1992年起，共有291款靶向99個獨特配體的藥物進入臨床開發階段。近5年來，獲得FDA批准的配體靶向藥物增加了一倍，達到34種。而經過臨床驗證的配體靶向藥物也增加了一倍，達到22種。細胞因子和生長因子是靶向配體類藥物的主要類型（70%），炎症，自免疾病，癌症和眼科疾病是已獲批配體靶向藥物的首選治療領域。
近日（9月2日），Nature Review Drug Discovery發表了一篇題為“Soluble ligands as drug targets”的文章，對可作為藥物潛在靶點的可溶性配體進行了總結。
進入20世紀，藥物研發思路主要是鑑定出一種可以與靶蛋白上內源性小分子配體位點——如神經遞質或激素，相結合的小分子，從而通過其相互作用發揮治療效果。由此，藥物靶點主要集中在四類蛋白上，分別是受體，酶，離子通道和轉運體。
雖然小分子在已獲批藥物中依然佔有很大比重，但在過去幾十年中隨著分子生物學與細胞生物學，基因組學和製藥科學的快速進步，包括全長單克隆抗體（mAbs），誘導受體，抗體片段，類抗體支架蛋白，核酸適配體和基因療法在內的新興療法層出不窮，其中尤以以抗體為基礎的療法最為突出，極大改變了藥物研發的整體生態。
自1986年首個單抗muromonab-CD3獲得FDA批准，已經有超過80款單抗成功上市，其中2018年和2019年，全球最暢銷藥物前十中有3款是配體靶向單抗藥物。
大分子生物製劑的發展也催生了新的靶點。譬如，有的生物製品可以通過特異性或分子量大小來有效調控小分子藥物很難駕馭的靶標。在此之中，以可溶性蛋白質配體，例如細胞因子和生長因子，更容易被諸如單抗，融合蛋白和其他形式療法所靶向，從而通過阻斷配體和受體間相互作用等方式，來達到治療效果。
配體靶向藥物及配體靶點的總體情況
自1998年FDA批准了靶向TNF-α的英夫利昔單抗（infliximab）和依那西普（etanercept）以來，配體靶向藥物獲批數量逐年增多，其中半數新分子實體（NMEs）在最近6年內獲批，特別是2018年與2019年，分別有6款和5款順利上市。
FDA歷年批准的配體靶向藥物數量
1992年以來，共有291個配體靶向藥物獲批或進入臨床階段，涉及99個獨特的配體，包括84個單一配體靶點和25個配體組合靶點。目前，已經有22個配體靶點得到臨床驗證，對應已獲得FDA批准的34款藥物。除此之外，還有119款在研配體靶向藥物處於臨床或積極研發中，而138款藥物則停止研發。配體靶點方面，共有77個全新的配體靶點進入臨床研發階段，其中52個依然活躍，25個停止研發。
配體靶向藥物與配體靶點的批准及研發狀況
過去20年中，進入臨床階段的配體靶向藥物數量大增。1990年至1999年，共有8款藥物進入臨床，2000年至2009年有115款，2010年至2020年有168款。
此外，可結合多個可溶性配體的藥物數量也在過去10年大幅增加，達到36款，加上2000年之前10款，共有46款。
這類藥物可以通過關係緊密的蛋白所共有的表位結合多個配體，例如luspatercept，一種可以結合生長/分化因子8（GDF8，也稱為肌肉生長抑制素myostatin）和轉化生長因子β超家族中骨形態發生蛋白（BMPs）亞族的GDF11的誘導受體。此外，該類藥物還可以被設計為靶向毫不相關的配體，例如faricimab，一種雙特異性單克隆抗體可以同時結合血管生成素2（ANGPT2）和VEGFA。
歷年開展臨床研究的配體靶向藥物數量
靶點方面，2000年到2009年共有58個配體靶點進入臨床研究，2010年到2019年則下降到35個。雖然全新的配體靶點數量在近10年來有所下降，但獨特的配體靶點組合的數量在過去十年內增加1.5倍，達到15個。
歷年開展臨床研究的新配體靶點數量
1992年以來，共有超過5700項配體靶向藥物的臨床研究得以開展，其中30%為新藥，70%為已獲批藥物。相比2000至2009年，2010至2019年間開展新藥臨床研究數量有所減少，但期內呈上升態勢，並在2018年達到峰值142項，其中進入III期臨床的有46項。
歷年各階段臨床研究的開展情況
