前言

單克隆抗體（mab）已成為一類越來越重要的藥物，它的臨床應(yīng)用徹底改變了癌癥治療的領(lǐng)域。不同單抗的抗腫瘤作用機(jī)制不同，包括阻斷腫瘤特異性生長因子受體或免疫調(diào)節(jié)分子，以及補(bǔ)體和細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞溶解。因此，對(duì)于許多單抗來說，F(xiàn)c介導(dǎo)的效應(yīng)器功能對(duì)治療的療效至關(guān)重要。由于免疫球蛋白亞型在與免疫細(xì)胞上的FCR結(jié)合的能力以及激活補(bǔ)體的能力上不同，它們激活的免疫反應(yīng)也不同。因此，治療性單克隆抗體的抗體亞型的選擇取決于其預(yù)期的作用機(jī)制�？紤]到目前許多單克隆抗體的臨床療效僅在患者亞群中實(shí)現(xiàn)，抗體開發(fā)過程中的最佳亞型選擇和Fc優(yōu)化可能是朝著改善患者預(yù)后邁出的重要一步。下面我們就分別從腫瘤抗原靶向抗體、免疫檢查點(diǎn)抑制劑抗體和TNFR家族激動(dòng)抗體三個(gè)方面來探討抗體亞型的選擇。

腫瘤抗原靶向抗體的作用機(jī)制

第一代被批準(zhǔn)用于臨床的治療性抗體，仍然是癌癥治療中最常見的一類單克隆抗體，由直接針對(duì)腫瘤抗原的抗體組成。這些腫瘤抗原或多或少對(duì)腫瘤的生長、存活和侵襲具有重要作用（如抗HER2、抗EGFR）。然而，在人類和小鼠中的一些觀察表明，F(xiàn)c介導(dǎo)的免疫細(xì)胞激活是其中許多單抗的一個(gè)重要的額外作用機(jī)制。

抗體的Fc部分可以激活效應(yīng)細(xì)胞，如NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞或中性粒細(xì)胞上的FCR，然后介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞溶解。這通過細(xì)胞毒性作用（抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性－ADCC）或?qū)δ[瘤細(xì)胞的吞噬作用（抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬作用－ADCP）介導(dǎo)。此外，抗體通過其Fc尾部，可通過結(jié)合C1q激活補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而通過幾種不同的機(jī)制導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞溶解。這包括膜攻擊復(fù)合物（MAC）的形成，直接誘導(dǎo)靶細(xì)胞的溶解（CDC）或通過補(bǔ)體成分C3a和C5a的化學(xué)趨向性吸引免疫細(xì)胞。

此外，C3b和C4b介導(dǎo)NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞／單核細(xì)胞和粒細(xì)胞的補(bǔ)體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性（CDCC），或髓系細(xì)胞的補(bǔ)體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬作用（CDCP）�？贵w介導(dǎo)的細(xì)胞死亡也會(huì)導(dǎo)致腫瘤抗原的釋放和免疫復(fù)合物（IC）的形成，從而促進(jìn)抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)的啟動(dòng)，維持對(duì)腫瘤的控制和排斥反應(yīng)。在這個(gè)過程中，與FcγRs的結(jié)合和補(bǔ)體的激活在樹突狀細(xì)胞（DC）攝取IC及對(duì)腫瘤抗原的呈遞中起著關(guān)鍵作用。

優(yōu)化IgG效應(yīng)器功能

IgG－Fc效應(yīng)器功能通過補(bǔ)體和FcγRs介導(dǎo)，它們分為激活受體（FcγRI，F(xiàn)cγRIIa／IIc，F(xiàn)cγRIIIa，F(xiàn)cγRIIIb）或抑制受體（FcγRIIb）。由于大多數(shù)效應(yīng)細(xì)胞同時(shí)表達(dá)激活和抑制FcγRs，IgG結(jié)合的結(jié)果是相對(duì)綜合親和力、受體可用性和信號(hào)能力的結(jié)果�？贵w對(duì)其受體的相對(duì)親和力定義為激活抑制比（A／I）。

