今天，中國(guó)大陸首個(gè)PD-1抑制劑（nivolumab）正式開(kāi)賣，非小細(xì)胞肺癌患者終于用上了期待已久的“O”藥。

這是個(gè)歷史性的時(shí)刻。

一周前，百時(shí)美施貴寶（BMS）公布了nivolumab在中國(guó)大陸的銷售價(jià)格——只有美國(guó)的一半，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他國(guó)家和地區(qū)代購(gòu)的便宜。這個(gè)價(jià)格獲得了滿堂彩。

兩個(gè)月前，nivolumab獲中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局（CNDA）批準(zhǔn)，成為第一個(gè)登陸中國(guó)大陸的免疫檢查點(diǎn)抑制劑。

三年前，在廣東省人民醫(yī)院終身主任吳一龍教授的主持下，CheckMate-078研究開(kāi)始了。作為nivolumab的中國(guó)注冊(cè)臨床研究，它是第一個(gè)，也是迄今為止唯一一個(gè)證實(shí)免疫檢查點(diǎn)抑制劑在中國(guó)人群中療效和安全性的研究[1]。CheckMate-078開(kāi)啟了專屬于中國(guó)晚期非小細(xì)胞肺癌患者的生命奇跡。

癌癥，說(shuō)到底就是人體免疫系統(tǒng)與異常細(xì)胞之間的一場(chǎng)戰(zhàn)斗。癌癥會(huì)不會(huì)發(fā)生，看的就是在這場(chǎng)戰(zhàn)斗里誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱。

一百多年來(lái)，科學(xué)家一直在探索激活人體免疫系統(tǒng)以治療癌癥的免疫療法，希望初現(xiàn)于1996年。

當(dāng)年，加州大學(xué)伯克利分校的JamesAllison團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇開(kāi)天辟地的研究論文，他們?cè)赥細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)了一種抑制分子CTLA-4，阻斷這種分子與抗原呈遞細(xì)胞上相應(yīng)配體分子的結(jié)合，就可以增加T細(xì)胞的抗腫瘤活性，抑制腫瘤生長(zhǎng)[2]。

腫瘤免疫治療呼之欲出。

就在此時(shí)，一直埋頭做轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)研發(fā)的公司Medarex（2009年被BMS收購(gòu)）嗅到癌癥治療要巨變的氣息。沒(méi)想到他們不僅嗅覺(jué)靈敏，動(dòng)作還很迅速，很快就開(kāi)發(fā)出了CTLA-4抗體。2000年，他們?cè)谵D(zhuǎn)移性黑色素瘤患者身上，親眼見(jiàn)證了免疫治療的威力。這個(gè)抗體就是2011年被FDA批準(zhǔn)的全球第一個(gè)免疫檢查點(diǎn)抑制劑Yervoy（ipilimumab）。

ipilimumab的成功，讓Medarex的科研人員意識(shí)到，CTLA-4和類似的靶點(diǎn)必將是腫瘤治療十分有潛力的新方向。

在Medarex轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)帶頭人NilsLonberg的帶領(lǐng)下，一幫科研人員開(kāi)始在浩瀚的科研論文中搜尋新線索。很快，他們就被日本京都大學(xué)TasukuHonjo團(tuán)隊(duì)在1992年克隆到的PD-1分子吸引住了[3]。

華人免疫學(xué)家陳列平和TasukuHonjo的研究都表明，這個(gè)PD-1分子一旦與腫瘤細(xì)胞上的PD-L1結(jié)合，T細(xì)胞的抗腫瘤活性就沒(méi)了[4-6]。這就意味著，PD-1和CTLA-4類似，也是T細(xì)胞的一種負(fù)調(diào)節(jié)因子。

如果CTLA-4抗體能激活T細(xì)胞的抗腫瘤活性，那么PD-1抗體應(yīng)該也能達(dá)到同樣的效果！這讓NilsLonberg團(tuán)隊(duì)欣喜若狂。

而PD-1抗體開(kāi)發(fā)的任務(wù)，就落到了當(dāng)時(shí)在Medarex任職的華人科學(xué)家王常玉和黃海春等人的肩上。

既然要研發(fā)可以在人身上使用的PD-1抗體藥物，那根據(jù)抗原抗體反應(yīng)的原則，第一步就是獲取抗原，即人的PD-1。這個(gè)很簡(jiǎn)單，畢竟早在1992年TasukuHonjo就已經(jīng)克隆到了。

