150 kDa是个让 抗体药研发人员又爱又恨的数字。
这是人IgG标准分子量,由此延伸的抗体药,统治了肿瘤、自免等几乎所有的重磅靶点。
但150 kDa的分子量也给抗体药带来了 组织深度渗透缓慢不均匀、无法突破血脑屏障,生产成本高等产业问题!
诸如此类的问题让 150 kDa成了抗体药的斩杀线!
这时候今天文章的主角,介于传统小分子(<1 kDa)与单抗(150 kDa)间的蛋白药就展露锋芒了。
短小精悍的分子刺客,不仅在生理尺度上打破了单抗的瓶颈,更在商业模式具有天然的低成本、高效率、高利润的优势。
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01
“五毒俱全”
已进入临床或成熟的蛋白药中大体分五大明星家族。
源自金黄色葡萄球菌蛋白A的Affibody(~6.5 kDa)结构极为简单,仅由一个不含二硫键的三螺旋束构成。
这种极简结构赋予了它很好的热稳定性,在极高温度或严苛化学偶联环境中依然能瞬间可逆折叠而不失活,是核药同位素标记的优选载体。
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而源自天然锚蛋白拼接的DARPin(~14-18 kDa)则由数个高度保守模块化单元首尾相连,形成极其刚性的物理表面。
这种平整而坚固的结合界面带来了 皮摩尔(pM)级的亲和力!
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源自人脂质运载蛋白骨架的Anticalin(~18-20 kDa) 由8条反平行β折叠片围成的桶状口袋。
这个独特的杯状结构在捕获小的化学分子或多肽时展现出抗体所不具备的空间优势。
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基于人十型纤连蛋白III结构域的Adnectin(~10 kDa)结构与抗体可变区高度相似,却没二硫键,使其能完美适应高还原的内质网及胞质环境。
而分子量仅有 3 ~ 4 kDa 的 Knottin则依靠 3 个特殊的二硫键在空间中打了个极其稳固的扣儿,在面对强酸、强碱及体内活跃蛋白酶时,依然能保持空间结构,是开发口服生物药及穿透血脑屏障的绝佳选择。
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02
小而美,美就多金!
传统单抗由于结构复杂、翻译后糖基化修饰,生产过程极其挑剔,必须使用昂贵的哺乳动物细胞(如CHO细胞)长达数周的发酵,且下游纯化所需的Protein A填料价格高昂。
小分子蛋白结构极简、无糖基化修饰、热稳定性好,可直接用大肠杆菌(E. coli)或酵母等廉价发酵体系,在24~48h内超高密度表达。在纯化工艺上,由于耐热,甚至可通过简单的短时加热让杂蛋白变性沉淀,免去昂贵的色谱流程。
这一套下来,可直接将药物生产成本砍掉80%以上。
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在这个基础上,就有了极富商业想象力的老药重做与剂型重塑的可能了。
用已获临床验证的靶点(如 TNF-α、IL-17A、EGFR 等)进行结构重塑,是成功率极高的开发策略。
抗体由于易聚集变性,无法制成高浓度的室温稳定制剂,更无法通过吸入或口服给药。
而超稳定的小分子蛋白则可被改造成口服片剂(如局部靶向炎性肠病)或干粉吸入剂(如肺部感染)。
给药途径的颠覆极大改善了患者依从性,将原有的单抗注射液存量市场,放大为了天花板更高的、非注射给药的百亿巨量新市场。
此外,小分子蛋白还是规避专利悬崖和专利丛林的利器。
MNC为延长重磅单抗的垄断期,往往会围绕其氨基酸序列、配方制剂和纯化工艺织就密不透风的专利网(如修美乐在美国拥有超130件专利)。
仿制药企业想要分一杯羹,法律诉讼和研发的时间成本极高。
小分子蛋白药在分子结构上与单抗完全不同,天然绕过单抗的既有专利保护。药企可以针对成熟靶点,快速设计小分子蛋白药物,在毫无专利纠纷风险的前提下,直接切入成熟的百亿靶点市场。
03
商业快打
在实际场景中小分子蛋白药并不需在所有领域与抗体全盘搞起,专注于抗体盲区和新崛起的场景,实施精准的快打快赚才是王道。
第一个看好的场景是是核药诊疗一体化与偶联药基座。
