今年3月，百濟(jì)神州宣布與Ambrx公司達(dá)成全球研發(fā)合作，使用Ambrx的“基因密碼擴(kuò)展”技術(shù)平臺(tái)開展創(chuàng)新生物藥的研發(fā)。新聞通稿中指出，這項(xiàng)技術(shù)有望創(chuàng)造出潛在的“first-in-class”或“best-in-class”療法。

自2013年成立以來，百濟(jì)神州達(dá)成的研發(fā)合作并不多見。因此，業(yè)界對(duì)本次合作的對(duì)象Ambrx也充滿了好奇。這家位于美國圣地亞哥的生物技術(shù)公司，其平臺(tái)對(duì)于生物藥研發(fā)而言，究竟有什么意義？最近，我們對(duì)Ambrx的總裁兼首席執(zhí)行官田豐博士進(jìn)行了專訪。作為早一批加入Ambrx的員工，田豐博士從Scientist I起步，與團(tuán)隊(duì)一道將其技術(shù)平臺(tái)從概念推向臨床，并抵達(dá)臨床驗(yàn)證。而田豐博士也從Scientist I一步步成長為Ambrx的首席科學(xué)官，并在去年履新，出任首席執(zhí)行官。無論是對(duì)于Ambrx，還是田豐博士本人，過去的15年，堪稱羽化成蝶。

地球是浩瀚宇宙中，人類已知存在生命的樂園。依照現(xiàn)有的觀點(diǎn)，地球生命大約誕生于35億年前。數(shù)十億年演化至今，這顆太陽系的三號(hào)行星上，已是一片勃勃生機(jī)。有趣的是，地球上幾乎所有的生物，都遵循著一套共通的運(yùn)作法則：遺傳信息從DNA流向RNA，隨即指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。這個(gè)簡潔優(yōu)美的體系將核酸與蛋白質(zhì)這兩類關(guān)鍵生物大分子串聯(lián)到了一起， 奠定了分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。

1953年，詹姆斯·沃森（James Watson）與弗朗西斯·克里克（Francis Crick）探明了DNA的雙螺旋模型。然而DNA上的遺傳信息如何決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，卻又讓科學(xué)家們困惑了近10年。

優(yōu)雅的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下，克里克與多位科學(xué)家一道，在1961年發(fā)表了一項(xiàng)劃時(shí)代的研究。DNA測序技術(shù)尚未誕生之際，他們就利用精細(xì)的遺傳圖譜，發(fā)現(xiàn)在基因中插入1個(gè)或2個(gè)堿基，都會(huì)導(dǎo)致基因失去活性。而當(dāng)這一數(shù)字變成3時(shí)，基因的活性卻有可能得到保持?；谶@些觀察，他們大膽推導(dǎo)，基因里的遺傳密碼由3個(gè)堿基組成一個(gè)基本單位，且單位之間相對(duì)獨(dú)立，沒有重疊。

▲數(shù)十億年演化得來的遺傳密碼，回答了生命的奧秘（圖片來源：Thomas Splettstoesser [CC BY-SA 4.0]）

這一結(jié)論隨后得到了大量驗(yàn)證，并被寫入了生物教科書。如今我們知道，3個(gè)堿基組成了一個(gè)“密碼子”，決定了每一個(gè)蛋白質(zhì)從起始到終止的氨基酸順序。地球上的絕大多數(shù)生命都使用這同一套密碼體系，暗示這顆星球上的萬千物種，源自同一個(gè)祖先。

除了少數(shù)例外，絕大多數(shù)生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)都由20種氨基酸組成。這些氨基酸排列組合演化出的無數(shù)蛋白雖歷經(jīng)歲月考驗(yàn)，卻在生物醫(yī)藥領(lǐng)域感到捉襟見肘——畢竟，區(qū)區(qū)20種氨基酸限制了蛋白結(jié)構(gòu)和對(duì)蛋白修飾的可能性，而天然的蛋白質(zhì)也更多是為了滿足生命的生存需求而存在，其性質(zhì)未必適用于生物療法。如何將它們之外的“非天然氨基酸”（unnatural amino acids）引入蛋白質(zhì)，優(yōu)化蛋白質(zhì)的成藥性質(zhì)，便成為了生物藥研發(fā)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

