腫瘤免疫調(diào)節(jié)抗體及抗體亞型選擇
前言
單克隆抗體(mab)已成為一類越來越重要的藥物,它的臨床應用徹底改變了癌癥治療的領域。尤其細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)和程序性細胞死亡蛋白1(PD-1)作為抗腫瘤免疫的負調(diào)節(jié)因子的發(fā)現(xiàn)促進了許多免疫調(diào)節(jié)抗腫瘤藥物的開發(fā)。不同單抗的抗腫瘤作用機制不同,包括阻斷腫瘤特異性生長因子受體或免疫調(diào)節(jié)分子,以及補體和細胞介導的腫瘤細胞溶解。臨床前研究表明,基于免疫球蛋白G(IgG)療法的療效不僅取決于其阻斷或結(jié)合靶點的能力,還取決于抗體的Fc片段及其與Fcγ受體(FcγRs)的相互作用。因此,對于許多單抗來說,F(xiàn)c介導的效應器功能對治療的療效至關(guān)重要。
然而,我們對這些免疫調(diào)節(jié)抗體的這些相互作用如何增強抗腫瘤免疫的理解仍然知之甚少。因此,進一步了解評估IgG亞類、遺傳多態(tài)性的影響,以及這些抗體作用機制的臨床前和臨床研究之間的轉(zhuǎn)化,有助于我們進一步提高這些治療藥物的療效。
IgG與FCγR
抗體是免疫球蛋白超家族的成員,在結(jié)構(gòu)上由兩個結(jié)構(gòu)域組成:負責抗原識別的結(jié)合結(jié)構(gòu)域(Fab)和與Fc受體(FcRs)結(jié)合的Fc結(jié)構(gòu)域。Fab包括輕鏈和重鏈的互補決定區(qū)(CDR),該互補決定區(qū)包含六個決定抗原識別的高可變區(qū)。Fc區(qū)由重鏈α鏈、δ鏈、ε鏈、γ鏈或μ鏈組成,分別存在于IgA、IgD、IgE、IgG和IgM中,定義了抗體同種型。FcRs有三種類型:I型,包括典型的Fcγ受體;II型,其含有C型凝集素受體如CD209和CD23;以及分別負責維持抗體半衰期和降解的細胞內(nèi)受體新生Fc受體(FcRn)和TRIM-21。
IgG亞類抗體由于其強大的效應器功能和易于生產(chǎn)而在臨床上應用最廣泛。IgG根據(jù)結(jié)構(gòu)和與FcγRs親和力可以分為不同的亞類。在人類和小鼠中,有四個亞類:hIgG1、hIgG2、hIgG3和hIgG4,以及mIgG1、mIgG2a/c、mIgG2b和mIgG3。不同亞類的活性和與FcγRs的結(jié)合主要由鉸鏈區(qū)長度和存在的二硫鍵數(shù)量的差異驅(qū)動。在臨床上,hIgG1、hIgG2和hIgG4已經(jīng)在治療癌癥方面得到廣泛且非常成功的應用。
FCγR的作用機制
FcγRs是一個結(jié)合單體和免疫復合物IgG的受體家族,可引發(fā)激活或抑制功能。這些受體參與驅(qū)動抗體效應器功能,包括抗體依賴性細胞毒性(ADCC)和/或抗體依賴性胞吞噬作用(ADCP)、抗原呈遞以及趨化因子和細胞因子的釋放。
在人和小鼠中,有三個受體家族。其中包括FcγRI(CD64)、FcγRII(CD32)和FcγRIII(CD16)。小鼠表達這三種受體,以及獨特的高親和力FcγRIV(CD16-2)。FcγRI、FcγRIII和FcγRIV被認為是激活受體,而FcγRII是抑制性的。而人類FcγR系統(tǒng)比小鼠的更復雜,通常人類表達FcγRI、FcγRIIa(CD32a)、FcγRIIb(CD32b)、FcγRIIIa(CD16a)和FcγRIIIb(CD16b)。除了缺乏胞內(nèi)信號結(jié)構(gòu)域的FcγRIIIb和抑制性的FcγRIIb外,其它都被認為是激活性的。
