观点

在 2026 年 JPM 大会上，药明生物宣布双抗/多抗业务已成为公司增长最快的赛道。亮眼的业务表现，是对公司行业领先的抗体开发能力与创新技术的有力印证。药明生物已将行业平均 12 个月的细胞株开发周期成功缩短至 6 个月，同时持续保持卓越的分子表达量、收率与质量。这样的成果背后，是公司多年深耕积累的开发经验与持续不断的技术创新。药明生物在《International Journal of Pharmaceutics》、《Biotechnology and Bioengineering》等近60个专业期刊发表抗体研发及生产相关论文近 200 篇，其中聚焦双 / 多抗的研究成果达近 40 篇，充分印证了我们在双 / 多抗领域的技术硬实力与行业引领地位。

      

本文将分享药明生物执行副总裁、首席技术官顾学军博士在行业媒体Contract Pharma发表的专题文章，详述双特异性抗体（BsAb）开发过程中的关键挑战，并介绍了如何运用定制化方案提升产量、稳定性和质量，从而加速产品商业化进程。 

      

以下内容及图片编译自顾学军博士在Contract Pharma的专题文章。阅读完整原文，请点击：From Challenge to Breakthrough: Driving Speed and Quality in BsAb Development | Contract Pharma

       

引言：双抗登上产业风口，速度与质量成为关键竞争力

 

在生物药开发领域，双特异性抗体无疑是最具前景的赛道之一，无论是药品上市获批数量还是行业投资金额均显著上升。2024年，美国食品药品监督管理局（FDA）药物评价与研究中心（CDER）批准了16款创新生物药，其中双抗类药物约占17%——与十年前仅作为小众疗法相比，实现了巨大飞跃 ^[1]。当前，双特异性抗体已成为FDA批准药物中的第二大治疗性抗体类型，仅次于单克隆抗体（mAb）。

 

双特异性抗体的商业前景广阔。Grand View Research预测，到2030年，全球双特异性抗体市场将以超过44%的年复合增长率增长^[2]，其独特的双分子靶向能力和协同效应，为难治性癌症和自身免疫性疾病开辟了新的治疗选择。《自然》（Nature）杂志近期一篇文章指出，2025年全球药品交易规模前20的项目中，双特异性抗体占据了四分之一，标志着其成为新一代一线疗法的巨大潜力^[3]。

 

目前，全球有数百种双特异性抗体候选药物处于临床试验阶段，先发优势至关重要。而如果药物延迟上市，还意味着众多等待治疗的患者将错失救治机会。因此，在保证质量和安全的前提下加速双特异性抗体开发，已成为生物制药行业紧迫的需求和战略重心。为应对这一挑战，必须深入理解双特异性抗体固有的独特的开发难题。

 

1. 双特异性抗体开发的固有复杂性与核心挑战

 

双特异性抗体开发热潮，伴随着其固有的复杂性，也为从科学到临床的高效转化带来重重阻碍。与仅依赖单一、均质的重链-轻链配对的单克隆抗体不同，双特异性抗体需要两条截然不同的重链与轻链，它们会随机形成错配副产物。即使是经过工程化改造也会留下杂质。这不仅降低了目标产物的收率，还因杂质与目标分子在结构上高度相似，使得纯化与副产物分析过程更为复杂。

 

收率和稳定性问题更让挑战升级。双特异性抗体的表达量有时低于单克隆抗体。由于结构限制易引发蛋白降解、聚集或断裂，收率随之下降；而多条链共表达引发的错配问题则会导致产物异质性普遍存在。这使得传统单克隆抗体开发工艺的效果大打折扣，需要增加额外的工艺步骤。例如，错配杂质可能与双抗具有相似的生化特征，因此针对不同构型的双抗，需要在下游纯化环节采用定制化、更先进的技术。此外，双抗的结构异质性使其对生产及储存条件尤为敏感——pH变化、剪切应力或温度变化均可能诱发蛋白质聚集。

 

这种复杂性导致双特异性抗体开发周期更长、生产成本更高、技术不确定性更大——这些挑战使得已获批的双抗药物数量远低于单抗。因此，要实现高效开发，必须采取综合性策略，将分子工程、细胞株开发、生产工艺优化、全面分析控制、配方与制剂产品开发以及项目管理等多方面进行整合，才能实现快速推进。

 

2. 提高分子组装效率：从科研等级细胞池筛选到稳定细胞株的早期策略

 

1）早期科研等级细胞池筛选：六周内识别最佳表达参数

生产高质量的双特异性抗体需要克服可能降低收率以及增加免疫原性风险的常见问题，例如链错配和同源二聚体形成。早期“科研等级细胞池” 的筛选能够系统优化关键参数，包括信号肽、密码子、载体设计、链表达比例和宿主细胞平台，为成功构建细胞株奠定基础。