最初，科學(xué)家們想要用化學(xué)手段直接對(duì)蛋白質(zhì)中的氨基酸進(jìn)行修飾。但限于氨基酸本身的生化性質(zhì)，能夠被這種方法修飾的氨基酸數(shù)量極為有限。隨后，美國斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute）的彼得·舒爾茨（Peter Schultz）教授在“生物合成”領(lǐng)域帶來了突破。30年前，他的團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表研究，介紹了一種在蛋白質(zhì)特定位點(diǎn)引入非天然氨基酸的通用方法。在這項(xiàng)技術(shù)誕生的20年里，有80余種非天然氨基酸被成功引入到了蛋白質(zhì)中，驗(yàn)證了其可行性。但這項(xiàng)技術(shù)依賴于細(xì)胞外合成，產(chǎn)率較低，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

如果我們能夠駕馭生命的中心法則，讓細(xì)胞來自動(dòng)生成帶有非天然氨基酸的蛋白質(zhì)，那該有多好。但要修改這數(shù)十億年傳承下的體系，又談何容易？為了讓細(xì)胞自發(fā)產(chǎn)生帶有非天然氨基酸的蛋白質(zhì)，我們還缺少兩塊拼圖：識(shí)別獨(dú)特密碼子的tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA），以及將這種tRNA與非天然氨基酸連在一起的合成酶。

利用大腸桿菌易于進(jìn)行基因編輯的特性，研究人員們決定先基于這種模式生物建立體系。在海量的文庫篩選下，這一體系歷經(jīng)周折，在2001年經(jīng)由舒爾茨教授的學(xué)生王磊博士之手成型。隨后，同實(shí)驗(yàn)室的Jason Chin博士在酵母系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn)了突破。 “Pete的實(shí)驗(yàn)室聚集并培養(yǎng)了一群全球科學(xué)家?！碧镓S博士說道?；谶@一技術(shù)，2003年，舒爾茨教授共同創(chuàng)立了Ambrx公司。幾個(gè)月后，師從于舒爾茨教授的田豐博士也加入了這家公司，與團(tuán)隊(duì)一道開啟了漫長的制藥應(yīng)用探索之旅。

這一探索，就是15年的時(shí)光。

公司成立后的第一個(gè)階段，Ambrx的科學(xué)家們把精力集中在技術(shù)平臺(tái)的建立，并很快對(duì)大腸桿菌系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。然而公司想要長足發(fā)展，單有大腸桿菌系統(tǒng)是不夠的。“我們意識(shí)到，大腸桿菌生產(chǎn)的產(chǎn)品所占份額不大，絕大多數(shù)的生物制藥是用哺乳動(dòng)物細(xì)胞系統(tǒng)生產(chǎn)的?！碧镓S博士說道。

當(dāng)時(shí)，還沒有哪個(gè)實(shí)驗(yàn)室能用哺乳動(dòng)物細(xì)胞來做非天然氨基酸的定點(diǎn)插入。想在一家初創(chuàng)公司里來開發(fā)這一技術(shù)談何容易？“當(dāng)時(shí)主流觀點(diǎn)認(rèn)為，在大腸桿菌中做非天然氨基酸定點(diǎn)插入技術(shù)難度已經(jīng)夠大了，”田豐博士說道：“哺乳動(dòng)物細(xì)胞比大腸桿菌復(fù)雜得多，用它做非天然氨基酸定點(diǎn)插入，技術(shù)難度也要比大腸桿菌大得多。而把這一技術(shù)用于生物制藥的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)，難度又上了一個(gè)數(shù)量級(jí)，幾乎不可能達(dá)成?！?/span>

這時(shí)，作為一個(gè)化學(xué)博士，從沒有養(yǎng)過哺乳動(dòng)物細(xì)胞的田豐博士卻主動(dòng)請(qǐng)纓?！?/span>那個(gè)時(shí)候好像手很順，做了很多有意思的東西。也許無知者無畏吧，”田豐博士說道：“我從頭學(xué)起，邊學(xué)邊做?！惫Ψ虿回?fù)有心人，到2006年，這套哺乳動(dòng)物細(xì)胞體系已有小成。隨后便是改進(jìn)，工藝放大并利用CRISPR基因工程對(duì)平臺(tái)母細(xì)胞系進(jìn)行基因改造，來進(jìn)一步提高和完善。

▲非天然氨基酸的定點(diǎn)插入示意圖（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

從機(jī)理上看，這一技術(shù)平臺(tái)更像是生命程序的一個(gè)“小升級(jí)補(bǔ)丁”：根據(jù)性質(zhì)預(yù)測，Ambrx的科學(xué)家們會(huì)使用藥物化學(xué)的方法，體外合成符合其成藥需求的非天然氨基酸。隨后，這些非天然氨基酸會(huì)在合成酶的作用下，與特殊的tRNA緊緊相連，運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的核糖體。在那里，tRNA會(huì)識(shí)別指定位置的特殊密碼子，將非天然氨基酸插入到多肽鏈的特定部位。這些定點(diǎn)插入的非天然氨基酸將給蛋白工程修飾提供巨大的化學(xué)空間。