接下來(lái)問(wèn)題就來(lái)了，抗體是抗原刺激免疫系統(tǒng)之后，體內(nèi)B細(xì)胞根據(jù)抗原的特點(diǎn)定制化生產(chǎn)的，抗原PD-1是有了，那該用PD-1刺激誰(shuí)產(chǎn)生抗體呢？

刺激人？這個(gè)你想都不要想。

那只能是小白鼠了。這個(gè)生產(chǎn)抗體的辦法是Kohler和Milstein在1975年首次發(fā)現(xiàn)的[7]，1984年他們因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了單克隆抗體產(chǎn)生原理而獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[8]。

但是這里面就有個(gè)問(wèn)題了。用人的PD-1去刺激小白鼠生產(chǎn)PD-1抗體，這個(gè)特異性的結(jié)合應(yīng)該是沒(méi)問(wèn)題的。但是呢，當(dāng)我們把小鼠產(chǎn)生的鼠源PD-1抗體用在人身上的時(shí)候，這個(gè)鼠源PD-1抗體顯然不是人身上的東西啊，人體肯定會(huì)把鼠源PD-1抗體當(dāng)做抗原清除掉[9-11]?？赡懿黄鹦Р徽f(shuō)，這種抗體還會(huì)帶來(lái)一些安全問(wèn)題[12]。

如此一來(lái)，這類抗體實(shí)用性到底怎么樣就說(shuō)不好了，1986年獲FDA批準(zhǔn)的第一個(gè)單克隆抗體藥物Muromonab-CD3就是個(gè)明證。它獲批之后，F(xiàn)DA連續(xù)8年沒(méi)再敢批其他的單抗藥物。

為了盡可能避免人體把鼠源抗體當(dāng)做外來(lái)的抗原清除掉，科學(xué)家著實(shí)想了很多辦法。

1984年，人-鼠嵌合抗體誕生了[13]，科學(xué)家把鼠源抗體專門用來(lái)識(shí)別抗原的可變區(qū)保留，把對(duì)抗原識(shí)別作用不大的恒定區(qū)用人的抗體替換掉。如此一來(lái)，這個(gè)人-鼠嵌合抗體進(jìn)入人體后就沒(méi)那么招搖了，在一定程度上降低了被人體消滅掉的風(fēng)險(xiǎn)。

抗體藥物發(fā)展簡(jiǎn)史

兩年后的1986年，Jones等人對(duì)鼠源抗體的可變區(qū)做進(jìn)一步改造，讓它在保留識(shí)別抗原能力的前提下，盡可能的小。這就是我們現(xiàn)在常說(shuō)的人源化抗體。

不過(guò)，就算做了這么多改造，但是顯而易見(jiàn)的是，如果能讓小鼠生產(chǎn)人的抗體，那才是真的完美。

早在1985年，F(xiàn)rederickAlt等就曾預(yù)言，日漸成熟的轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以讓小鼠表達(dá)人的抗體[14]?？梢哉f(shuō)，Alt的預(yù)言不僅給了科學(xué)家信心，還為未來(lái)的研究指明了方向。

1994年，Alt的預(yù)言實(shí)現(xiàn)了。4月28，當(dāng)年尚在GenPharm公司（1997年被Medarex收購(gòu)）工作的NilsLonberg等人[15]，和CellGenesys公司的研究團(tuán)隊(duì)[16]，分別在《自然》和《自然遺傳學(xué)》上發(fā)表重要研究成果：他們用不同的方法開(kāi)發(fā)出了可以生產(chǎn)全人源單克隆抗體的轉(zhuǎn)基因小鼠。

各種類型抗體的結(jié)構(gòu)

從Alt的預(yù)言，到技術(shù)實(shí)現(xiàn)，消耗了無(wú)數(shù)科學(xué)家的近十年光陰，治療性抗體的生產(chǎn)終于近乎完美了。無(wú)怪乎有人稱：轉(zhuǎn)基因小鼠技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是單克隆抗體制備領(lǐng)域的一次技術(shù)飛躍。

制造PD-1抗體，萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)。

nivolumab誕生記：精益求精的單抗技術(shù)

王常玉和黃海春等人抓了幾只NilsLonberg研發(fā)的轉(zhuǎn)基因小鼠，把PD-1注射到轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)。那是不是就可以坐等從轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)收獲全人源的PD-1抗體了呢？

當(dāng)然不是。

一只小鼠才能生產(chǎn)多少抗體？此外，用小鼠生產(chǎn)，這成本肯定得高得嚇人啊。

研究人員把接受PD-1免疫后的轉(zhuǎn)基因小鼠的脾臟取出來(lái)了。很多產(chǎn)生全人源PD-1抗體的B細(xì)胞都在里面。讓這些脾細(xì)胞生產(chǎn)抗體雖然是個(gè)好主意，然而這些離體細(xì)胞的壽命不長(zhǎng)、增殖能力也很差。