ADC或RDC(核素偶联药物)火爆全球,但它们无法克服抗体半衰期太长(通常长达两三周)的问题。
抗体偶联了化学毒素或强放射性同位素在体内长期循环会对骨髓、肝脏和肾脏造成持续性系统毒害,极大地限制了临床给药剂量。
而基于小分子蛋白的基座则完全改写了药物设计规则。
Affibody AB的 靶向IL-17A的 Affibody药物Izokibep在治疗化脓性汗腺炎临床III期中,由于分子量极小,能以极高浓度迅速渗透进发炎组织深处,临床起效速度惊人。
同时,结合的游离分子在循环中清除快,完美解决了系统性毒性。
这种特性应用在核药商业价值会非常可观。
患者早上注射偶联了造影同位素的小分子蛋白,半小时内即可完成高对比度的PET全身肿瘤造影;
确认靶点阳性后,下午直接注射偶联了高能治疗同位素的同款小分子蛋白进行精准放疗。
“上午诊断,下午治疗,当天出院”的极速闭环,让同一款蛋白资产在诊疗两端实现双重收费,商业回报呈指数级放大。
还有一个爆发点是多特异性大分子药物的乐高式拼接。
传统抗体构建双或三特异性时,常遇到轻重链错配、折叠异常和极易沉淀等难题, 工艺开发极其艰难。
而小分子蛋白(如DARPin)由于不含二硫键、结构高度对称的模块化,它们的拼接就像拼乐高一样简单和稳定。
Molecular Partners研发的MP0533就是这一优势的经典证明。
利用DARPin 技术,在同一条多肽链上首尾相连地拼接了3个靶向肿瘤抗原的DARPin结构域,及1个用于延长半衰期的白蛋白结合结构域,和靶向 T 细胞的 CD3 结构域,满打满算拼了 5 个结构!
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不仅如此,小分子蛋白药还是突破血脑屏障的硬核脑部递送载体。
在阿尔茨海默病、胶质母细胞瘤等CNS 疾病面前,传统抗体只能望洋兴叹。
而小体积、电荷分布可高度定制的Knottin等分子,能够通过脑血管内皮细胞的受体介导转胞吞作用,以极高效率跨越血脑屏障。
将Knottin作为载体,与原本无法入脑的抗体或化药偶联,能瞬间激活尘封已久的脑部重磅管线,盘活数百亿的神经退行性疾病与脑肿瘤市场。
AI的加持,让变现瞬间加速!
传统抗体开发依赖于在随机突变体的文库中耗时数月淘选,效率极低。
而生成式AI正颠覆小分子蛋白药的研发周期。在计算机中输入靶点的高精度三维结构,运行算法,针对传统抗体无法触及的位点,逆向计算并瞬间生成上千个能与之高度结合的蛋白结构。
随后几秒内反向解析出能让该结构最稳定折叠的氨基酸序列,直接在线合成DNA序列,进行大肠杆菌高通量验证。
从立项到拿到高活性、稳定折叠的先导候选分子,周期从过去1~2年缩短到2~3个月。
对初创Biotech而言,这意味着凭少量天使轮资金,就能快速跑出数条确定性极高的管线,在估值高点迅速对外授权BD实现盈利。
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结语:生物医药天生门极其严谨的科学,小分子蛋白药要想真的分食百亿美金蛋糕,依然要面对很多壁垒。
首先是肾脏滤过,分子量低的蛋白在体内循环的半衰期常不到1小时。为延长半衰期,常需进行PEG化、引入Fc结构、白蛋白结合域等。
但这又不可避免地使分子量回到60~80 kDa左右,成了脱裤子放屁了~
如何在半衰期和渗透率间精妙平衡是考验药企转化功底的。
其次是免疫原性风险。许多优秀小分子蛋白源自细菌(如 Affibody)或其他非人天然蛋白,频繁或大剂量注射这类分子,极易在体内激起免疫排异反应,导致药物被快速中和失效。
因此在管线布局上,避开要长期、反复注射的慢性病,主攻短周期、急症、局部给药(如吸入、口服)或一次性给药场景(如术后核药造影与辅助放疗)才是王道。
虽然用大肠杆菌表达成本极低,但高密度发酵时靶蛋白极易在大肠杆菌内形成包涵体,后续纯化中需极其繁琐的体外变性与复性工艺。如复性效率低,或无法彻底清除大肠杆菌自带的内毒素,低成本优势会被彻底抵消。
小分子蛋白药会是下一个百亿赛道吗?答案是毋庸置疑的。
但不是将150 kDa的单抗干掉,而是在单抗无法触及的盲区里生根发芽。看谁有这个能力在这里面搞钱喽~
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