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補體系統(tǒng)是天然免疫的重要部分，在病原體免疫監(jiān)測和維持組織穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。補體系統(tǒng)識別免疫復合物、受損細胞或病原微生物的分子信號，繼而觸發(fā)蛋白水解級聯(lián)反應。該級聯(lián)反應由三條途徑組成，分別稱為經典途徑（CP）、凝集素途徑（LP）和替代途徑（AP）。補體系統(tǒng)的過量激活或者失調可能導致一系列的疾病發(fā)生。
隨著Alexion研發(fā)的首款C5補體抑制劑Sorilis以及后續(xù)長效的C5補體抑制劑Ultomiris的成功，Apellis研發(fā)的首款C3補體抑制劑Empavel上市，諾華的IptacopanPNH適應癥成功上市，并且近期開拓IgA腎病適應癥，補體系統(tǒng)的藥物研發(fā)成為越來越熱的賽道。本文將對目前補體系統(tǒng)藥物研發(fā)的熱門靶點和相關適應癥進行盤點，并深入解析補體信號通路原理和分析方法，此外還會分享熙寧生物丨精翰生物在此信號通路全方位的藥效評估和臨床分析轉化研究檢測經驗。
PART 01
補體抑制劑藥物研發(fā)進展
針對補體系統(tǒng)的過量激活開發(fā)了大量的補體信號通路關鍵分子的抑制劑，目前靶向C5、C3、C1S、Factor B等的抑制劑走在前列并已成功上市，適應癥主要集中在PNH、 aHUS、myasthenia gravis等領域；同時隨著新藥研發(fā)的進程，在一期二期臨床階段，靶向Factor D、MASP2補體系統(tǒng)的新型抑制劑也在快速推進，部分補體系統(tǒng)的藥物研發(fā)見圖1，補體藥物研發(fā)正當時。
圖1 補體抑制劑的研發(fā)進展
PART 02
補體抑制劑作用機理和藥效學分析方法
如圖2所示，補體系統(tǒng)的激活主要由三條路徑組成：
圖2 補體系統(tǒng)的三條激活路徑
經典途徑（CP）
經典途徑需要機體的抗體（通常為IgM，或者高度聚集的抗體）和特定的抗原形成復合物后啟動，首先被補體系統(tǒng)中的識別單位：包括C1q、C1r、C1s識別；然后通過活化單位：包括C2、C3、C4形成級聯(lián)反應，最后由膜攻擊單位：包括C5、C6、C7、C8和C9，通過蛋白水解酶的作用形成C5b9復合物結合到細胞膜，使細胞膜損傷破碎。
凝集素途徑（LP）
凝集素途徑由機體的甘露聚糖結合凝集素（Mannan-binding Lectin,MBL）或纖維膠凝蛋白（Ficolin，F(xiàn)CN）直接識別多種病原微生物表面的甘露糖、N-乙酰甘露糖、N-乙酰葡萄糖氨、巖藻糖等為末端糖基的糖結構。MBL-MASP復合物與病原體表面糖結構結合，使MASP-1、MASP-2被獨立地激活?；罨腗ASP2發(fā)揮其活性，裂解C4，所產生的C4b片段共價結合于病原體表面，通過與C2相互作用，使后者也被MASP2裂解，形成C3轉化酶C4b2a，繼之活化補體CP；活化的MASP1能直接裂解C3產生C3b，在fD和fP的作用下，形成C3轉化酶C3bBb或C3bBbP，并產生C5轉化酶C3bBb3b，激活補體LP, 最后由膜攻擊單位：包括C5、C6、C7、C8和C9，通過蛋白水解酶的作用形成C5b9復合物結合到細胞膜，使細胞膜損傷破碎。
旁路途徑 （AP）
旁路途徑在正常生理情況下，機體的C3與B因子、D因子等相互作用，可緩慢的產生極少量的C3B和C3bBb（旁路途徑的C3轉化酶），但迅速受H因子和I因子的作用，不再能激活C3和后續(xù)的補體成分。
旁路途徑的激活在于激活物質（例如細菌脂多糖、肽聚糖；病素感染細胞、腫瘤細胞，痢疾阿米巴原蟲等）的出現(xiàn)。激活物質的存在為C3b或C3bBb提供不易受H因子置換Bb，不受Ⅰ因子滅活C3b的一種保護性微環(huán)境，使旁路激活途徑從和緩進行的準備階段過渡到正式激活的階段。
