突破！三優生物超萬億抗體庫，推動生物藥研發新前沿
三優生物智能超萬億分子發現平臺，可涵蓋6類分子形式，包括全人單克隆抗體、共同輕鏈抗體、人源化單域抗體、環狀多肽分子、ADC分子和mRNA分子，為不同疾病的治療提供多樣化的分子工具。在生物醫藥技術飛速發展的今天，全人單克隆抗體作為一種極具潛力的生物制品，正逐漸成為科研和臨床領域的焦點。
一、文庫背景
自1986年首個單克隆抗體獲批以來，抗體技術歷經鼠源、嵌合、人源化到全人源抗體的迭代，逐步解決了免疫原性和療效問題。抗體藥物市場規模在2023年達到2300多億美元，年增長率約15%。截至2024年年底，FDA累計批準的抗體類藥物已超過150款，其中有55種全人源單抗，占全部單抗藥物的34%。全人源單抗具備高特異性、高親和力及高安全性的顯著優勢，將成為臨床使用的理想抗體。噬菌體展示技術是全人抗體開發的重要途徑，市場上人源噬菌體展示抗體庫普遍存在供體少、庫容低、多樣性低、親和力低、成藥性低等問題，為獲得數量更多，質量更優的候選抗體，三優生物成功搭建了智能超萬億全人抗體庫發現平臺（ST-FHAL，Super-trillion Fully Human Ab Library），針對任一靶點所獲抗體親和力、序列特異性、類別豐富度等指標均居國際遙遙領先水平。
二、發展歷史
2015年，為了確立清晰的產權，三優生物構建了具有自主知識產權、序列獨一無二的噬菌體展示載體。2017年，完成千億全人抗體庫概念設計，主要聚焦在成藥性較高的germline類型，并同時規避掉假基因的存在。2018年，成功構建了第一個千億級全人抗體庫，相較于百億抗體庫，該庫的分子數量實現了數倍的增長。同時，隨著庫容的顯著提升，優選先導分子的數量也大幅增加。為了進一步擴大全人抗體庫的庫容，分別在2019年和2020年完成萬億全人抗體庫和人源化半合成庫的概念設計。2021年完成萬億全人抗體庫和萬億全人半合成抗體庫的構建及驗證。萬億全人半合成抗體庫是在萬億全人抗體庫的基礎上，通過CDR重組和分子區塊建庫實現的升級。
▲ 圖1. 三優萬億全人抗體發現平臺發展歷程
三、文庫組成
三優萬億全人抗體庫包括萬億全人抗體庫、萬億全人半合成抗體庫和萬億全人共輕抗體庫三大文庫，總庫容為3.28萬億。萬億全人抗體庫是從全人B細胞中獲取重鏈和輕鏈基因，并隨機組裝成Fab，繼而將這些抗體片段克隆到噬菌粒載體進行表達展示。萬億全人抗體庫源自天然，成藥性良好，先導分子中位數：300+。萬億全人半合成抗體庫是在萬億全人抗體庫的基礎上，在體外模擬V(D)J重排的過程，將CDR3隨機序列與人胚系可變區基因（含CDR1和CDR2）進行重組，以此來構建的抗體庫。萬億全人半合成抗體庫，經重排后的抗體庫，輔以工程設計，多樣性高，先導分子中位數：300+。萬億全人共輕抗體庫是由2條成藥性較好的輕鏈序列和具有高度多樣性的人源抗體重鏈序列重組構建的Fab抗體文庫，可一步產生共同輕鏈抗體，先導分子中位數：300+。
四、文庫特性
1）特性一：以成藥性高的種系基因為主
三優超萬億全人抗體庫的重鏈種系基因（Germline）的分布特性如圖2所示，IGHV1和IGHV3合計占抗體庫總比例的86.9%。選取已推進到臨床Ⅲ期或上市抗體藥重鏈種系基因的分布進行比較，結果顯示兩種重鏈Germline分布特性高度相似。
▲ 圖2. 重鏈種系分布頻率比較
2）特性二：抗體多樣性高
全人源抗體庫篩選的抗體序列CDR-L3的長度范圍為6-13個氨基酸，CDR-H3的長度范圍為5-28個氨基酸，如圖3所示，與文獻報道一致，多樣性極高，且呈正態分布。
