产生预期效果，是药物研发成功的关键。

近期，新生儿Fc受体（Fc receptor, FcRn）因其能提供有价值的药代动力学数据而备受关注。FcRn在调节治疗性抗体的半衰期和生物利用度方面发挥着关键作用。本文采访了杰克森实验室体内药效服务部门的研究负责人Greg Christianson。Christianson先前一直致力于FcRn蛋白功能鉴定方面的基础研究。FcRn蛋白的功能一经表征，该实验室团队便通过在小鼠体内表达人源FcRn基因，发现了FcRn蛋白在药代动力学研究中的应用潜力。本文中，Christianson介绍了FcRn在治疗性抗体临床前研究中的作用，以及杰克森实验室为此类研究所开发的小鼠模型。

治疗性抗体是一类快速发展的药物，可用于治疗多种疾病，包括癌症、自身免疫性疾病和传染病。通常情况下，该药物通过静脉给药，且具有较长的半衰期——这对其疗效至关重要。FcRn是一种受体，能够与抗体的Fc区以及白蛋白的白蛋白结合域结合，帮助其免于降解，延长其半衰期从而提高疗效。

杰克森实验室体内药效服务部门研究负责人，Greg Christianson
“FcRn能够与具有 Fc 区或白蛋白的分子结合，并且该过程依赖于pH ，”Christianson介绍道。当上述蛋白质经胞饮作用（pinocytosis）被细胞内化并被进入溶酶体内后，溶酶体内的pH开始降低。“当pH约为6时，抗体会与FcRn结合并被运回细胞表面。当上述复合体在细胞表面暴露于血液的中性pH环境后，FcRn释放抗体。该过程使抗体免于溶酶体降解，并得以回到循环中，”Christianson 补充道。因此，这些与FcRn具有亲和力的蛋白质，其清除速度较慢。

“抗体在机体的免疫记忆中发挥着重要作用，这体现在引发免疫应答时，抗体的表达会从IgM抗体转为IgG抗体，”Christianson 解释道。上述抗体与FcRn结合的过程称为IgG再循环，有助于机体内IgG抗体水平的长期维持。此外，FcRn还能够协助IgG抗体跨越血管内皮细胞的基底膜，使其能够更加有效地进入靶组织。

在药物研发过程中，通过测定血液中IgG抗体的浓度随时间的变化，FcRn可用于获取药代动力学数据。研究人员可通过监测IgG抗体的清除率来确定其半衰期，并深入了解其在体内的分布和暴露情况。这些信息可用于优化给药方案，并提高治疗性抗体的有效性和安全性。

此外，FcRn介导的转运还可以用于提高治疗效果，以及尽可能降低药物的潜在风险。“抗体、白蛋白、及其相关治疗药物，因其对FcRn具有亲和力，可延长其在循环中的时间。科学家们已对抗体Fc区的序列变化进行研究，并发现了阻止抗体与FcRn结合的突变，从而缩短治疗性蛋白的半衰期，”Christianson说道。“如果您研究的治疗药物存在脱靶毒性，那么上述结合性能非常重要。因为在这种情况下，有必要迅速清除体内所有的未结合治疗药物，因此需要的是短效抗体。另外，如需开发给药频率较低的长效治疗药物，研究人员可以寻找FcRn亲和力较高的Fc变体，”Christianson 继续说道。“一旦确定，这些变体可通过基于小鼠的临床前研究进行评估，以确定其半衰期是否延长。”

 

杰克森实验室开发了一系列经基因工程改造的小鼠模型，可用于研究FcRn功能及其在抗体药代动力学中的作用。“我们拥有多种模型，它们都具有独特的应用领域，能够解决不同的问题，”Christianson 解释道。FcRn小鼠模型是杰克森实验室提供的治疗药物评价服务 (Therapeutic Evaluation Services, TES) 的关键部分。TES是一整套临床前药物测试和体内药理学服务，可供研究人员和制药公司获得治疗性抗体的药代动力学和疗效数据。