當C3被激活物質激活時，其裂解產物C3b又可在B因子和D因子的參與作用下合成新的C3bBb。后者又進一步使C3裂解。由于血漿中有豐富的C3，又有足夠的B因子和Mg2 ，因此這一過程一旦被觸發(fā)。就可能激活的產生顯著的擴大效應。有人稱此為依賴C3Bb的正反饋途徑，或稱C3b的正反饋途徑，激活效應將持續(xù)擴大, 最后由膜攻擊單位：包括C5、C6、C7、C8和C9，通過蛋白水解酶的作用形成C5b9復合物結合到細胞膜，使細胞膜損傷破碎。
補體的三條信號通路可以由不同的物質啟動激活，中間匯集到C3激活，形成C5、C6、C7、C8和C9級聯(lián)反應，最終形成mC5b9復合物，使細胞膜損傷破碎。同時旁路途徑除了被脂多糖等激活外，經典途徑和凝集素途徑的激活也會激活旁路途徑，產生顯著的擴大效應。三條補體激活信號通路既有區(qū)別，又深度關聯(lián)，在藥物研發(fā)實踐過程中體外藥效方法的特異性需要格外關注。
PART 03
CFB抑制劑和C3抑制劑的臨床藥效學分析方法解析
上市藥物Empaveli的藥物作用機理如圖3：靶向補體蛋白C3，阻斷C3進一步活化，從而抑制補體信號通路的激活。由于C3蛋白的活化是經典路徑，凝集素路徑和旁路途徑共有，Empaveli可以同時抑制三條補體激活信號通路，跟三條信號通路相關的活性分析方法均能夠表征其藥效。
圖3 Empaveli的藥物作用機理
從Empaveli披露的文獻信息，其藥效學檢測分析方法進行了C3活性，CH50和AP50的檢測。
從Empaveli公布臨床前前的藥效學數據來看主要的依據是旁路途徑的溶血試驗抑制效果。
圖4 Empaveli臨床藥效學數據
上市藥物Iptacopan為CFB抑制劑，作用于補體旁路途徑C3上游，其主要的藥效學方法如下圖5。
圖5 Iptacopan的臨床藥效學方法
PART 04
熙寧生物|精翰生物的補體系統(tǒng)臨床前和臨床藥效學分析服務
基于熙寧生物丨精翰生物臨床階段的補體信號通路藥效評估經驗，補體信號通路藥效學表征有以下難點：
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補體三條信號通路既有區(qū)別，又有關聯(lián)，在方法學開發(fā)和驗證階段，需要引入EDTA/EGTA、C1q、MBL、CFB、C3/C5抑制劑分組等充分表征藥效學模型的特異性，對方法學和檢測結果進行科學解讀；
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補體凝集素途徑的活躍程度存有較大的個體差異，補體旁路途徑的活躍程度有人種差異和性別差異，需要基于大樣品量的個體血清基質對檢測結果進行充分的解讀；
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補體信號通路涉及到的成分復雜，信號通路級聯(lián)反應跨度大，個體差異較大，需要從多角度，多維度對方法學和數據進行解讀，需要從生物標志物水平，信號通路水平，細胞裂解水平進行轉化醫(yī)學研究；
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旁路途徑激活受到凝集素途徑和經典途徑的影響，旁路途徑抑制劑具備更加廣譜的補體活性抑制作用，適應癥選擇范圍更廣；凝集素途徑個體差異較大，建議基于凝集素途徑的活躍程度進行患者篩選入排。
熙寧生物|精翰生物擁有豐富的基于人血清樣品進行補體信號通路藥效學評估的方法開發(fā)、驗證和樣品分析經驗，可提供補體激活信號通路中經典途徑、凝集素途徑和旁路途徑的藥效學分析服務，包括WIESLAB信號通路水平，紅細胞裂解/腫瘤細胞裂解水平，補體生物標志物ELISA水平全方面的臨床前轉化醫(yī)學研究和臨床階段藥效生物分析服務， 歡迎后臺留言咨詢。
熙寧|精翰相關補體檢測項服務項和項目經驗（部分）如下表：
圖6 熙寧丨精翰補體藥效方法學庫
熙寧丨精翰補體藥效檢測項目和轉化醫(yī)學研究經驗（部分）如下圖：
經典途徑細胞殺傷抑制
凝集素途徑激活的個體差異
旁路途徑激活性別差異
旁路途徑PNH患者的C3b沉積以及Iptacopan藥效相關性
對照藥物LNP023