A／I比率的概念是基于對(duì)小鼠的觀察，結(jié)果表明mIgG2a的A／I較高，mIgG1的A／I較低，mIgG2b的A／I介于中間。因此，在許多體內(nèi)模型中，mIgG2a亞類的治療性抗體被證明能更有效地清除腫瘤。雖然人IgG亞型間A／I比值的差異不太明顯，但由于它們的FcR結(jié)合譜不同，它們誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的能力也不同。IgG1和IgG3與所有FCR結(jié)合，但對(duì)激活的FCR表現(xiàn)出更高的親和力。因此，它們被定義為具有強(qiáng)烈Fc效應(yīng)器功能的Ig亞型。另一方面，IgG4與大多數(shù)激活的FcRs和抑制FcγRIIb結(jié)合的親和力相似，被認(rèn)為是低活性的。最后，除了高親和力的H131 FcγRIIa等位基因，IgG2與大多數(shù)FCR的結(jié)合較差，F(xiàn)c效應(yīng)器功能有限。因此，IgG1和IgG3能夠發(fā)揮有效的效應(yīng)器功能來消耗抗體，而IgG2和IgG4在避免Fc介導(dǎo)的細(xì)胞耗竭時(shí)是首選的。

1． 優(yōu)化激活抑制比

提高IgG－Fc效應(yīng)器功能的一種常用方法是通過增加激活FcγRs的親和力和降低與抑制性FcγRIIb的結(jié)合來優(yōu)化A／I比值。一種提高A／I比值的方法是通過糖工程化成功實(shí)現(xiàn)的，最相關(guān)的修飾是N297多糖的去巖藻糖基化，它顯著增加了對(duì)FcγRIIIa的親和力，改善了ADCC效應(yīng)。兩種去巖藻糖基化的單抗已獲得上市批準(zhǔn)（抗CCR4的mogamulizumab和抗CD20的obinutuzumab），其他一些目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

另一種提高A／I比率的常用策略是在Fc尾部中引入點(diǎn)突變。這一類中最有前景的單抗是margetuximab，一種抗HER2抗體，其Fc尾部具有5點(diǎn)突變，從而改善了與FcγRIIIa和FcγRIIa的結(jié)合，并且降低了與FcγRIIb的結(jié)合。

2．優(yōu)化補(bǔ)體依賴性細(xì)胞毒性

CDC被認(rèn)為是一些治療性單抗（如抗CD20）的重要作用機(jī)制。優(yōu)化Fc介導(dǎo)的補(bǔ)體激活是一種有效策略。

由于其自然存在的五聚體和六聚體形式，IgM表現(xiàn)出最大的補(bǔ)體激活能力。然而，IgM在治療性單克隆抗體的開發(fā)中并沒有受到太多的關(guān)注，只有少數(shù)腫瘤靶向的IgM單克隆抗體在臨床試驗(yàn)中得到了評(píng)估。其中PAT－SM6獲得了EMA和FDA針對(duì)多發(fā)性骨髓瘤的孤兒藥資質(zhì)。

在IgG亞類中，IgG1和IgG3是很好的補(bǔ)體激活劑，IgG3似乎是更有效的亞型。然而，盡管IgG3的內(nèi)在問題，如體內(nèi)半衰期短，已經(jīng)成功地得到了解決，但其具體的制造問題仍使其在藥物開發(fā)方面的吸引力降低。

另外，通過構(gòu)建IgG1／IgG3嵌合抗體，可以實(shí)現(xiàn)IgG1（有利制造特性）和IgG3（增強(qiáng)型CDC）兩者優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合。最佳結(jié)構(gòu)稱為113F，它將IgG1的CH1和鉸鏈區(qū)與IgG3的CH2以及部分來自IgG3、部分來自IgG1的CH3結(jié)合在一起。這種嵌合抗體的去糖基化版本顯示，除了保留與蛋白A結(jié)合外，CDC和ADCC的增強(qiáng)程度與去巖藻糖基化IgG1相當(dāng)。在體內(nèi)，抗CD20 113F抗體與IgG1相比表現(xiàn)出更大的B細(xì)胞耗竭（這兩種抗體都是去巖藻糖基化的，以改善ADCC）。這項(xiàng)研究表明，優(yōu)化的補(bǔ)體激活和A／I比率的結(jié)合是一種很有前途的改進(jìn)腫瘤清除抗體的策略。