图1. 案例研究：通过一轮科研等级细胞池筛选优化关键参数

科研等级细胞池的筛选通常耗时约6周，通过系统涵盖产量、产品纯度、信号肽残留风险的多参数评价体系，选择最佳的转染条件。图1展示了一项案例研究，评估了载体设计、密码子、信号肽和链比例对产量和质量属性的影响。通过一轮科研等级细胞池系统性评估，可快速筛选到稳转的优选转染条件，同时有助于双抗分子在CMC(化学、制造与控制）)开发阶段的风险识别。

 

2）并行分析方法开发：在早期实现质量属性前置识别

      

在科研等级细胞池筛选阶段并行开发分析方法有助于在早期监测关键质量属性和关键副产物。这种前瞻性策略的应用可作为双抗分子正式进入CMC阶段的把关者，实现对双特异性抗体项目的早期风险识别，筛选出产量及质量具有优势的细胞株，并建立必要的质量控制体系。从而大幅加快双抗的早期开发进程。

 

在科研等级细胞池筛选基础上，细胞株平台的选择对于进一步提升双特异性抗体生产的效率和稳定性也起着关键作用。

 

3）先进细胞株平台选择：WuXia™赋能细胞株开发提速

     

WuXia^TM细胞株是我们广泛应用于治疗性抗体开发的平台，目前已用于超过1000个临床和商业化生产应用的细胞株发开。在COVID-19期间，我们成功将治疗性抗体的CMC（化学、制造与控制）开发时间压缩至6个月甚至更短，验证了疫情背景下治疗性抗体快速生产的可行性。基于这一加速策略，我们进一步优化了非疫情场景下的治疗性抗体的开发方法，将细胞株稳定性评估工作与优选克隆的生物反应器评估工作平行推进以达成加速开发时间的目的，并针对不同加速需求提供多种细胞株开发策略：2.5个月的细胞株开发支持6个月的加速CMC时间表，而4.5个月的细胞株开发支持10-12个月的CMC时间表。

 

药明生物近期推出了一种新型的定点整合CHO细胞株开发平台 WuXia™ TrueSite，能够快速构建高表达、高稳定性的细胞株。在多个治疗性抗体测试数据中显示相较于其细胞株平台，WuXia™ TrueSite在保持纯度相当或提升的情况下，在表达量水平也具有显著优势(图2)。更关键的是WuXia™ TrueSite在细胞株稳定性上具有卓越的表现，目前基于单抗类型分子的稳定性数据显示，99%以上的的克隆细胞在传代60次后是稳定的，这意味着细胞株稳定性将不再是最终克隆选择的限速步骤，甚至可能无需将细胞株稳定性研究纳入关键路径从而直接缩短开发周期。具体而言，WuXia™ TrueSite 可将从DNA到主细胞库（MCB）开发时间缩短至9-10周，使生物药的传统开发周期缩短一半（图 3）。截至目前，该技术已应用于 8个双特异性抗体开发项目，Pool阶段平均表达量达6.5 g/L（范围：5.8-7.9 g/L），单体纯度均高于90%。

图2. 应用新型 WuXia™ TrueSite 平台显著提升双特异性抗体表达量和质量

图3. 利用 WuXia™ TrueSite细胞株平台重新定义CMC时间表

基于科研等级细胞池评估结合高产且稳健细胞株开发这种策略，我们可以在CMC阶段早期选择优异表现的细胞株继续推进，下一个关键焦点将是优化细胞培养条件，在优化产量的同时保持双特异性抗体工艺开发的稳健性。

 

3. 定制化细胞培养工艺：提升收率与稳定性双达成

     

1）早期深入表征杂质谱，为工艺设计奠基

与传统的单克隆抗体相比，双特异性抗体在细胞培养中的特有挑战，包括表达水平可能较低，且易出现异质性分子变体，如聚集体、片段以及链间错配。这些复杂性要求采用定制化细胞培养策略，以最大化目标产物收率并确保工艺放大的稳健性。

 

在上游工艺中尽早控制难去除杂质是下游纯化的重要基础。早期对分子变体进行详细表征，可以深入理解杂质谱，从而为细胞培养工艺与纯化策略的合理设计提供依据。在预开发阶段采用多样化的克隆池，能够高效筛选培养参数，并将筛选结果应用于克隆评估与细胞培养工艺优化，显著缩短工艺开发周期。尤其在与高通量（HTP）生物反应器平台结合时，效果更为显著。