目前，處於I，II，III期臨床階段的配體靶向藥物分別有35，68和36款。適應症方面，多數FDA批准的配體靶向藥物適用於治療炎症和自體免疫疾病，癌症則是上升勢頭最猛的疾病治療領域。
臨床各階段及已獲批配體靶向藥物數量和對應疾病領域
配體靶點分類
已獲批藥物所涉及的22個配體靶點中，細胞因子佔50%（11種），而77個在研的新配體靶點中，細胞因子也佔了40%（31種）。生長因子是第二多的配體靶點，在已獲批藥物靶點中佔27%，新靶點中佔31%。
已獲得FDA批准的配體靶向藥物所涉的靶點和處於臨床階段的全新配體靶點的分類情況
其餘30%已批准和在研藥物配體靶點基本可以被歸類為神經肽（例如CGRP），補體系統中的炎症介質和其他信號分子（例如sclerostin，SOST）。
配體靶向藥物的主要類別及數量
下圖是10個最為熱門的配體靶點：
腫瘤壞死因子（TNF）是運用最為廣泛的配體靶點，共有32款藥物靶向TNF，其中25款為單獨靶向，7款為獨特的雙靶向組合。
目前，已經有5款靶向TNF的藥物獲批上市。究其原因，主要是因為TNF處於促炎症細胞因子級聯反應的頂端，使其成為炎症性疾病治療的關鍵靶點。抗TNF藥物最初被開發用於治療類風溼性關節炎和克羅恩氏病，也就是上文中提到的於1998年獲批的英夫利昔單抗（infliximab）和依那西普（etanercept）。自此，又有三款抗TNF藥物獲批，用於治療許多其他的自身免疫性疾病，包括強直性脊柱炎，潰瘍性結腸炎，青少年特發性關節炎和牛皮癬等。
血管內皮生長因子A（VEGFA）是正常/病理性血管生成的關鍵調節因子，共有29款藥物靶向VEGFA，其中5款獲得批准。目前，共有18款處於活躍開發狀態的全新藥物靶向VEGFA，這一數量比任何其他配體靶點都多。最初，以VEGFA為靶點的藥物主要針對的是它在腫瘤血管生成中的作用。基於此，一款全長單克隆抗體貝伐珠單抗（becacizumab）在2004年率先獲批，用於與化療相結合治療結直腸癌。如今，貝伐珠單抗適應症已經擴展到了多種癌症。
此外，有研究顯示，VEGFA在以眼部新生成血管為特徵的眼科疾病中也扮演了重要角色，例如年齡相關黃斑變性（AMD）和黃斑水腫。這一機制使得一類針對眼科疾病的靶向VEGFA的藥物獲批，例如首款治療AMD的抗VEGFA核酸適配體藥物pegaptanib。
由於在炎症和自身免疫性疾病中扮演的角色，白介素17（IL-17）也是一種廣受歡迎的靶點。IL-17A是白介素17家族中6個細胞因子之一（IL-17A到IL-17F），可以與IL-17F以同源二聚體或異源二聚體的形式存在。在20款靶向IL-17A的藥物中，8款單獨靶向IL-17A，12款靶向4個獨特組合靶點，其中6款靶向IL-17A和TNF。目前，已經有2款靶向IL-17A的藥物獲批上市，分別為2015年獲得FDA批准的蘇金單抗（secukinumab）和2016年獲得FDA批准的ixekizumab。
IL-17由TH17細胞分泌，並主要受到IL-23的調節。越來越多的研究顯示IL-23/TH17軸參與了多種自身免疫性疾病的病理過程。由此，IL-23成為了針對牛皮癬等自免疾病藥物開發的理想靶點。IL-23是一種異源二聚體細胞因子，由IL-23p19和IL-12/IL-23p40兩個亞基組成。目前已經有三款靶向IL-23p19亞基的全長單克隆抗體（2017年guselkumab，2018年tildrakizumab和2019年risankizumab）和一款靶向IL-23p40亞基同時結合抑制IL-12的全長單克隆抗體（2019年ustekinumab）獲批。
雖然大部分配體靶向藥物被用於免疫與炎症類疾病，反映出配體在免疫系統中的重要作用，但近年來，配體在一些其他疾病領域的應用也在不斷增加。例如，2019年靶向骨硬化蛋白sclerostin（SOST）的romosozumab獲得FDA批准。SOST負調節骨基質礦化和骨量形成，抑制SOST可使脊柱和胯骨的骨礦化密度增加。另外，降鈣素相關基因肽（CGRP）配體靶點也有三款全長單克隆抗體獲批（2018年fremanezumab和galcanezumab，2020年eptinezumab），這些單抗可以結合CGRPα和CGRPβ。CGRPα是CGRP在神經系統中的主要形式。通過其在血管擴張，神經源性炎症和外周敏化中所扮演的重要角色，CGRP對偏頭痛起到了貢獻作用。因此拮抗CGRP通路可以緩解偏頭痛，併為預防提供了可能。
