突破！三优生物超万亿抗体库，推动生物药研发新前沿

三优生物智能超万亿分子发现平台，可涵盖6类分子形式，包括全人单克隆抗体、共同轻链抗体、人源化单域抗体、环状多肽分子、ADC分子和mRNA分子，为不同疾病的治疗提供多样化的分子工具。在生物医药技术飞速发展的今天，全人单克隆抗体作为一种极具潜力的生物制品，正逐渐成为科研和临床领域的焦点。

一、文库背景

自1986年首个单克隆抗体获批以来，抗体技术历经鼠源、嵌合、人源化到全人源抗体的迭代，逐步解决了免疫原性和疗效问题。抗体药物市场规模在2023年达到2300多亿美元，年增长率约15%。截至2024年年底，FDA累计批准的抗体类药物已超过150款，其中有55种全人源单抗，占全部单抗药物的34%。全人源单抗具备高特异性、高亲和力及高安全性的显著优势，将成为临床使用的理想抗体。噬菌体展示技术是全人抗体开发的重要途径，市场上人源噬菌体展示抗体库普遍存在供体少、库容低、多样性低、亲和力低、成药性低等问题，为获得数量更多，质量更优的候选抗体，三优生物成功搭建了智能超万亿全人抗体库发现平台（ST-FHAL，Super-trillion Fully Human Ab Library），针对任一靶点所获抗体亲和力、序列特异性、类别丰富度等指标均居国际遥遥领先水平。

二、发展历史

2015年，为了确立清晰的产权，三优生物构建了具有自主知识产权、序列独一无二的噬菌体展示载体。2017年，完成千亿全人抗体库概念设计，主要聚焦在成药性较高的germline类型，并同时规避掉假基因的存在。2018年，成功构建了第一个千亿级全人抗体库，相较于百亿抗体库，该库的分子数量实现了数倍的增长。同时，随着库容的显著提升，优选先导分子的数量也大幅增加。为了进一步扩大全人抗体库的库容，分别在2019年和2020年完成万亿全人抗体库和人源化半合成库的概念设计。2021年完成万亿全人抗体库和万亿全人半合成抗体库的构建及验证。万亿全人半合成抗体库是在万亿全人抗体库的基础上，通过CDR重组和分子区块建库实现的升级。

▲ 图1. 三优万亿全人抗体发现平台发展历程

三、文库组成

三优万亿全人抗体库包括万亿全人抗体库、万亿全人半合成抗体库和万亿全人共轻抗体库三大文库，总库容为3.28万亿。万亿全人抗体库是从全人B细胞中获取重链和轻链基因，并随机组装成Fab，继而将这些抗体片段克隆到噬菌粒载体进行表达展示。万亿全人抗体库源自天然，成药性良好，先导分子中位数：300+。万亿全人半合成抗体库是在万亿全人抗体库的基础上，在体外模拟V(D)J重排的过程，将CDR3随机序列与人胚系可变区基因（含CDR1和CDR2）进行重组，以此来构建的抗体库。万亿全人半合成抗体库，经重排后的抗体库，辅以工程设计，多样性高，先导分子中位数：300+。万亿全人共轻抗体库是由2条成药性较好的轻链序列和具有高度多样性的人源抗体重链序列重组构建的Fab抗体文库，可一步产生共同轻链抗体，先导分子中位数：300+。

四、文库特性

1）特性一：以成药性高的种系基因为主

三优超万亿全人抗体库的重链种系基因（Germline）的分布特性如图2所示，IGHV1和IGHV3合计占抗体库总比例的86.9%。选取已推进到临床Ⅲ期或上市抗体药重链种系基因的分布进行比较，结果显示两种重链Germline分布特性高度相似。

▲ 图2. 重链种系分布频率比较

2）特性二：抗体多样性高

全人源抗体库筛选的抗体序列CDR-L3的长度范围为6-13个氨基酸，CDR-H3的长度范围为5-28个氨基酸，如图3所示，与文献报道一致，多样性极高，且呈正态分布。