增強(qiáng)補(bǔ)體激活的其他策略包括引入點(diǎn)突變來改善IgG1與C1q的結(jié)合。重要的是，增強(qiáng)CDC的突變可以與單個(gè)IgG1中的ADCP和ADCC增強(qiáng)突變結(jié)合起來，從而擴(kuò)大這些抗體的效應(yīng)器功能。最后，有利于IgG六聚體形成的突變也顯著增強(qiáng)了C1q的結(jié)合，從而增強(qiáng)了CDC作用。然而，這些Fc突變是否能轉(zhuǎn)化為提高臨床療效仍有待觀察。

3．應(yīng)用Ig的其它亞型

IgE：IgE可通過兩種激活受體（高親和力FcεRI和低親和力FcεRII）介導(dǎo)其Fc效應(yīng)器功能。雖然FcεRI主要由肥大細(xì)胞（MC）和嗜堿性粒細(xì)胞表達(dá)，但FcεRI在嗜酸性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和髓系細(xì)胞上也有表達(dá)。與IgG類相比，IgE具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，它對(duì)其受體FcεRI的親和力比IgG的高親和力受體FcγRI高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。由于具有如此高的Fc?RI親和力，IgE被局部保留在表達(dá)Fc?RI的細(xì)胞上，并且在組織中具有良好的生物利用度，這對(duì)實(shí)體瘤的治療具有重要意義。此外，IgE缺乏能引起免疫抑制的抑制性Fc受體，如IgG47中的FcγRIIb。

關(guān)于IgE治療的一個(gè)潛在的擔(dān)憂是，MC或嗜堿性粒細(xì)胞的脫顆粒導(dǎo)致潛在的危及生命的過敏反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。然而幸運(yùn)的是，在臨床前模型中沒有發(fā)現(xiàn)過敏反應(yīng)的跡象，嚙齒動(dòng)物和猴子的安全性數(shù)據(jù)令人滿意，支持首次使用腫瘤靶向抗葉酸受體α－IgE單克隆抗體MOv18（NCT02546921）進(jìn)行臨床試驗(yàn)。來自24名患者的1期數(shù)據(jù)支持了MOv18－IgE的安全性和潛在療效。容易控制的蕁麻疹是最常見的副作用，只有1例患者出現(xiàn)過敏反應(yīng)。此外，在一名患者中觀察到抗腫瘤效果。

IgA：另一種相當(dāng)有前途的腫瘤清除單抗Ig亞型是IgA，它通過FcαRI介導(dǎo)其效應(yīng)器功能。FcαRI在多形核細(xì)胞（PMNs）上高表達(dá)，使得中性粒細(xì)胞成為IgA單抗治療最相關(guān)的細(xì)胞類型。中性粒細(xì)胞是人類最豐富的細(xì)胞毒性細(xì)胞類型。它們具有多種強(qiáng)大的細(xì)胞破壞機(jī)制，包括釋放細(xì)胞毒性分子、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和壞死。此外，與IgG1／IgG3嵌合體相似，人們?cè)噲D構(gòu)建IgG1／IgA嵌合體，目的是結(jié)合這兩種不同亞型的優(yōu)點(diǎn)。這些方面得研究仍處于早期階段。

針對(duì)免疫檢查點(diǎn)的抗體

理論上，檢查點(diǎn)阻斷抗體不需要Fc介導(dǎo)的效應(yīng)，因?yàn)樗鼈兊闹饕�效�?yīng)器功能來自阻斷受體－配體相互作用。然而，在小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)功能性Fc有助于抗CTLA4檢查點(diǎn)抑制劑的治療效果。這些研究表明，雖然治療后淋巴結(jié)中的效應(yīng)T細(xì)胞（Teff）和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）的數(shù)量都增加了，但在腫瘤中，尤其是Treg，而不是Teff的數(shù)量減少了。這種下降僅在IgG2a亞型（小鼠A／I比率最高的亞型）的抗CTLA4中觀察到，并且表現(xiàn)出mFcγRIV依賴性。潛在機(jī)制可能是由腫瘤中表達(dá)高水平FcγRIV的選擇性高豐度巨噬細(xì)胞引起的。此外，Tregs表達(dá)的CTLA4水平遠(yuǎn)高于Teff細(xì)胞，因此優(yōu)先被耗盡。這些發(fā)現(xiàn)表明了TME對(duì)治療性單克隆抗體療效的重要性。

