? ? ? ?自1975年第一代單克隆抗體制備成功以來(lái)，治療性抗體藥物發(fā)展迅速，逐漸成為近年來(lái)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(kāi)發(fā)研究中，其抗體通常有兩種方法對靶細胞起到殺傷或誘導其死亡的作用，一種是依賴(lài)抗體中的Fab片段特異性的識別靶細胞表面的相關(guān)抗原，對其抗原的相關(guān)信號通路進(jìn)行調控干擾，另一種則是通過(guò)抗體的Fc區域與免疫細胞表面的Fc gamma受體（FcγR）或其他配體結合后所產(chǎn)生的相關(guān)作用來(lái)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區域的作用機理及Fc改造工程的改造策略及應用等進(jìn)行介紹。 一、IgG型抗體Fc端與FcγR及補體的相互作用 ? ? ? ?Fc端可以與FcγR及補體蛋白C1q結合介導一些細胞殺傷作用。FcγRs作為免疫應答的調控因子之一，對B細胞激活、樹(shù)突細胞成熟及包括抗體依賴(lài)細胞介導的細胞吞噬作用（ADCP）、抗體依賴(lài)細胞介導的殺傷作用（ADCC）在內的一些其他效應反應都起到重要的作用，而IgG-Fc與C1q的結合可以啟動(dòng)補體級聯(lián)蛋白的組裝從而引起補體介導的細胞毒性作用（CDC）。因此，Fc與二者的結合力強弱是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(lèi)型，其中FcγRIIb一般在免疫調控中起抑制作用，其他的均對免疫作用起激活作用。這些受體廣泛表達于單核細胞、巨噬細胞、樹(shù)突細胞、B細胞、天然殺傷細胞(NK)等大部分免疫細胞中，介導與IgG的Fc結合。每一受體與不同亞型的IgG抗體的結合能力也不盡相同（見(jiàn)圖1），IgG-Fc與FcγIIa、FcγRIIIa及FcγIIIb的親和力強弱對抗體介導的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具有更強的穩定性及較長(cháng)的半衰期，所以IgG1型占多數。 ? ? ? ?FcγRs是高度多態(tài)性的，這種多態(tài)性對其與IgG分子的結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，FcγRIIaH131對IgG2型抗體的結合力明顯優(yōu)于FcγRIIaR131，而FcγRIIIa158V相較于FcγRIIIaF158對IgG1及IgG3抗體有較高的親和力。這一現象也一定程度指導了許多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2） ? ? ? ?除此之外，IgG-Fc還會(huì )與補體蛋白C1q結合從而介導補體依賴(lài)的細胞毒作用（CDC），與IgG-Fc和FcγR的結合類(lèi)似，IgG1及IgG3型抗體介導的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(guò)IgG-Fc與FcγR及C1q之間相互作用的進(jìn)一步了解，針對通過(guò)改變他們之間的關(guān)系從而增強Fc功能的一些Fc改造策略逐漸涌現出來(lái)，下面會(huì )簡(jiǎn)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抗體鉸鏈區及Fc的CH2區往往可以決定Fc的空間構象，空間構象的改變一定程度可以影響到Fc區域與其相關(guān)受體結合的強弱。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(lái)維持CH2的穩定性及行駛其動(dòng)力學(xué)功能。這些聚糖通常包括核心部分N-乙?；咸牵℅lcNAc）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(guò)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區域進(jìn)行的糖工程學(xué)相關(guān)改造大多聚集在加強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果，巖藻糖的去除能夠增加IgG-Fc與FcγRa Asn162的結合來(lái)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區域的半乳糖苷化及唾液酸苷化是否能夠明顯加強ADCC作用爭論較大，其結果也經(jīng)常差異巨大。有研究認為Fc端的半乳糖苷化似乎可以通過(guò)增強Fc與C1q的結合能力來(lái)加強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)改造并取得了不錯的成績(jì)。（表1） ? ? ? ?近些年主流生產(chǎn)抗體的方式是通過(guò)哺乳動(dòng)物細胞表達得到的，工業(yè)上較為常見(jiàn)的表達體系有如中國倉鼠細胞（CHO）、小鼠骨髓瘤細胞（NS0）及小鼠雜交瘤細胞（Sp2/0）等，臨床前研究上一些人源的表達體系如人胚腎細胞（HEK293）也常用于抗體的表達。由于糖基化相對復雜的過(guò)程，其在細胞培養中往往無(wú)法完全控制，因此去巖藻糖抗體的生產(chǎn)往往需要對常規哺乳動(dòng)物表達系統進(jìn)行改進(jìn)，常見(jiàn)的如通過(guò)敲除CHO細胞中巖藻糖轉移酶基因（Fut8）或使CHO細胞表達N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶III得到能夠表達去巖藻糖抗體的穩定細胞系，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區糖工程改造實(shí)例（文獻3） ?· 表2 ·? ?目前一些主流商業(yè)化糖工程改造技術(shù)（文獻3） ? ? ? ?2.2 定點(diǎn)突變 ? ? ? ?與通過(guò)改變糖基化的Fc改造策略的目的相同，通過(guò)定點(diǎn)突變的方式同樣可以一定程度提升Fc區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(zhù)提升Fc與FcγRIIIa的結合力并進(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Fc與C1q的親和力。 ?· 表3 ·? ?一些臨床及臨床前研究性抗體Fc區域所進(jìn)行的突變組合實(shí)例（文獻4） ? ? ? ?隨著(zhù)越來(lái)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)藥物的現象不在少數，Fc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會(huì )。相信在不久的將來(lái)隨著(zhù)已有技術(shù)的成熟和更多新技術(shù)的涌現，抗體治療能夠在人類(lèi)醫療事業(yè)發(fā)展上涂抹更加濃重的一筆。 ? ? ? ?原創(chuàng )內容未經(jīng)授權，禁止轉載至其他平臺。
參考文獻： 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） 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).? |