配體靶向藥物分類
所有已獲批的配體靶向藥物中，大約有四分之三（25/34）是全長單克隆抗體，其餘則包括四款誘導受體，三款抗體片段，一個納米抗體和一個核酸適配體。這些藥物都與特定的可溶性配體（或配體們）結合並將其隔離，從而抑制配體-受體間相互作用以及此後的信號傳導來靶向調解相應通路。
而在臨床研發中，有更多種類的配體靶向藥物出現。在所有257款處於臨床階段的配體靶向藥物中，三分之二屬於以抗體為基礎的療法，包括151款全長單克隆抗體，8款抗體片段（例如Fab和scFvs）和6款單域抗體（納米抗體）。其餘還包括誘導受體，類抗體支架蛋白，基因療法，治療性疫苗和多種核酸適配體。治療性抗體和誘導受體是臨床研發最多的兩類配體靶向藥物，並且進展最快（擁有最多進行中的III期項目）。
已獲得FDA批准的配體靶向藥物和處於臨床階段的配體靶向藥物的分類情況
下圖是10類主要配體靶向藥物：
抗體
過去20年，由於擁有良好的特異性，穩定性和適應性，單克隆抗體取得了巨大成功，成為一種關鍵治療方式。
抗體療法的結構組成和功能活性
通常，治療性單克隆抗體可以通過抗體來源，免疫球蛋白G（IgG）亞型和工程改造策略進行區分。
· 按抗體來源分
為了得到更加安全有效的抗體，免疫原性的處理成為了貫穿抗體藥發展的主要工作之一。上世紀八十年代，單抗來源於小鼠，然而由於恆定區的非人序列引發的人抗小鼠抗體反應，人們開始不斷迭代技術來減少抗體中的異源序列，從而在小鼠抗體後逐漸誕生了免疫原性越來越低的嵌合抗體，人源化抗體和全人源抗體。2002年，第一款全人源抗體阿達木單抗（adaliumumab）獲得FDA批准，自此全人源單抗越來越成為抗體藥發展的主流。
在全部25款已獲批的配體靶向全長單克隆抗體中，有13款（52%）人源化抗體，10款全人源抗體（40%）和2款嵌合抗體。151個處於臨床階段的新型配體靶向單抗中有72款（48%）人源化抗體，68款全人源抗體（45%）和3款嵌合抗體（1%）（剩下8款中6款信息不明，2款是鼠源抗體）。
· 按IgG亞型分
IgG亞型可以不同程度的與5種活化的Fcγ受體（FcγRs），唯一的抑制性受體FcγRIIb和補體級聯反應中的補體C1q相互作用。因此，出於療法應用的考慮，IgG亞型的選擇對於單抗來說也十分重要。
IgG1是最常見一種類型，包括17款（68%）獲批配體靶向全長單克隆抗體和81款（53%）處於臨床研發中的藥物。IgG2（3款單抗），IgG4（3款單抗）和組合（2款單抗）也被用於已獲批配體靶向藥物。然而在研藥物中，IgG4亞型（34款單抗，23%）的數量是IgG2亞型（17款單抗，11%）的2倍（有19款單抗IgG亞型不明）。
· 按工程化策略分
一般而言，靶向可溶性配體的單抗Fc效應功能潛力較低，但在選擇IgG亞型時一個必須要考慮的因素是，是否存在一種可供抗體相互作用的靶配體膜結合形式，正如膜結合TNF或配體抗體複合物是否能與細胞表面結合並激發效應功能活性。
選擇具有較低效應功能潛力的IgG2和IgG4亞型，和/或對Fc段進行修飾以最小化效應功能，有利於抑制配體靶向藥物的免疫反應。譬如，已獲批的補體C5抑制劑eculizumab就利用了人IgG2和IgG4的恆定區部分，對抗體的重鏈恆定區進行了工程化改造，從而創造出一種缺乏與Fc受體結合或激活補體級聯反應的單克隆抗體。此外，通過增強與新生Fc受體（FcRn）的結合，Fc改造還可以被用於延長治療性抗體的半衰期。例如，eculizumab升級版，第二代補體C5抑制劑ravulizumab，通過基因工程改造Fc區域（兩個氨基酸替代），提高了Fc-FcRn在pH 6.0時的親和力，將半衰期延長至42天。
誘導受體
