? ? ? ?自1975年第一代單克隆抗體制備成功以來，治療性抗體藥物發(fā)展迅速，逐漸成為近年來對抗癌癥、病毒感染以及免疫性疾病的有效途徑之一。在治療性抗體的開發(fā)研究中，其抗體通常有兩種方法對靶細(xì)胞起到殺傷或誘導(dǎo)其死亡的作用，一種是依賴抗體中的Fab片段特異性的識別靶細(xì)胞表面的相關(guān)抗原，對其抗原的相關(guān)信號通路進(jìn)行調(diào)控干擾，另一種則是通過抗體的Fc區(qū)域與免疫細(xì)胞表面的Fc gamma受體（FcγR）或其他配體結(jié)合后所產(chǎn)生的相關(guān)作用來進(jìn)一步提高該抗體的治療效果，針對Fc片段的改造工程現(xiàn)在已成為提高抗體療效的熱點(diǎn)之一。本文將對IgG型抗體的Fc區(qū)域的作用機(jī)理及Fc改造工程的改造策略及應(yīng)用等進(jìn)行介紹。 一、IgG型抗體Fc端與FcγR及補(bǔ)體的相互作用 ? ? ? ?Fc端可以與FcγR及補(bǔ)體蛋白C1q結(jié)合介導(dǎo)一些細(xì)胞殺傷作用。FcγRs作為免疫應(yīng)答的調(diào)控因子之一，對B細(xì)胞激活、樹突細(xì)胞成熟及包括抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬作用（ADCP）、抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷作用（ADCC）在內(nèi)的一些其他效應(yīng)反應(yīng)都起到重要的作用，而IgG-Fc與C1q的結(jié)合可以啟動(dòng)補(bǔ)體級聯(lián)蛋白的組裝從而引起補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（CDC）。因此，F(xiàn)c與二者的結(jié)合力強(qiáng)弱是Fc改造工程的重點(diǎn)之一。人源的FcγRs可大致分為FcγRI（CD64）、FcγRIIa（CD32a）、FcγRIIb（CD32a）、FcγRIIIa（CD16a）及FcγRIIIb（CD16b）幾種不同的類型，其中FcγRIIb一般在免疫調(diào)控中起抑制作用，其他的均對免疫作用起激活作用。這些受體廣泛表達(dá)于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞、B細(xì)胞、天然殺傷細(xì)胞(NK)等大部分免疫細(xì)胞中，介導(dǎo)與IgG的Fc結(jié)合。每一受體與不同亞型的IgG抗體的結(jié)合能力也不盡相同（見圖1），IgG-Fc與FcγIIa、FcγRIIIa及FcγIIIb的親和力強(qiáng)弱對抗體介導(dǎo)的ADCC/ADCP作用往往起到關(guān)鍵性作用，這很大程度上影響了抗體免疫治療的有效性及副作用大小。目前，為了增強(qiáng)抗體Fc端功能，大部分治療性抗體多為 IgG1或IgG3這兩種亞型，其中因IgG1具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性及較長的半衰期，所以IgG1型占多數(shù)。 ? ? ? ?FcγRs是高度多態(tài)性的，這種多態(tài)性對其與IgG分子的結(jié)合能力也有很大影響，這一定程度影響抗體的臨床效果。以FcγRIIa及FcγRIIIa為例，F(xiàn)cγRIIaH131對IgG2型抗體的結(jié)合力明顯優(yōu)于FcγRIIaR131，而FcγRIIIa158V相較于FcγRIIIaF158對IgG1及IgG3抗體有較高的親和力。這一現(xiàn)象也一定程度指導(dǎo)了許多Fc端具有功能性的抗體的臨床研究。 ?· 圖1 ·? ?FcγRs與四種不同亞型IgG的親和力對比（文獻(xiàn)2） ? ? ? ?除此之外，IgG-Fc還會與補(bǔ)體蛋白C1q結(jié)合從而介導(dǎo)補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用（CDC），與IgG-Fc和FcγR的結(jié)合類似，IgG1及IgG3型抗體介導(dǎo)的CDC作用較為明顯。 二、提高Fc功能性的主要抗體改造形式 ? ? ? ?通過IgG-Fc與FcγR及C1q之間相互作用的進(jìn)一步了解，針對通過改變他們之間的關(guān)系從而增強(qiáng)Fc功能的一些Fc改造策略逐漸涌現(xiàn)出來，下面會簡略介紹幾個(gè)目前較為主流的Fc改造策略。 ? ? ? ?2.1 糖工程學(xué) ? ? ? ?IgG抗體鉸鏈區(qū)及Fc的CH2區(qū)往往可以決定Fc的空間構(gòu)象，空間構(gòu)象的改變一定程度可以影響到Fc區(qū)域與其相關(guān)受體結(jié)合的強(qiáng)弱。CH2中存在天冬氨酸297（N297）的糖基化修飾位點(diǎn)，這一修飾位點(diǎn)常攜帶多個(gè)聚糖以此來維持CH2的穩(wěn)定性及行駛其動(dòng)力學(xué)功能。這些聚糖通常包括核心部分N-乙酰基葡糖（GlcNAc）及甘露糖、同時(shí)伴隨一些半乳糖、平分GlcNAc、巖藻糖及唾液酸組成不同糖型。通過對Fc端聚糖的組成部分進(jìn)行優(yōu)化改動(dòng)，能夠有效地提升Fc的功能性。 ? ? ? ?