 

2）WuXiUP™ 与 WuXiUI™：显著提升高难度双抗的收率与质量

除了传统的分批补料（TFB）培养外，经强化的批次补料和先进的连续培养模式，例如药明生物专有的超强化分批补料生物工艺平台WuXiUI^TM和灌流平台 WuXiUP™，进一步支持双特异性抗体的临床和商业化规模生产。与传统的分批补料相比，WuXiUP™ 对高难度双特异性抗体分子的表达水平可达 30-80 g/L，生产效率提升 5-20 倍。受益于连续培养和收获模式，易聚集或易断裂的高难度分子可摆脱培养环境中的应激压力，单体纯度或完整性高达 98%（图 4）。另一方面，WuXiUI™ 在补料分批模式下实现超高细胞密度生产，并结合3至4次间歇灌流循环，以更新细胞培养环境并维持活性合成，同时保持理想的产品质量属性。案例1（图5）显示，双特异性抗体上游表达量提高了三倍，产品纯度通过SEC和CE-NR分别提高了12%和18%。WuXiUI™ 已在多种复杂重组蛋白开发中展现出广泛适用性，上游表达量最高可提升6倍，并同步改善关键产品质量属性。

图4. WuXiUP™ 有效解决双特异性抗体分子的聚集或断裂问题

图5. WuXiUI™ 显著提升复杂分子的表达量和质量

综上所述，这些一整套的细胞培养策略可以应对了双特异性抗体的固有复杂性，实现从克隆筛选到商业化生产的高效转化。

 

4.下游纯化的差异化策略：应多结构多样带来的挑战

     

1）基于共性结构特征设计纯化策略

尽管双特异性抗体采用了多种工程策略来提升重链和轻链的正确配对，但仍无法完全避免错配副产物、未组装链/半抗以及高水平聚集体的产生。因此，双特异性抗体的纯化过程充满挑战且耗时较长，这也使得不同结构设计的双特异性抗体往往需要差异化的下游纯化工艺。

 

我们从超过150个双特异性抗体项目中积累的经验表明，可以借助某些共性结构特征来提升开发效率。虽然不同双特异性抗体的分子设计/结构各异，但往往采用某些相同的工程化策略使其具有关键共性结构特征，例如使用T 细胞受体（TCR）恒定区、单链抗体可变区（scFv）、重链可变区（VHH）、共同轻链、杵臼（KIH）结构或电荷配对技术。通过从这些共性结构特征中积累的经验，我们能够对具有相似结构特征的双特异性抗体定制行之有效的下游纯化策略。例如，利用WuXiBody™ 设计中TCR的低等电点特征，让离子交换色谱法成为去除半抗和同源二聚体的有效策略 ^[4]。scFv结构常常带来10-20%的聚集体，可通过混合模式色谱高效清除。VHH有时会引发截短变体，可通过精纯步骤去除。另外，电荷配对常常会产生不同程度的错配副产物，也可以通过精纯步骤去除。

     

2）色谱方法组合优化收率与纯度

此外，我们还深入研究了色谱技术去除各类副产物的能力，助力双特异性抗体纯化工艺的稳健开发，最大化下游收率和产品纯度（表1）。总之，依靠在色谱技术方面的专业知识，以及超过150个双特异性抗体项目的经验，我们可以成功加速开发下游纯化工艺。

表1. 通过应用色谱技术优化双特异性抗体质量和提升收率

副产物	亲和层析	精纯 1 (AEX/MMC)	精纯 2 (CEX/MMC/HIC)
半抗	·  优化淋洗条件 ·  评估亲和树脂：Pro L, CH1-LX, VH3等	·  蛋白质等电点差异	· 优化淋洗和洗脱条件 · pH/盐双梯度洗脱 ·  Kp筛选
同源二聚体
轻链缺失/错配		·  蛋白质等电点/疏水性差异
聚集体	·  洗脱液中添加添加剂：PEG, NaCl ·  评估亲和树脂：Pro L , FcXP, VH3, A50 HipH等	·  优化上样或洗脱条件

 

5. 多层级分析工具箱：为双抗复杂结构提供全面分析能力

    

1）基于 MoA 的多方法活性评估设计

双特异性抗体结构多样且复杂，给分析工作带来巨大挑战。FDA 针对双特异性抗体开发的指南特别强调，需根据不同分子形式关注特定质量属性，包括聚集体、片段、同源二聚体及其他错配副产物，以及抗原特异性、亲和力、亲合力、效价和结合/解离速率等。

 