這一革命性體系的建立，成功突破了數(shù)十億年來形成的天然蛋白質(zhì)的瓶頸，給蛋白藥物設(shè)計(jì)帶來了無限可能。“Ambrx是已知唯一一家能夠在原核和真核細(xì)胞中將非天然氨基酸定點(diǎn)插入蛋白中的公司?！碧镓S博士說道： “在這項(xiàng)技術(shù)平臺(tái)和基于它的產(chǎn)品上，我們目前在全球擁有600多項(xiàng)專利?！边@兩套非天然氨基酸表達(dá)體系已經(jīng)成為Ambrx飛速成長的基石。

▲非天然氨基酸的定點(diǎn)插入，有望在多種治療領(lǐng)域中大展身手（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

接下來，他們要面臨一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)：這個(gè)看起來很美的平臺(tái)，能否在臨床上得到驗(yàn)證？

田豐博士向藥明康德透露，抗體偶聯(lián)藥物（ADC）是Ambrx哺乳動(dòng)物細(xì)胞平臺(tái)在臨床項(xiàng)目上的最初選擇。盡管此類藥物是近年醫(yī)藥研發(fā)行業(yè)的熱門，它的概念卻可以追溯到100多年前。1908年的諾獎(jiǎng)得主保羅·埃爾利希（Paul Ehrlich）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的染料，能夠被不同的組織所吸收。他指出，或許將來有一天，我們也能將藥物靶向送往患病的組織，有的放矢地進(jìn)行治療。

▲Ambrx一款在研抗體偶聯(lián)藥物的結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

ADC可以被視為這一概念的實(shí)體。此類藥物由靶向特定抗原的抗體、具有細(xì)胞毒性的藥物、以及將兩者連在一起的“連接頭”所組成，主要用于癌癥的治療。依照設(shè)想，這些藥物的抗體部分能夠識(shí)別癌細(xì)胞表面的特殊抗原，并被癌細(xì)胞整體“吞下”。在癌細(xì)胞體內(nèi)，那些與抗體連在一塊的細(xì)胞毒性藥物會(huì)發(fā)揮自己應(yīng)有的功效，殺死癌細(xì)胞。

這一簡單明了的策略，理應(yīng)帶來抗癌療法的新革命。然而目前為止，只有四款A(yù)DC獲批。田豐博士說：“限制這一療法得到廣泛應(yīng)用的大瓶頸之一是‘脫靶毒性’。“受限于天然氨基酸的特性，在生物體內(nèi)，毒素與其偶聯(lián)氨基酸之間的鏈接并不牢固，容易發(fā)生斷裂——在還沒有抵達(dá)癌細(xì)胞之際，這些具有細(xì)胞毒性的藥物就會(huì)進(jìn)入血液循環(huán)，游遍全身，帶來毒副作用。另外，傳統(tǒng)的連接位點(diǎn)均會(huì)選擇賴氨酸或半胱氨酸，但每個(gè)抗體上均有幾十個(gè)這類氨基酸位點(diǎn)，傳統(tǒng)方法無法控制把毒素連到哪個(gè)位點(diǎn)上，因此產(chǎn)出的ADC是包含有效產(chǎn)物，無效產(chǎn)物以及高度副作用產(chǎn)物的混合物。如果能解決這一困擾，無疑將大大拓展ADC的應(yīng)用前景。

這正是Ambrx技術(shù)平臺(tái)的能力所在。通過引入非天然氨基酸，Ambrx的研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以特異性將毒素連接到篩選出的合適位點(diǎn)上。此外，其開發(fā)的毒素具有強(qiáng)有力的癌細(xì)胞殺傷效果，連接穩(wěn)定性也非常高，這大大改良了ADC的穩(wěn)定性和成藥性。在早期臨床試驗(yàn)中，多款經(jīng)過改良的在研療法就已展現(xiàn)出了令人振奮的特性?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)毒素在抗體上接到哪里，用什么化學(xué)接，其實(shí)很重要。在臨床前優(yōu)化藥物，Ambrx技術(shù)平臺(tái)給了我們大的自由度，”田豐博士說道：“我們目前有多款A(yù)DC在臨床前研究階段，兩款A(yù)DC正在進(jìn)行全球性臨床試驗(yàn)?！?/span>