要說(shuō)長(zhǎng)壽且繁殖力強(qiáng)，那腫瘤細(xì)胞肯定冠絕細(xì)胞界。

科學(xué)家就想到利用癌細(xì)胞的這一特點(diǎn)。他們把脾細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合，讓這種融合細(xì)胞既能產(chǎn)生全人源PD-1抗體，還能“健康長(zhǎng)壽”。這就是大名鼎鼎的“雜交瘤”技術(shù)。通過(guò)簡(jiǎn)單的篩選，王常玉和黃海春團(tuán)隊(duì)很快得到了合適的雜交瘤細(xì)胞，終于能夠生產(chǎn)夢(mèng)寐以求的全人源PD-1抗體。

此時(shí)，距離他們開(kāi)始制備PD-1抗原只過(guò)了4個(gè)月！

不過(guò)此時(shí)，這個(gè)全人源PD-1抗體還不是真正的nivolumab，只能算個(gè)“原型機(jī)”，要能夠穩(wěn)定、有效地在臨床上使用，還得給它動(dòng)幾個(gè)“大手術(shù)”才行。

這里我們就很有必要先來(lái)了解一下抗體本身了。

我們都知道抗體和抗原的結(jié)合是非常有特異性的，靠著抗體獨(dú)一無(wú)二的可變區(qū)，大多數(shù)情況下一種抗體能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別一種抗原。正是這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，讓抗體藥物有更小的副作用和更高的效率。

不過(guò)從另一個(gè)層面來(lái)分，人體內(nèi)的抗體又可以分為IgA、IgD、IgE、IgG和IgM等5種類型。這五種類型的抗體各司其職，針對(duì)不同的外來(lái)入侵物，它們的壽命（半衰期）也不同，其中IgG的壽命最長(zhǎng)，所以目前臨床上使用的治療性抗體多為IgG類型[17]。

這個(gè)IgG門下又分四大金剛，它們分別叫IgG1、IgG2、IgG3和IgG4。這四種亞型的技能也是不同的[17]。

例如IgG1和IgG3，它倆有兩個(gè)獨(dú)門技能，叫抗體依賴的細(xì)胞毒性（ADCC）以及補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒性（CDC），這兩個(gè)技能那可是非常厲害啊，一旦IgG1和IgG3與目標(biāo)細(xì)胞上的抗原結(jié)合，這個(gè)細(xì)胞肯定會(huì)“中毒”身亡。顯然，這種類型的抗體不適合作為T細(xì)胞表面抗原PD-1的抗體。畢竟我們的目的是為了激活T細(xì)胞，而不是干掉T細(xì)胞。

IgG1和IgG3的恒定區(qū)（FC）有抗體依賴的細(xì)胞毒性（ADCC）何補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒性（CDC）

而IgG2和IgG4亞型就溫和多了，它倆主要的技能是阻礙或抑制。巧了，科學(xué)家不正是要阻礙腫瘤細(xì)胞的PD-L1與T細(xì)胞的PD-1結(jié)合嘛！就是它倆了。不過(guò)，IgG2主要結(jié)合糖類抗原，所以它也出局了。

如此一來(lái)，IgG4亞型的PD-1抗體就是科學(xué)家最想要的。

但問(wèn)題也隨之而來(lái)了，IgG4亞型的PD-1抗體不是你想要就能要的啊。我們把PD-1抗原注射到小鼠體內(nèi)，連小鼠自己都不清楚自己會(huì)產(chǎn)生哪種抗體，我們就更沒(méi)辦法知道了。

王常玉和黃海春想了個(gè)好辦法。

既然抗體識(shí)別抗原主要依賴于可變區(qū)，那把篩選到的那個(gè)PD-1抗體的可變區(qū)安裝到人的IgG4型抗體上，不就行了嘛！研究人員就給全人源PD-1抗體測(cè)了個(gè)序，確定這個(gè)抗體的可變區(qū)序列，然后把這個(gè)序列和IgG4亞型抗體的恒定區(qū)序列連在一起，一個(gè)全新的IgG4型的全人源PD-1抗體就可以誕生了。

好，現(xiàn)在我們距離nivolumab已經(jīng)很近了！

為啥只是很近了呢，因?yàn)橥醭Ｓ窈忘S海春還注意到一個(gè)問(wèn)題，那就是野生型（人體正常情況下的）IgG4的兩個(gè)識(shí)別抗原的可變區(qū)會(huì)發(fā)生交換，形成單價(jià)（半抗體分子）或者進(jìn)一步形成雙特異性抗體[18]。