▲ 图3. CDR-H3长度分布规律

3）特性三：库容大，先导抗体数量多

超万亿全人抗体库库容量业内遥遥领先，针对于单一靶点，从三优超万亿全人抗体库筛出的先导分子可达数百。ST-FHAL库容高达万亿级，针对不同难度的靶点，包括单次跨膜、多次跨膜蛋白，以及细胞因子类靶点，均可获得大量全人抗体。通过16个不同靶点对ST-FHAL进行筛选验证，如图4所示，共获得5069个具有独特序列的人源化抗体克隆，所得克隆数中位值是345个。

▲ 图4. 三优超万亿全人抗体库筛选binders数量统计

4）特性四：全面成药性分析

超万亿全人抗体库筛选服务获得的分子进行全长构建后，会进行全面的成药性分析。如表1所示，包括纯度及浓度测定、一级结构分析、亲和力及亲和动力学等多个维度。

▼ 表1. 抗体初步成药性分析指标

5）特性五：先导抗体亲和力高

从三优超万亿全人抗体库出的分子亲和力往往可以达到nM至sub-nM之间。如图5所示，大部分抗体克隆亲和力在10-8~10-10之间。

▲ 图5. 三优超万亿全人抗体库先导分子亲和动力学数据统计

6）特性六：融合了多样化的筛选技术，速度快

三优生物项目经验丰富，可针对不同靶点类型制定个性化方案，包括单次跨膜类、多次跨膜类、GPCR靶点、因子类、病毒类以及胞内靶点等。首先在原材料制备与鉴定阶段，重组His或Fc融合蛋白、过表达HEK293或CHO细胞、高表达肿瘤细胞、多肽、VLP等均可作为筛选原材料。其次在抗体库海选及筛选阶段，可采用固相海选、液相海选、固相液相交叉海选、细胞海选、蛋白细胞交叉海选、竞争海选等方式，确保每个靶点平均可获得数百个先导抗体分子。最后在真核表达验证阶段，可针对获得的优选分子进行初步的成药性分析，如：SDS-PAGE、SEC、LC-MS、ELISA、FACS和亲和动力学等生化理化检测来验证分子质量。三优生物采用一站式高通量自动化筛选，极大的缩短了筛选时间，21天即可完成文库筛选和真核表达上清的验证。

▲ 图6. 三优超万亿全人抗体分子发现系统解决方案

7）特性七：高通量筛选

三优生物创新性地将“噬菌体展示抗体库技术”与“哺乳动物细胞蛋白表达系统”深度融合，构建了一个高度自动化、高通量且精准的一站式筛选平台。经过三年的持续优化，三优生物成功建立了全自动化的实验体系，基于固相与液相相结合的一站式高通量自动化筛选技术，大幅缩短了筛选周期，显著提升了筛选效率，仅仅21天就可以完成文库筛选及真核表达初步验证，还显著提高了筛选通量和整体效率，为药物研发提供了强有力的技术支持。

8）特性八：积累了丰富的经验及案例，稳定，可靠

截止目前，三优生物已完成200+靶标的全人抗体库筛选，从三优超万亿全人抗体库筛出的先导分子可达数百。同时，三优生物成功推动了上百个PCC项目，其中多个项目进入临床阶段，这一进展充分证明了STAL平台在开发多种主流药物分子方面的强大能力，涵盖单抗药物、双抗药物、多抗药物、ADC药物、AOC药物、抗体与核素偶联药物、PDC药物以及CAR-T免疫细胞疗法等。

▼ 表2. 相关案例统计

代表案例

▶ 1、抗CD100全人抗体背景

CD100属于Semaphorin家族，为单次跨膜的I型膜蛋白，以可溶和膜结合两种形式存在，参与调节轴突导向及体内免疫功能和内环境稳定，CD100在多种组织均有表达，且在多种肿瘤类型中表达上调，包括头颈鳞状细胞癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等。CD100与Plexin B1的结合介导免疫抑制微环境。

目前全球共有3个抗CD100的成药型抗体在研，1个已经进入临床II期，其中临床推进最快的为Pepinemab，为靶向CD100的单克隆抗体，适应症为实体瘤，头颈部鳞状细胞癌，多发性硬化等。