对制药公司而言，开发有效的候选药物是一项极具挑战性的任务，这需要可靠的药代动力学数据来确保药物在生物体内的有效性和稳定性符合FDA规定。Christianson 解释说，“非人灵长类动物 (Non-Human Primates, NHP) 一直是临床前数据的金标准模型，但伦理问题和高昂的成本使该模型的使用变得困难重重。除上述不利因素外，抗药抗体 (anti-drug antibody, ADA)问题也很常见。”为解决上述问题，杰克森实验室的 Christianson 及其团队开发了Tg32小鼠，这种带有人源化FcRn序列的小鼠可用于准确预测治疗药物在人体内的性能。“与NHP的对比实验表明，Tg32小鼠在预测治疗药物性能方面的表现与NHP相当，或更胜一筹。该数据可用于进行异速放大，从而预测这些候选药物在患者体内的表现，”Christianson介绍道。 由于不同的小鼠模型能够模拟人类疾病的不同方面，药物发现阶段通常需要用到多种小鼠模型以研究复杂的疾病机制。在使用小鼠模型研发的治疗药物中，大部分为抗体或基于Fc的药物。但是，由于强烈的抗体效应功能导致患者出现严重疾病，基于Fc的治疗药物在进行临床应用开发时也存在被迫中止的情况。在治疗药物设计中引入白蛋白，同样可使药物免于溶酶体降解，且没有激活抗体效应功能的风险。因此，在延长治疗药物在患者体内的半衰期方面，白蛋白是一种非常有潜力的分子。

基于白蛋白的治疗方法是一条非常值得药物开发人员探索的途径。“然而，标准Tg32小鼠会产生小鼠白蛋白，其对人源FcRn具有较强的亲和力，”Christianson解释道。“这样会导致人白蛋白或基于人白蛋白的治疗药物在进入上述小鼠体内后，无法与具有高亲和力的小鼠白蛋白竞争，从而在Tg32小鼠体内造成药物半衰期较短的假象。”为了在测试基于白蛋白的治疗药物时克服该问题，杰克森实验室开发了缺乏小鼠白蛋白的Tg32小鼠。“在缺乏小鼠白蛋白的情况下，研究者获得的半衰期结果将与在人类患者体内获得的半衰期结果相当，”Christianson 介绍道。

体内建模的另一个难点是NHP和小鼠的免疫原性反应，这可能导致ADA和免疫复合物的形成，进而使药代动力学数据不准确。杰克森实验室开发的免疫缺陷Tg32小鼠模型可用于避免ADA反应。

Christianson还介绍了Tg276小鼠模型，该模型中对FcRn的功能进行了削弱，因此有助于研究人员加快抗体类候选药物的筛选进程。选用FcRn功能较弱的Tg276小鼠，能够更快筛选大量抗体，进而找出理想的候选药物。尽管对药物的保护功能弱于Tg32小鼠， Tg276小鼠仍然能够预测抗体在人体内的药代动力学。“在基于半衰期的抗体排序方面，使用Tg276小鼠得到的结果与在人类患者或NHP中得到的结果高度一致，”Christianson 解释道。先从海量抗体中筛选出几种颇有潜力的候选药物，再使用Tg32小鼠进行更长时间的表征研究，这样研究人员能够在更短的时间内获得可靠的结果。

“通过利用这些模型，我们可以在治疗性抗体及其他分子的疗效和作用机制方面提出非常有价值的见解。”                                                                    

Greg Christianson
杰克森实验室

Christianson介绍说，杰克森实验室利用上述小鼠模型提供的服务包括药代动力学表征和药效学研究。“其中一个例子是，药物研发人员通过阻断FcRn（负责使抗体免于降解的蛋白质）的再循环功能以靶向其本身。该药物可减少自身抗体，从而有效治疗自身免疫性疾病，”他说道。“为了研究药效学反应，我们将人IgG预先注入Tg32小鼠体内以建立循环水平，然后给予药物阻断FcRn功能，同时观察到IgG水平下降的现象。”Christianson介绍道，“通过利用这些模型，我们可以在治疗性抗体及其他分子的疗效和作用机制方面提出非常有价值的见解。”

杰克森实验室始终致力于模型开发，不断改进为客户提供的服务。Christianson介绍了两个正在开展的项目。第一个项目是对能够重现人免疫系统并常用于癌症研究的NOD scid γ (NSG™) 小鼠进行完善。“该小鼠具有单个独特的小鼠Fc γ受体I (Fc gamma receptor I, FcgRI)等位基因。该受体与人IgG抗体具有高亲和力，会导致抗体流失并干扰疗效研究，”Christianson解释道。为解决该问题，目前正在开发一种在小鼠FcgR1位点敲入人FcGR1A基因的小鼠模型，希望这将使NSG小鼠成为测试人抗体疗法的更加有效的模型。第二个项目是构建一种仅表达人白蛋白的新型Tg32小鼠模型。该模型适用于以人白蛋白作为载体分子，或作为FcRn竞争保护分子的相关研究。目前该模型已接近完成，并在药物开发方面有很好的应用前景。

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