▲在ADC等蛋白藥上，Ambrx期待能給整個(gè)行業(yè)帶來變革（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

田豐博士向我們介紹了一款名為ARX788的在研新藥。這是一款針對(duì)HER2靶點(diǎn)的ADC，目前它正處于治療乳腺癌的全球1期臨床試驗(yàn)中。臨床前研究顯示，這款A(yù)DC的脫靶毒性極低：據(jù)介紹，在接受常規(guī)的ADC注射后，由于接頭的不穩(wěn)定，血液中很快會(huì)檢測出一個(gè)游離毒性藥物的峰值。而在Ambrx的設(shè)計(jì)和改良下，這一昭示著毒副作用的游離小分子毒素峰值不存在。相反，即便是在接受注射的數(shù)日之后，ADC本身已經(jīng)被吞入細(xì)胞發(fā)生降解，ADC上的毒性藥物分子依舊牢牢與非天然氨基酸連在一起，展現(xiàn)了這一改良帶來的超強(qiáng)穩(wěn)定性。

更可喜的是，這款創(chuàng)新ADC還有望與抗PD-1免疫療法形成協(xié)同作用。初期臨床前結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用ARX788能將腫瘤的體積進(jìn)行顯著控制，而聯(lián)合使用ARX788與抗PD-1療法，療效則比單獨(dú)使用ARX788要顯著更優(yōu)。也就是說，這款在研新藥不僅展現(xiàn)出喜人的安全性，其治療效果還有望給患者帶來更多希望。

無獨(dú)有偶，Ambrx與安斯泰來合作研發(fā)的另一款A(yù)DC產(chǎn)品ASP1235，也正在臨床試驗(yàn)中順利推進(jìn)。作為一款潛在“first-in-class”的抗FLT3 ADC，利用Ambrx的技術(shù)，研究人員們對(duì)其進(jìn)行了位點(diǎn)特異的修飾。與傳統(tǒng)ADC偶聯(lián)技術(shù)相比，這款產(chǎn)品的耐受性要好上4倍。這意味著在臨床中，Ambrx的ADC有望帶來更高的療效，更低的毒性，以及更好的治療窗口。這再次彰顯了Ambrx的非天然氨基酸插入技術(shù)在提升ADC安全性，減少脫靶毒性上的巨大前景。

除定點(diǎn)偶聯(lián)ADC外，Ambrx還有基于大腸桿菌技術(shù)平臺(tái)的定點(diǎn)偶聯(lián)聚乙二醇技術(shù)。基于這一技術(shù)，Ambrx和百時(shí)美施貴寶在合作開發(fā)一款長效FGF-21，用于非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的治療。這一項(xiàng)目目前在美國的臨床試驗(yàn)已進(jìn)入2b期階段。這些臨床試驗(yàn)中展現(xiàn)的潛力，夯實(shí)了Ambrx全方位開發(fā)蛋白修飾工程的基礎(chǔ)。

核心技術(shù)平臺(tái)得到臨床驗(yàn)證后，Ambrx很快將其進(jìn)行拓展，應(yīng)用于多個(gè)不同的研發(fā)項(xiàng)目。除了更多的ADC，Ambrx還在開發(fā)多款長效蛋白制劑（long-acting protein）和雙特異性藥物。其中，一款聚乙二醇化的IL-2療法有望在免疫療法中大展身手。田豐博士介紹說，IL-2分子同時(shí)具有免疫抑制和免疫激活的功能，是免疫系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)因子。

▲對(duì)蛋白的聚乙二醇化修飾示意圖（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

目前，業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的IL-2聚乙二醇修飾手段具有一定的隨機(jī)性，可能在一個(gè)蛋白分子上的多處出現(xiàn)修飾，造成性質(zhì)出現(xiàn)不統(tǒng)一。由于IL-2本身具有兩個(gè)截然不同的作用，異質(zhì)化的修飾可能會(huì)限制其成藥的潛力。而Ambrx的初步結(jié)果表明，通過在特異位點(diǎn)引入非天然氨基酸，研究人員們能夠位點(diǎn)特異地對(duì)IL-2進(jìn)行聚乙二醇修飾。這不僅可以有效延長其體內(nèi)半衰期，還可以定向控制免疫系統(tǒng)的激活或抑制，協(xié)助治療癌癥或自身免疫疾病。