其中，活性方法的开发尤为困难，需要独特的方法设计来反应其复杂且创新的作用机制（MoA）以及双靶点/表位结合特性。因此，依照法规指导，业界普遍采用阶段适宜（phase‑appropriate）的分析策略。为兼顾科学、医学与监管要求，通常优选多种活性方法组合。例如，依据 MoA 设计的双靶点结合 ELISA可反映同步结合能力，在早期阶段即可开发为稳健且适用于质控放行的检测方法；单靶点结合 ELISA与表面等离子共振（SPR）结合动力学分析等则能共同作为表征方法全面解析生物学活性。更复杂且更贴近 MoA 的于细胞活性方法，可在早期用作表征方法，或在后期开发为稳健、适用于质控放行的方法。

 

2） 重链/轻链错配监控和分析控制的关键路径

除此之外，最大的分析挑战在于监测错配物质，如重链-重链同源二聚体和重链-轻链错配。举例说明，一个由两条不同的重链和两条不同的轻链组成的四链双特异性抗体，理论上可形成九种不同的四链副产物。其中，轻链互换的变体可能显示出与目标分子完全相同的分子量和相似的理化特性。这也极大挑战了传统分析能力的极限。

 

此外，要在双特异性抗体的 CMC 开发中落实质量源于设计（QbD）理念，必须在项目初期即基于 MoA 与分子结构特征建立产品的目标质量概况（QTPP）。特别是需在早期通过实验确认错配副产物的存在，并进行全面评估。每一种存在的错配物种都需要通过适当的分析方法进行监测，以指导克隆筛选和工艺开发。因此，强大的分析工具箱至关重要。除了基于不同分离机制的传统液相色谱法外，还需引入能够区分目标分子和错配副产物的检测方法。例如，质谱法（MS）凭借其超高灵敏度，更适合用于错配副产物的监测。

 

双特异性抗体工艺开发所需的分析能力必须依托前沿分析技术，并在不同阶段根据目的选择合适的分析方法。例如，在一个不对称四链双特异性抗体的案例中，完整质谱法（intact MS）用于链比例研究，重点关注重链错配；项目进入细胞株开发阶段后，新增亚基质谱法（subunit MS）监测重链 – 轻链错配；项目推进至工艺开发阶段时，开发了疏水相互作用层析（HIC）方法以实现快速检测。该 HIC 方法经持续优化，定量限（QL）达到 2%，并在工艺锁定且即将进入 GMP 生产阶段时可以被用于质量控制（图 6）。

图6. 重链-轻链错配分析控制的案例研究

3）分级分析体系构建

这个案例展示了基于先进的多层级分析工具箱、由产品目标质量概况指导的定制化分析策略，是成功加速双特异性抗体开发的关键。多层级分析工具箱不仅能帮助深入理解双特异性抗体的分子特性，还可为工艺开发提速提供指引，并最终实现基于 QTPP 的质量风险管理（图 7）。除了完整分子水平方法（Tier 1）和亚基水平方法（Tier 2）外，反相质谱（RP‑MS）、质谱联用疏水相互作用色谱（MS‑HIC）、尺寸排阻色谱（SEC）、离子交换色谱（IEX）以及联用毛细管等电聚焦（CIEF），乃至更复杂的多维联用技术——如 MS 与 IEX‑RP 或 SEC‑RP 联用——以及生物物理方法（如多角度光散射 MALS、分析型超速离心 AUC、动态光散射 DLS）等，已越来越多地用于识别和定量双特异性抗体的副产物及/或变体（Tier 3）。

图7. 药明生物使用的双特异性抗体副产物分析工具箱，提供了一套全面的分析技术

6. 保障药物稳定性、可生产性与精准给药：制剂配方与工艺的系统开发

     

1）稳健的制剂配方和工艺开发

双特异性抗体在生产与储存过程中均面临特有的稳定性挑战。长期储存常引发物理不稳定性（如聚集或断裂），以及化学修饰（如氧化或脱酰胺）。这些问题往往会因分子对环境因素(包括温度波动、光照暴露及机械扰动) 敏感而进一步加剧。而在生产工艺中，泵送、混合、过滤或灌装等环节产生的剪切应力，也可能使结构较为脆弱的双特异性抗体进一步失稳。

 

为应对上述挑战，必须建立精细化的开发流程。在早期成药性评估中，通过分析溶解度、聚集倾向与降解途径等关键分子特征，可有效识别存在稳定性风险的分子、辅助先导分子筛选，并为后续制剂设计提供依据。此外，还可运用高通量（HTP）方法（如反映蛋白-蛋白相互作用的 kD、B22）预测蛋白稳定性。进入CMC阶段后，通过筛选 pH 缓冲液、辅料与表面活性剂的组合来优化处方，从而稳定双特异性抗体并满足长期储存要求。