誘導受體是靶向配體藥物中的第二大類，4款（12%）已獲批，22款（9%）處於臨床研究階段。誘導受體又被稱為Fc融合蛋白，通過結合內源性配體的受體結合域，來捕獲配體。受體結合部分與Fc區的融合有助於延長藥物半衰期。雖然較大的分子量（約150kDa）可能限制組織穿透力，但早在1998年該類藥物的首款產品——TNF受體Fc融合蛋白etanercept就獲得了FDA批准，用於治療類風溼性關節炎，並在此後將適應症擴大到了數個其他炎性疾病。
自此，還有3款其他誘導受體獲批。第一款為2008年獲批，用於治療一種罕見的自身炎症性疾病，Cryopyrin蛋白相關週期性綜合徵（Cryopyrin-Associated Periodic Syndromes，CAPS）的Rilonacept。Rilonacept是一種工程化二聚體融合蛋白，包含人IL-1受體組件（IL-1RI）胞外段配體結合域和與人IgG1 Fc段相連接的IL-1受體輔助蛋白（IL-1RAcP）。第二款是2011年獲批，用於治療溼性黃斑病變的Aflibercept，包含VEGFR1受體第二結合域和VEGFR2受體第三結構域，可以結合VEGF家族異構體。該藥物還在2012年作為組合療法的一部分獲批治療結直腸癌，2014年獲批治療糖尿病黃斑水腫和黃斑水腫後視網膜靜脈阻塞，2015年獲批治療糖尿病視網膜病變。最後一款是2019年，2020年分別獲批治療成人地中海貧血，和成人骨髓增生異常綜合徵貧血的Luspatercept，該產品包含人激活受體IIB（ActRIIB）胞外結構域，該結構域已被改造可以減少激活素的結合。Luspatercept可以抑制轉化生長因子β超家族的選擇配體，從而減少異常的SMAD2/3信號，促進紅細胞的晚期生成。
目前，共有15款誘導抗體處於臨床階段，其中10款是近5年內開展的臨床。
抗體片段和單域抗體
雖然全長抗體得到了廣泛應用，但其分子量大小（約150kDa）可能制約了其組織穿透力。為了解決這一問題，人們採取了各種策略來開發基於抗體的小尺寸藥物，包括抗體片段，和納米抗體。
雖然抗體片段半衰期較短（除了腎外，更容易被溶酶體降解清除），可能導致更頻繁的給藥，對於慢性病來說十分不便，但人們通過peg修飾可以解決這一問題，例如TNF靶向抗體片斷certolizumab pegol。
目前，大約有6%的抗體療法由抗體片段構成，包括Fab，(Fab)2，svFv和單域抗體（例如納米抗體）。抗體片段獲得臨床驗證是1998年FDA批准了abciximab，此後在2006年，2008年和2019年，FDA分別批准了配體靶向的Fabs ranibizumab，certolizumab pegol和brolucizumab。納米抗體則是由駱駝科成員（駱駝和羊駝）產生的獨特抗體構建而成，這些抗體僅由VHH結構域組成，其靶標識別模塊僅包含一個單一可變結構域。2019年FDA批准了首個納米抗體藥物caplacizumab，靶向血管性血友病因子（vWF），治療罕見的獲得性血栓性血小板減少性紫癜。雖然該藥物半衰期很短，但這類患者每天也需要進行血漿置換，所以半衰期並不是caplacizumab的主要限制。
核苷酸適配體和spiegelmers
核苷酸適配體和spiegelmers是一種摺疊成獨特三維結構的核酸聚合物，對於特定靶標（例如配體，離子或小分子）具有較高的特異性親和力。這類藥物本質上是抗體的核苷酸類似物，具有體積小，生產方便，免疫原性低的優點。而spiegelmers是一種由非天然l-核苷酸組成的適配體的鏡像構型，這使得其對核酸酶的降解具有顯著抗性。
結合VEGFA 的RNA適配體pegaptanib，是迄今為止首個也是唯一一個獲得FDA批准的適配體 ，適用於治療溼性黃斑病變，也是首個可以有效減緩疾病進展的治療方式（已被其他VEGFA靶向療法取代）。目前有兩款核苷酸適配體和兩款spiegelmers處於II期臨床階段。該類藥物的臨床前研究也取得了許多進展。
類抗體支架蛋白
目前，已經有幾種可以與抗原和配體以類似抗體的方式進行結合的類抗體支架蛋白，其目的也是為了解決單克隆抗體的一些侷限性。類抗體支架蛋白的優點包括親和力高，穩定性和可溶性好，大規模生產成本低。此外，與抗體片段類似，類抗體支架蛋白有著更好的穿透力和更高的擴散率，不過也面臨著同樣的免疫原性和血漿半衰期短等問題。