此外，Ambrx多年來積累的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，讓他們對(duì)偶聯(lián)位置的重要性有著極深的洞見。他們發(fā)現(xiàn)，通過在特定的位點(diǎn)引入非天然氨基酸并進(jìn)行偶聯(lián)，他們能夠決定一款蛋白制劑有無免疫原性。而通過定向遞送免疫調(diào)節(jié)類藥物，他們還有望改變實(shí)體腫瘤的微環(huán)境，讓“冷”腫瘤變成“熱”腫瘤。對(duì)于田豐博士來說，打通任督二脈的Ambrx，前方是一片無人涉足的嶄新天地，而他們掌握著探索這片新天地的指南針。

▲Ambrx多樣化的研發(fā)管線（圖片來源：Ambrx授權(quán)使用）

“在Ambrx，我們像對(duì)待小分子化學(xué)藥一樣，對(duì)生物制劑逐個(gè)原子進(jìn)行優(yōu)化。這能創(chuàng)造出更安全，更有效的新藥，”田豐博士說道：“我們的平臺(tái)技術(shù)目前已經(jīng)全面成熟，也已經(jīng)在臨床上得到了驗(yàn)證。在ADC和癌癥免疫療法等蛋白藥上，我們期待能給整個(gè)行業(yè)帶來變革！” 也正是看中這一新興技術(shù)平臺(tái)在改良生物藥療效和安全性上的潛力，在百濟(jì)神州之外，百時(shí)美施貴寶、安斯泰來、以及浙江醫(yī)藥也已和Ambrx簽署了合作協(xié)議，推進(jìn)創(chuàng)新生物藥的研發(fā)。

談及Ambrx在成立以來，特別是最近一年取得的一系列突破性進(jìn)展，田豐博士感謝了Ambrx團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)守和齊心協(xié)力。他回憶說：“我特別感謝Ambrx的員工們10多年來的堅(jiān)持。要啟動(dòng)一個(gè)項(xiàng)目相對(duì)容易，但要?dú)v經(jīng)萬苦，堅(jiān)持完成一個(gè)項(xiàng)目非常難。只有不忘邁出第一步時(shí)的初心，只有不計(jì)個(gè)人得失，去做應(yīng)該做的事，才能真正幫助公司走向成功?！?/span>

出任CEO后，田豐博士迅速組建了一個(gè)“經(jīng)驗(yàn)豐富，齊心協(xié)力及全力投入”的管理團(tuán)隊(duì)，滿足公司在新一階段的運(yùn)營需求。最近， Ambrx又宣布，曾協(xié)助其與多家級(jí)醫(yī)藥企業(yè)達(dá)成重量級(jí)合作的Simon Allen先生重返公司，出任首席業(yè)務(wù)官。作為一名在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有超過25年經(jīng)驗(yàn)的“行業(yè)老兵”，Allen先生指出公司接下來的15個(gè)月里，將有6項(xiàng)產(chǎn)品位于臨床階段，3項(xiàng)臨床試驗(yàn)的結(jié)果也將得到公布。這“尤其令人振奮”。 

田豐博士也感謝多年來眾多合作伙伴，也包括中國的浙江醫(yī)藥和藥明康德集團(tuán)以及最近的百濟(jì)神州等合作伙伴的助力?！八幟魃飫偲鸩綍r(shí)就是我們的合作伙伴，Ambrx的第一個(gè)ADC就是在藥明生物生產(chǎn)的，也是藥明生物平臺(tái)上第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的ADC項(xiàng)目。”

談及未來，田豐博士期望能夠立足于中國，面向全球；與團(tuán)隊(duì)一起將Ambrx打造成一家具有革命性創(chuàng)新技術(shù)平臺(tái)，且基于這一高新技術(shù)平臺(tái)之上開發(fā)創(chuàng)新醫(yī)藥產(chǎn)品的世界的生物醫(yī)藥公司。“我們期待通過高蛋白工程技術(shù)來做藥物開發(fā)，能夠逐步提高臨床前藥物在臨床階段的表現(xiàn)可預(yù)測性，進(jìn)而提高生物藥物研發(fā)成功率。

從拓展基因密碼的設(shè)想到臨床技術(shù)驗(yàn)證，從大腸桿菌平臺(tái)的建立到擁有足以大規(guī)模應(yīng)用的哺乳細(xì)胞產(chǎn)能和豐富的產(chǎn)品線，再到未來的智能藥物，Ambrx十余載的研發(fā)與堅(jiān)守恰似破繭成蝶。如今，這只蝴蝶已伸展出一對(duì)美麗的翅膀飛向充滿期待的未來。