一旦上面的那個(gè)IgG4型的PD-1抗體與體內(nèi)的IgG4型其他抗體相遇，它們之間會(huì)交換可變區(qū)，這顯然不利于抗體藥物的穩(wěn)定性，會(huì)降低治療效果；此外，可變區(qū)交換后的IgG4抗體，它結(jié)合的還是不是PD-1就不好說(shuō)了，所以這種可變區(qū)的交換還會(huì)導(dǎo)致不良反應(yīng)[19]。

對(duì)一款藥物來(lái)說(shuō)，這是不可接受的。

好在這個(gè)問(wèn)題有解決的辦法，科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，只要把IgG4恒定區(qū)的第228位氨基酸從絲氨酸（Ser）換成脯氨酸（Pro），就可以阻止IgG4抗體之間的可變區(qū)交換了。

經(jīng)過(guò)“換頭”“整容”的重組抗體——目前唯一的全人源、IgG4型的PD-1單克隆抗體藥物nivolumab終于誕生了。

征戰(zhàn)臨床：千錘百煉的臨床證據(jù)

在從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)之前，更多的考驗(yàn)等待著初生的nivolumab[20]。

對(duì)一個(gè)好抗體來(lái)說(shuō)，首要的是安全，這個(gè)抗體不能危害到其他正常的細(xì)胞組織和器官。于是研究人員把包括小腦、心臟、肝、肺、腎和脾等在內(nèi)的人體細(xì)胞和nivolumab放一起。很好，即使在高于使用濃度數(shù)十倍水平的情況下，nivolumab也沒(méi)有傷害上述的組織細(xì)胞。

其次，就是抗體的有效性，看看nivolumab是不是真的可以激活T細(xì)胞的抗腫瘤能力吧。當(dāng)把T細(xì)胞和一群抑制它活性的細(xì)胞一起培養(yǎng)，再往里面加入nivolumab后，T細(xì)胞釋放γ-干擾素和IL-2的能力顯著增強(qiáng)，T細(xì)胞的增殖能力增強(qiáng)。這說(shuō)明T細(xì)胞活性增強(qiáng)了。

而且Nivolumab親和力非常強(qiáng)，可以在非常低的濃度下（~1.5ng/mL）解除PD-L1對(duì)T細(xì)胞的抑制，增強(qiáng)T細(xì)胞的活性。與此同時(shí)，在沒(méi)有抗原或者T細(xì)胞受體存在的情況下，nivolumab不影響T細(xì)胞的活性。

和預(yù)期的一樣，在0.003到50μg/mL濃度區(qū)間內(nèi)，nivolumab對(duì)T細(xì)胞沒(méi)有出現(xiàn)ADCC和CDC，它確實(shí)不會(huì)傷害T細(xì)胞。

PD-1抗體阻斷PD-L1與PD-1的結(jié)合

這些結(jié)果表明nivolumab不會(huì)引起非特異性的淋巴細(xì)胞活化。

可見(jiàn)nivolumab不僅高效，而且效果特異性高，只管給腫瘤特異性T細(xì)胞加油打氣從不做小動(dòng)作。至此所有的臨床前研究都準(zhǔn)備好了，就等上臨床來(lái)個(gè)終極一戰(zhàn)。

2006年，在王常玉和陳列平等科學(xué)家和醫(yī)生的推動(dòng)下，全球第一個(gè)PD-1抗體臨床試驗(yàn)啟動(dòng)了[21]。這個(gè)研究確定了nivolumab在人體的安全性，以及有效性。

2008年開(kāi)始nivolumab里程碑式的CA209-003研究，確定了nivolumab的臨床使用劑量為3mg/kg[24]。同時(shí)，CA209-003研究證實(shí)nivolumab在多個(gè)瘤種中具有抗腫瘤作用，全面開(kāi)啟臨床之路，截止目前累計(jì)發(fā)表15篇NEJM文章。

2014年7月4日，nivolumab率先在日本獲批，成為全球第一個(gè)獲批的PD-1抑制劑。自此，nivolumab憑借出生自帶的光環(huán)和榮耀，在抗腫瘤征途上一路開(kāi)掛。

短短4年內(nèi)，nivolumab在全球已獲批用于9個(gè)瘤種，17項(xiàng)適應(yīng)癥，是至今全球適應(yīng)癥最多的PD-1抑制劑。