抗CD100抗体阻断CD100与PlexinB1结合，逆转肿瘤微环境中的免疫抑制，包括抑制MDSC的招募，促进M2型巨噬细胞向M1型极化，促进T细胞活化和招募，从而杀伤肿瘤细胞。

▲ 图7. 靶向CD100的联合治疗机制

▶ 2、抗体发现技术路线

为了产生CD100的抗体，我们在三优超万亿全人抗体库中通过2-3轮海选和真核细胞表达验证，筛选到多个能够特异性识别CD100，且具有人、鼠和猴交叉活性的候选抗体，具体的筛选流程见图8。

▲ 图8. 抗CD100抗体发现流程

▶ 3、CD100抗体关键结果

3.1、细胞水平的结合、阻断分析

全人源候选分子在细胞水平进行结合、阻断和激活实验，图9展示了采用FACS分析抗体与细胞表面蛋白结合活性的数据，图10展示了基于FACS分析抗体对受体配体结合阻断的结果。优选分子B亲和、阻断、种属交叉活性均显著优于Bench marker（Pepinemab），A亲和、阻断、种属交叉活性与Bench marker（Pepinemab）相当。

▲ 图9. FACS亲和活性验证

▲ 图10. FACS阻断活性验证

3.2、体外药效验证

MDSC细胞的增殖可以促进肿瘤免疫逃逸，抗CD100抗体可以抑制MDSC细胞的增殖，从而抑制肿瘤免疫逃逸。全人源候选分子抑制MDSC细胞增殖结果在如11所示，A抑制MDSC细胞增殖效果显著优于Bench marker。

▲ 图11. MDSC细胞增殖抑制实验结果

3.3、体内药效验证

全人源候选分子A在Nude小鼠CDX模型的体内抗肿瘤药效验证结果如图12所示。分PBS对照组和治疗组，每周给药两次，连续给药四周。结果显示：候选抗体A与PD-L1单抗（P18）联用的抑瘤效果显著优于对照抗体与PD-L1单抗联用。

▲ 图12. 肿瘤生长抑制实验结果

五、总结展望

三优生物智能超万亿人源抗体发现平台拥有强大的分子发现能力，目前已经完成了数百个项目的分子发现，拓展了人源抗体在肿瘤、自身免疫疾病、感染性疾病等领域的应用前景。在未来五年内，三优生物计划将超万亿分子库进一步升级至百万亿级别，通过扩展全人源抗体库的多样性，进一步提升药物发现的潜力和效率。与此同时，公司通过引入先进的AI算法和机器学习模型，实现了一键式序列分析和数据库的建立，接下来将研发从头生成、抗体亲和力、成药性、免疫原性和特异性预测等算法，加速药物开发进程，提升药物开发效率和成功率，并将继续深化与全球顶尖科研团队的合作，共同攻克高难度疾病领域的药物研发挑战，为全球患者提供更多突破性的治疗方案。

关于三优生物

三优生物是一家以“运用创新生物药提高人类的生活品质”为愿景，以“让天下没有难做的创新生物药”为使命的生物医药高新技术企业。公司总部位于中国上海，在美国、欧洲等地设有子公司，现有投产及布局的研发及GMP场地20000多平方米。

公司以智能超万亿分子库为核心，打造了国际领先的创新生物药临床前智能化及一体化研发平台，通过“新药发现、临床前研究、智能化药物研发及前沿科学研究”等四个维度加速创新生物药物的研发进程。

公司为合作伙伴提供“差异化CRO、整合型CDO、协同型CPO、特色CRS”于一体的“创新生物药4C综合业务”。公司已建立全球营销网络，已与全球1200多家药企、生技公司等建立了良好的合作关系；已完成了1200多个新药发现及开发服务项目；已完成了50多个合作研发项目，其中9个合作项目已完成临床申报；公司开发了数千种品牌试剂。

公司已获得国家高新技术、上海市专精特新、上海市小巨人和上海“张江之星”企业认定。