▲ 圖3. CDR-H3長度分布規律
3）特性三：庫容大，先導抗體數量多
超萬億全人抗體庫庫容量業內遙遙領先，針對于單一靶點，從三優超萬億全人抗體庫篩出的先導分子可達數百。ST-FHAL庫容高達萬億級，針對不同難度的靶點，包括單次跨膜、多次跨膜蛋白，以及細胞因子類靶點，均可獲得大量全人抗體。通過16個不同靶點對ST-FHAL進行篩選驗證，如圖4所示，共獲得5069個具有獨特序列的人源化抗體克隆，所得克隆數中位值是345個。
▲ 圖4. 三優超萬億全人抗體庫篩選binders數量統計
4）特性四：全面成藥性分析
超萬億全人抗體庫篩選服務獲得的分子進行全長構建后，會進行全面的成藥性分析。如表1所示，包括純度及濃度測定、一級結構分析、親和力及親和動力學等多個維度。
▼ 表1. 抗體初步成藥性分析指標
5）特性五：先導抗體親和力高
從三優超萬億全人抗體庫出的分子親和力往往可以達到nM至sub-nM之間。如圖5所示，大部分抗體克隆親和力在10-8~10-10之間。
▲ 圖5. 三優超萬億全人抗體庫先導分子親和動力學數據統計
6）特性六：融合了多樣化的篩選技術，速度快
三優生物項目經驗豐富，可針對不同靶點類型制定個性化方案，包括單次跨膜類、多次跨膜類、GPCR靶點、因子類、病毒類以及胞內靶點等。首先在原材料制備與鑒定階段，重組His或Fc融合蛋白、過表達HEK293或CHO細胞、高表達腫瘤細胞、多肽、VLP等均可作為篩選原材料。其次在抗體庫海選及篩選階段，可采用固相海選、液相海選、固相液相交叉海選、細胞海選、蛋白細胞交叉海選、競爭海選等方式，確保每個靶點平均可獲得數百個先導抗體分子。最后在真核表達驗證階段，可針對獲得的優選分子進行初步的成藥性分析，如：SDS-PAGE、SEC、LC-MS、ELISA、FACS和親和動力學等生化理化檢測來驗證分子質量。三優生物采用一站式高通量自動化篩選，極大的縮短了篩選時間，21天即可完成文庫篩選和真核表達上清的驗證。
▲ 圖6. 三優超萬億全人抗體分子發現系統解決方案
7）特性七：高通量篩選
三優生物創新性地將“噬菌體展示抗體庫技術”與“哺乳動物細胞蛋白表達系統”深度融合，構建了一個高度自動化、高通量且精準的一站式篩選平臺。經過三年的持續優化，三優生物成功建立了全自動化的實驗體系，基于固相與液相相結合的一站式高通量自動化篩選技術，大幅縮短了篩選周期，顯著提升了篩選效率，僅僅21天就可以完成文庫篩選及真核表達初步驗證，還顯著提高了篩選通量和整體效率，為藥物研發提供了強有力的技術支持。
8）特性八：積累了豐富的經驗及案例，穩定，可靠
截止目前，三優生物已完成200+靶標的全人抗體庫篩選，從三優超萬億全人抗體庫篩出的先導分子可達數百。同時，三優生物成功推動了上百個PCC項目，其中多個項目進入臨床階段，這一進展充分證明了STAL平臺在開發多種主流藥物分子方面的強大能力，涵蓋單抗藥物、雙抗藥物、多抗藥物、ADC藥物、AOC藥物、抗體與核素偶聯藥物、PDC藥物以及CAR-T免疫細胞療法等。
▼ 表2. 相關案例統計
代表案例
? 1、抗CD100全人抗體背景
CD100屬于Semaphorin家族，為單次跨膜的I型膜蛋白，以可溶和膜結合兩種形式存在，參與調節軸突導向及體內免疫功能和內環境穩定，CD100在多種組織均有表達，且在多種腫瘤類型中表達上調，包括頭頸鱗狀細胞癌、乳腺癌、前列腺癌、結腸癌等。CD100與Plexin B1的結合介導免疫抑制微環境。
目前全球共有3個抗CD100的成藥型抗體在研，1個已經進入臨床II期，其中臨床推進最快的為Pepinemab，為靶向CD100的單克隆抗體，適應癥為實體瘤，頭頸部鱗狀細胞癌，多發性硬化等。