有跡象表明人類抗CTLA4單克隆抗體也顯示出同樣的效果。在具有高NEO表位負(fù)荷的晚期黑色素瘤患者中，研究發(fā)現(xiàn)高親和力V158 FcγRIIIa等位基因的存在與CTLA－4靶向抗體ipilimumab的反應(yīng)增強(qiáng)之間存在正相關(guān)，為Fc介導(dǎo)功能的重要性提供了進(jìn)一步的臨床證據(jù)。

同樣地，在小鼠模型中，由于Fc介導(dǎo)的TME中免疫抑制髓系細(xì)胞亞群的耗竭，抗PD－L1單抗與激活FcγRs的結(jié)合增強(qiáng)了其治療效果。目前，有三種臨床認(rèn)可的抗PD－L1單克隆抗體，其中兩種具有突變的Fc尾部，消除了與FcγR的結(jié)合（atezolizumab， durvalumab），一種是野生型IgG1（avelumab）。目前正在進(jìn)行數(shù)百項(xiàng)針對(duì)這些抗體的臨床試驗(yàn)，未來的結(jié)果可能有助于了解功能性Fc是否能提高PD－L1靶向抗體在人體內(nèi)的臨床療效。如果是這樣，進(jìn)一步的Fc效應(yīng)器功能優(yōu)化可能是一個(gè)有吸引力的方向。

與抗CTLA4和抗PD－L1相比，功能性Fc在體內(nèi)損害了抗PD－1單抗的活性。這種有害影響的潛在機(jī)制是腫瘤細(xì)胞浸潤的CD8＋T細(xì)胞，其特點(diǎn)是高PD－1表達(dá)。毫不奇怪，兩個(gè)臨床的抗PD－1單抗屬于IgG4亞類，F(xiàn)c效應(yīng)器功能較差。然而，由于IgG4在一定程度上仍可與激活性的FcγRs結(jié)合，因此比較與完全取消FcγR結(jié)合的突變單抗的療效是很有意義的。同樣，靶向CD47的抗體，也不需要Fc效應(yīng)器功能。

綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)有力地表明，TME的細(xì)胞組成以及靶分子在不同免疫細(xì)胞群上的相對(duì)表達(dá)可以極大地影響檢查點(diǎn)阻斷單抗治療的結(jié)果。這些因素決定了FC介導(dǎo)機(jī)制對(duì)最佳治療效果的需求，從而決定了檢查點(diǎn)抑制劑的亞型選擇。

靶向TNFR的激動(dòng)劑抗體

靶向腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族特異性成員的激動(dòng)性單抗Fc部分已被證明在其治療效果中起著關(guān)鍵作用。這類單抗的目的是激活腫瘤細(xì)胞上的死亡受體，如DR4、DR5和FAS，以誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，或激活免疫細(xì)胞上的共刺激受體，如CD40、4－1BB、OX40、GITR和CD27，以提高抗腫瘤免疫反應(yīng)。

TNFR需要三聚化以啟動(dòng)其相關(guān)的信號(hào)級(jí)聯(lián)。因此，這些受體與Fab臂的二價(jià)結(jié)合通常不足以激活它們，需要額外的交聯(lián)。對(duì)于這些抗體來說，與FcγRs的相互作用是聚集的有效支架。具體地說，F(xiàn)cγRIIb是抗體介導(dǎo)的TNFR交聯(lián)和下游信號(hào)激活的主要支架，因?yàn)槠湎鄬?duì)較高的表達(dá)。因此，體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)激動(dòng)劑抗體的活性高度依賴于小鼠中FcγRIIb的成功參與，并且改進(jìn)FcγRIIb結(jié)合的Fc工程抗體顯示出更強(qiáng)的抗腫瘤活性。然而，F(xiàn)cγRIIb的表達(dá)是動(dòng)態(tài)的，并且可以被特定的細(xì)胞因子下調(diào)，使得FcγRIIb介導(dǎo)的受體聚集交聯(lián)的無法預(yù)測。