9款靶向受體的類抗體支架蛋白對應了多種設計方案，包括DARPins，affibodies和avimers。3款處於臨床研究中的藥物有2款是DARPins，這是一種基於錨蛋白重複結構域的人工支架蛋白，可以介導廣泛的蛋白質相互作用。這類藥物具有穩定性好，可溶性強，分子量小（14-18kDa）的特點。抗VEGFA DARPin abicipar pegol在治療新生血管性AMD的III期臨床實驗中顯示出了積極結果，雖然FDA沒有批准該藥物。此外，另一款DARPin MP0250處於I/II期臨床階段。另一類款處於臨床階段的類抗體支架蛋白是affibodies，這是一種由3個α-螺旋組成的結構，分子量僅有約6kDa，其功能和抗體類似，可以識別表位和與一系列蛋白質結合，但又有著一些抗體所不具備的性質，如相對分子質量小、摺疊速率快、選擇性和親和力高，以及結構穩定，可耐受化學修飾等。
基因療法
基因療法在經歷過多年挫折後終於迎來了復興。這是一種採用載體（如AAV）將治療基因遞送到靶細胞的新型治療方法。目前，大多數基因療法的思路都是遞送缺陷基因的功能性拷貝，適應症多為罕見的單基因性疾病。
而對於靶向配體療法來說，目前有6款相關的基因療法，主要作用方式是遞送基因來表達針對配體的蛋白質。目前，2款處於活躍研發階段的基因療法均為I期，一種是被優化為玻璃體內注射，可以產生強烈蛋白表達的AAV載體編碼抗VEGF藥物aflibercept。另一種則是AAV載體攜帶可溶性抗VEGF蛋白編碼基因。
眼病是近年來基因療法所關注的領域之一，在靶向VEGF治療AMD的案例中，基因療法可以避免玻璃體內重複注射的需要。
治療性疫苗
靶向配體的治療性抗體疫苗共有13種，這些疫苗包含了一種抗原載體構造，可以在使用時激發抗體到特定的靶配體，從而達到治療效果。目前，有3款配體靶向疫苗正在活躍研發中，包括一種處於II期階段名為EGF-PTI64的靶向EGF免疫療法，值得注意的是該療法的3個III期臨床研究已經由於入組原因暫停。
總體來說，治療性疫苗進展不太樂觀，其餘10款停止研發的配體靶向治療性疫苗多終止於I期或I/II期臨床階段。
寡核苷酸療法
以上所討論的各類療法都是直接針對配體蛋白，但不同的平臺也可能影響配體蛋白的產生，包括反核觀核苷酸（ASOs），小干擾RNA（siRNA）和基於microRNA的療法。
這些平臺中ASOs最為成熟，它可以高特異性的結合蛋白mRNA並促使其降解。雖然已有幾款ASOs藥物獲得FDA批准，但還沒有針對配體的此類藥物獲批。目前，共有11款可以調節內源性配體的ASOs藥物處於研發階段，其中6款依然活躍。進展最快的是ISIS-HTTRx，該藥物靶向HTT基因，適用於治療亨廷頓病，處於III期臨床階段。
目前共有3款siRNA療法，通過利用RNA干擾通路來沉默配體編碼基因的表達。2004年開始進行臨床試驗的首批siRNA藥物之一的抗VEGFA藥物bevasiranib就是靶向配體靶點（III期臨床結果不理想，終止研發）。近期有兩種非配體靶向的siRNA藥物獲得了FDA批准。目前，臨床階段配體靶向siRNA藥物中，進展最快的是靶向血管緊張素的ALN-AGT790，正在高血壓I期臨床階段。
最後，有6款通過靶向調節microRNAs來影響靶配體表達的藥物，其中進展最快的是cobomarsen，該藥物靶向miR-155（miR-155進而靶向FGF7），處於血癌治療II期臨床階段。
表1：部分配體靶點所對應的配體類型舉例
表2：已獲得FDA批准的配體靶向藥物
本文為不完全整理，如有侵權請聯繫刪除，原文來源如下：
Attwood, M.M., Jonsson, J., Rask-Andersen, M. et al. Soluble ligands as drug targets. Nat Rev Drug Discov (2020).
https://doi.org/10.1038/s41573-020-0078-4
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