抗CD100抗體阻斷CD100與PlexinB1結合，逆轉腫瘤微環境中的免疫抑制，包括抑制MDSC的招募，促進M2型巨噬細胞向M1型極化，促進T細胞活化和招募，從而殺傷腫瘤細胞。
▲ 圖7. 靶向CD100的聯合治療機制
? 2、抗體發現技術路線
為了產生CD100的抗體，我們在三優超萬億全人抗體庫中通過2-3輪海選和真核細胞表達驗證，篩選到多個能夠特異性識別CD100，且具有人、鼠和猴交叉活性的候選抗體，具體的篩選流程見圖8。
▲ 圖8. 抗CD100抗體發現流程
? 3、CD100抗體關鍵結果
3.1、細胞水平的結合、阻斷分析
全人源候選分子在細胞水平進行結合、阻斷和激活實驗，圖9展示了采用FACS分析抗體與細胞表面蛋白結合活性的數據，圖10展示了基于FACS分析抗體對受體配體結合阻斷的結果。優選分子B親和、阻斷、種屬交叉活性均顯著優于Bench marker（Pepinemab），A親和、阻斷、種屬交叉活性與Bench marker（Pepinemab）相當。
▲ 圖9. FACS親和活性驗證
▲ 圖10. FACS阻斷活性驗證
3.2、體外藥效驗證
MDSC細胞的增殖可以促進腫瘤免疫逃逸，抗CD100抗體可以抑制MDSC細胞的增殖，從而抑制腫瘤免疫逃逸。全人源候選分子抑制MDSC細胞增殖結果在如11所示，A抑制MDSC細胞增殖效果顯著優于Bench marker。
▲ 圖11. MDSC細胞增殖抑制實驗結果
3.3、體內藥效驗證
全人源候選分子A在Nude小鼠CDX模型的體內抗腫瘤藥效驗證結果如圖12所示。分PBS對照組和治療組，每周給藥兩次，連續給藥四周。結果顯示：候選抗體A與PD-L1單抗（P18）聯用的抑瘤效果顯著優于對照抗體與PD-L1單抗聯用。
▲ 圖12. 腫瘤生長抑制實驗結果
五、總結展望
三優生物智能超萬億人源抗體發現平臺擁有強大的分子發現能力，目前已經完成了數百個項目的分子發現，拓展了人源抗體在腫瘤、自身免疫疾病、感染性疾病等領域的應用前景。在未來五年內，三優生物計劃將超萬億分子庫進一步升級至百萬億級別，通過擴展全人源抗體庫的多樣性，進一步提升藥物發現的潛力和效率。與此同時，公司通過引入先進的AI算法和機器學習模型，實現了一鍵式序列分析和數據庫的建立，接下來將研發從頭生成、抗體親和力、成藥性、免疫原性和特異性預測等算法，加速藥物開發進程，提升藥物開發效率和成功率，并將繼續深化與全球頂尖科研團隊的合作，共同攻克高難度疾病領域的藥物研發挑戰，為全球患者提供更多突破性的治療方案。
關于三優生物
三優生物是一家以“運用創新生物藥提高人類的生活品質”為愿景，以“讓天下沒有難做的創新生物藥”為使命的生物醫藥高新技術企業。公司總部位于中國上海，在美國、歐洲等地設有子公司，現有投產及布局的研發及GMP場地20000多平方米。
公司以智能超萬億分子庫為核心，打造了國際領先的創新生物藥臨床前智能化及一體化研發平臺，通過“新藥發現、臨床前研究、智能化藥物研發及前沿科學研究”等四個維度加速創新生物藥物的研發進程。
公司為合作伙伴提供“差異化CRO、整合型CDO、協同型CPO、特色CRS”于一體的“創新生物藥4C綜合業務”。公司已建立全球營銷網絡，已與全球1200多家藥企、生技公司等建立了良好的合作關系；已完成了1200多個新藥發現及開發服務項目；已完成了50多個合作研發項目，其中9個合作項目已完成臨床申報；公司開發了數千種品牌試劑。
公司已獲得國家高新技術、上海市專精特新、上海市小巨人和上海“張江之星”企業認定。