此外，通過激動(dòng)性抗體有效的FcR參與被發(fā)現(xiàn)與嚴(yán)重的肝毒性有關(guān)，這可能是由于FcγRIIb在某些肝細(xì)胞亞群上的高表達(dá)。因此，需要探索新的策略來提高這些單抗的激動(dòng)活性，而不依賴FcγR的參與。其中一個(gè)策略就是使用hIgG2（B）。hIgG2的這種緊湊且高度激動(dòng)的構(gòu)象是鉸鏈區(qū)中獨(dú)特的二硫鍵重排的結(jié)果。與hIgG2（A）相比，hIgG2（A）的Fab臂沒有通過二硫鍵連接到鉸鏈上，hIgG2（B）在每個(gè)Fab臂和鉸鏈之間存在兩個(gè)二硫鍵，使它們更加堅(jiān)硬，并有可能使TNFR分子更緊密地聚集在一起。因此，使用hIgG2（B）是提高針對(duì)TNFR家族成員的單抗FcγR非依賴性激動(dòng)劑活性的可行策略。此外，從hIgG1到hIgG2的亞型轉(zhuǎn)換足以將免疫抑制性抗CD40拮抗抗體轉(zhuǎn)化為具有抗腫瘤活性的強(qiáng)效激動(dòng)劑。這些發(fā)現(xiàn)是選擇亞型能完全改變單抗活性的最顯著的例子之一。

另一種提高TNFR家族靶向單抗激動(dòng)活性的方法是最近開發(fā)的HERA平臺(tái)。HERA是一種人工嵌合分子，它具有兩個(gè)三聚體TNFR結(jié)合域，融合到不與FcγR結(jié)合IgG1－Fc主鏈上。所得到的六價(jià)分子能夠在沒有FcγR介導(dǎo)的交聯(lián)的情況下發(fā)揮其激動(dòng)活性。到目前為止，兩個(gè)靶向CD27和CD40的HERA分子已經(jīng)顯示出很有前景的抗腫瘤活性，在臨床前的小鼠模型中沒有明顯的毒性。

所述的以FcγR非依賴性方式提高激動(dòng)劑活性的策略還有一個(gè)額外的優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐贡磉_(dá)靶分子的免疫細(xì)胞的不必要消耗。然而，在小鼠身上的實(shí)驗(yàn)表明，某些TNFR家族靶向激動(dòng)劑抗體（如抗GITR、抗OX40或抗4－1BB）的治療作用也涉及Treg的耗竭，這表明，與抗CTLA4類似，功能性Fc也可能是有利的。

小結(jié)

單克隆抗體的臨床應(yīng)用從根本上改變了腫瘤的治療方法。然而，越來越明顯的是，單克隆抗體通過多種不同的作用機(jī)制來調(diào)節(jié)它們的作用。選擇正確的Ig亞型是至關(guān)重要的，因此人們投入了大量的精力來理解不同抗體亞型的Fc介導(dǎo)作用以及Fc修飾，以進(jìn)一步提高抗體的療效。為了優(yōu)化Fc介導(dǎo)的效應(yīng)器功能，人們開發(fā)了多種策略，為改進(jìn)基于抗體的癌癥治療提供了全新的機(jī)會(huì)。此外，通過考慮患者相關(guān)因素，例如他們的免疫狀態(tài)、TME或FcγR多態(tài)性的特征，Ig亞型選擇可以允許開發(fā)在更廣泛的患者中活躍的抗體，或者允許選擇性地使用針對(duì)個(gè)人需求的抗體。這些考量可能會(huì)使我們?cè)谖磥沓�著為患者量身定制的藥物和更有效的單抗治療邁進(jìn)一步。

參考文獻(xiàn)：

1． Isotype selection for antibody－based cancer therapy． Clin ExpImmunol． 2020 Nov 5．

2． clinicaltrials．gov

       原文標(biāo)題 : 腫瘤免疫治療中的抗體亞型