目前對Fc區(qū)域進(jìn)行的糖工程學(xué)相關(guān)改造大多聚集在加強(qiáng)Fc與FcγRIIIa的親和力上。針對巖藻糖改造的研究較多且得到了比較理想的結(jié)果，巖藻糖的去除能夠增加IgG-Fc與FcγRa Asn162的結(jié)合來進(jìn)一步提升Fc端對FcγRIIIa的親和力并且提高ADCC/ADCP作用。目前Fc區(qū)域的半乳糖苷化及唾液酸苷化是否能夠明顯加強(qiáng)ADCC作用爭論較大，其結(jié)果也經(jīng)常差異巨大。有研究認(rèn)為Fc端的半乳糖苷化似乎可以通過增強(qiáng)Fc與C1q的結(jié)合能力來加強(qiáng)CDC作用，而Fc的去巖藻糖化似乎對CDC作用的影響相對不大。糖工程化改造上比較有代表性的如obinutuzumab（Anti-CD20）和的mogamulizumab（Anti-CCR4）目前均已獲批上市，較同靶點(diǎn)抗體其效果也被證明有明顯提高。也有很多公司將自己的抗體藥物進(jìn)行相關(guān)改造并取得了不錯(cuò)的成績。（表1） ? ? ? ?近些年主流生產(chǎn)抗體的方式是通過哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)得到的，工業(yè)上較為常見的表達(dá)體系有如中國倉鼠細(xì)胞（CHO）、小鼠骨髓瘤細(xì)胞（NS0）及小鼠雜交瘤細(xì)胞（Sp2/0）等，臨床前研究上一些人源的表達(dá)體系如人胚腎細(xì)胞（HEK293）也常用于抗體的表達(dá)。由于糖基化相對復(fù)雜的過程，其在細(xì)胞培養(yǎng)中往往無法完全控制，因此去巖藻糖抗體的生產(chǎn)往往需要對常規(guī)哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，常見的如通過敲除CHO細(xì)胞中巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因（Fut8）或使CHO細(xì)胞表達(dá)N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶III得到能夠表達(dá)去巖藻糖抗體的穩(wěn)定細(xì)胞系，目前已有一些相對成熟的技術(shù)已被商業(yè)化（表2）。 ?· 表1 ·? ?Fc區(qū)糖工程改造實(shí)例（文獻(xiàn)3） ?· 表2 ·? ?目前一些主流商業(yè)化糖工程改造技術(shù)（文獻(xiàn)3） ? ? ? ?2.2 定點(diǎn)突變 ? ? ? ?與通過改變糖基化的Fc改造策略的目的相同，通過定點(diǎn)突變的方式同樣可以一定程度提升Fc區(qū)域與其受體的親和力。一些突變組合如S298A/E33A/K334A、S293D/1332E、F243L/R292P/Y300L/V305I/P396等都已被證明可以顯著提升Fc與FcγRIIIa的結(jié)合力并進(jìn)一步提高ADCC/ADCP作用。而像K326W/E333S及S267E/H268E/S324T這兩種突變組合則被證明出可以增強(qiáng)Fc與C1q的親和力。 ?· 表3 ·? ?一些臨床及臨床前研究性抗體Fc區(qū)域所進(jìn)行的突變組合實(shí)例（文獻(xiàn)4） ? ? ? ?隨著越來越多的抗體藥物進(jìn)入臨床甚至上市，十幾家公司共同研發(fā)同靶點(diǎn)藥物的現(xiàn)象不在少數(shù)，F(xiàn)c工程化改造在能夠提升抗體藥效的同時(shí)也為目前抗體研發(fā)提供了更多百花齊放的機(jī)會。相信在不久的將來隨著已有技術(shù)的成熟和更多新技術(shù)的涌現(xiàn)，抗體治療能夠在人類醫(yī)療事業(yè)發(fā)展上涂抹更加濃重的一筆。 ? ? ? ?原創(chuàng)內(nèi)容未經(jīng)授權(quán)，禁止轉(zhuǎn)載至其他平臺。
參考文獻(xiàn)： 1.Hilma J van der Horst et al,Fc-Engineered Antibodies with Enhanced Fc-Effector Function for the Treatment of B-Cell Malignancies, Cancers . 2020 Oct 19;12(10):3041.（主要參考文獻(xiàn)） 2.Caaveiro, J.M.M.; Kiyoshi, M.; Tsumoto, K. Structural analysis of Fc/Fc R complexes: A blueprint for antibody design. Immunol. Rev. 2015, 268, 201–221. 3. Racher A, Obrezanova O. Modulating IgG effector function by FC engineering and glycoengineering. From Lonza Whitepaper. https://go2.lonza.com/EffectorFunctionWhitepaper. html 4. Bournazos, S., Gupta, A. & Ravetch, J.V. The role of IgG Fc receptors in antibody-dependent enhancement. Nat Rev Immunol 20, 633–643 (2020).? |