 

对于在长期储存中出现物理和/或化学不稳定，或在 IND 申报前开发时间紧迫的双特异性抗体，可采用冷冻或冻干方式。目前药明生物已具备在西林瓶及双腔卡式瓶中进行冻干的能力，这类给药系统不仅能提升稳定性，还可提高患者依从性（图 8）。在IND后的阶段，还可进一步开发生物制品-器械组合产品，如预充针和自动注射笔（图 8）。

图8. 不同的剂型可以提升产品稳定性和患者依从性

 2）剪切、光照、氧化等生产风险的前期验证

基于分子的敏感性以及生产设施的要求，可对工艺参数进行定制化开发并对相关的耗材进行评估。通过实验室规模模型模拟泵送、混合、过滤或灌装过程中的剪切力，确定工艺耐受限度。对储存袋、混合器、过滤器、管路和内包装材料进行相容性测试，确保工艺过程中的相互作用不会影响产品质量。此外，针对光敏感性与氧化敏感性（尤其是采用汽化过氧化氢（VHP）灭菌的设施），需开展专项评估，以考察光照或 VHP 暴露对分子稳定性的影响，从而确定剂型选择、成品储存条件及二次包装。

 

3）精准给药策略：微量剂量双抗的输注难题与解决方案

临床配伍研究（CIU）旨在评估稀释后制剂在稀释剂（如生理盐水或 5% 葡萄糖溶液）中的稳定性以及与接触组件的相容性。对于双特异性抗体，尤其是TCE类双特异性抗体，由于其效价高，临床所需剂量极低，这带来了新挑战，包括：开发合适分析方法、确保稀释溶液的稳定性以及实现精准给药。目前，药明生物已建立多种分析方法，以支持低至微克甚至纳克每毫升级别的蛋白浓度检测，包括：超敏电化学发光技术（MSD）、液相色谱-质谱法（LC-MS）、均相时间分辨荧光技术（HTRF）、荧光光谱法（如 Duetta 系统）、酶联免疫吸附测定法（ELISA）、体积排阻色谱-荧光检测器（SEC-FLD）等。蛋白质与接触材料（尤其是在线过滤器）的吸附会导致蛋白质损失。我们已深入研究了不同蛋白质、稀释剂或在线过滤器的吸附机制，并提出了相应的缓解方案，包括开发静脉注射溶液稳定剂（IVSS）和/或选择适宜的稀释剂或在线过滤器（图 9）^[5]。

图9. 根据稀释剂类型、蛋白质等电点（pI）和过滤器类型，制定用于解决静脉输注过程中蛋白吸附问题的适宜缓释方案

结语：以平台化能力与多学科整合，加速双抗商业化落地

 

从细胞株开发、细胞培养工艺开发，到下游工艺、生产、储存和给药，双特异性抗体在蛋白质表达、纯度和稳定性方面都提出了特殊的挑战。此外，企业争相加快产品上市速度，对开发周期的要求不断提高，进一步增加了开发难度。要在双特异性抗体的全生命周期中应对这些问题，需要深厚的专业知识、丰富的经验以及现代化工具，如药明生物专有先进技术平台（WuXiUP™、WuXia™ TrueSite 等）。唯有如此，才能优化产品的分子组装和表达，同时确保其稳定性、纯度和可制造性。

 

药明生物的多学科整合解决方案优势显著：开发者如今可显著缩短开发周期——将传统的 12 个月细胞株开发压缩至 6 个月，同时在保证产品质量的前提下实现高表达量。更重要的是，通过早期嵌入先进分析框架和稳定性策略，可最大限度降低风险，使审批路径更顺畅，为药物顺利获批和成功商业化铺平道路。

      

参考文献

1. Novel Drug Approvals for 2024, https://www.fda.gov/drugs/novel-drug-approvals-fda/novel-drug-approvals-2024.

2. Grand View Research. Bispecific Antibodies Market (2023 – 2030), grandviewresearch.com/industry-analysis/bispecific-antibodies-market-report.

3. Marshall A. The year of the bispecific in oncology and beyond. Nature, December 1, 2025.

4. Chen T et al. Monitoring removal of hole-hole homodimer by analytical hydrophobic interaction chromatography in purifying a bispecific antibody. Protein Expr Purif. 2019;164:105457. (DOI: 10.1016/j.pep.2019.105457).

5. Mu X et al. Protein adsorption of in-line intravenous infusion filter and the corresponding mitigation plans. J Pharmaceut Sci 2025;114(8):103846 (DOI: 10.1016/j.xphs.2025.103846).