人和小鼠FcγRI、FcγRIII和FcγRIV通過一種含有免疫受體酪氨酸激活基序(ITAM)的銜接蛋白,即Fc受體γ鏈(FcRγ)發(fā)出信號。人FcγRIIa和FcγRIIc是唯一在胞內(nèi)尾部含有內(nèi)源性ITAM的FcγRs,不需要銜接蛋白來發(fā)出信號。有趣的是,人類自然殺傷細胞(NK)中的FcγRIIIa也與CD3ζ鏈相關(guān),驅(qū)動更有效的信號傳導。盡管FcγRIIIb缺乏直接信號傳導能力,但該受體已被證明與FcγRIIa順式相互作用,增強細胞內(nèi)信號傳導,增強中性粒細胞介導的ADCP。FcγRIIb通過與免疫復合物結(jié)合并通過內(nèi)源性細胞內(nèi)免疫受體酪氨酸基抑制基序(ITIM)發(fā)出信號,抑制通過激活FcγRs介導的抗體效應器功能。
FCγR的親和力與免疫環(huán)境
FcγRs根據(jù)其結(jié)合單體或IgG免疫復合物的能力分為高親和力和低親和力。親和力高于107/M-1的FcγRs 可以結(jié)合單體和IgG免疫復合物,被認為是高親和力的;而FcγRs的親和力低于107/M-1只能與IgG免疫復合物結(jié)合,被認為是低親和力。人hIgG1、hIgG3和hIgG4與所有FcγRs結(jié)合,而hIgG2與除FcγRI和FcγRIIIb外的所有FcγRs結(jié)合。小鼠mIgG1僅與mFcγRII和mFcγRIII結(jié)合,mIgG2a/c和mIgG2b與所有FcγRs結(jié)合,而mIgG3僅與mFcγRI結(jié)合。但在體內(nèi),這些受體的親和力受到多種變量的影響,如抗體-抗原比率、免疫復合物的大小和受體的位置。
IgG亞類對FcγRs的不同親和力和每個FcγR的細胞表達水平被用于定義引發(fā)“弱”或“強”抗體效應功能的可能性,這被稱為激活抑制(A/I)比率。通常,具有hIgG1主鏈的治療性抗體用于激活FcγRs并清除靶細胞。相反,hIgG2和hIgG4抗體用于阻斷受體-配體相互作用,而不參與激活FcγRs,因為它們對FcγRs的親和力相對較低。然而,hIgG2和hIgG4仍然具有結(jié)合激活的FcγRs的能力,可能在意想不到的情況下驅(qū)動效應器功能。由于FcγRIIa和FcγRIIIa主要在NK細胞、粒細胞和巨噬細胞上表達,它們被認為是人類IgG的主要效應細胞。在小鼠中,當需要抗體效應器功能時使用mIgG2a,而當阻斷靶的生物活性時使用mIgG1。mIgG2a的治療性抗體需要與髓系細胞上的高親和力小鼠FcγRs、mFcγRI和mFcγRIV結(jié)合,以清除靶標。
人類和小鼠之間存在兩個關(guān)鍵差異:人和小鼠高親和力FcγRs的差異以及高親和力FcγRs對應效應細胞的差異,特別是mFcγRIV在小鼠是獨特的,在結(jié)構(gòu)上與hFcγRIIIa同源,但由于其結(jié)合單體IgG的能力更強。因此,當試圖將小鼠的數(shù)據(jù)或結(jié)論外推到人類身上時,mFcγRIV在腫瘤靶向抗體中的潛在重要性代表了一個問題,因為它沒有功能對應物,這突出了對更好的小鼠模型的需求。
FCγR的表達
FcγRs已在人類血液中的外周循環(huán)免疫細胞上得到廣泛表征。hFcγRI在單核細胞和樹突狀細胞上表達,并可在活化的中性粒細胞中上調(diào)。hFcγRIIa在所有髓系細胞和血小板上表達,hFcγRIIb在B細胞、單核細胞和樹突狀細胞亞群上表達。hFcγRIIIa在NK細胞和單核細胞上表達,而hFcβRIIIb僅在中性粒細胞和嗜堿性粒細胞上表達。經(jīng)典的單核細胞(CD14+CD16-)表達最高水平的hFcγRI和hFcγRIIa,而非經(jīng)典的單核細胞(CD14-CD16+)表達hFcαRIIa和FcγRIIIa,在兩個單核細胞亞群上都表達低水平的hFcγRIIb 。
為了進一步了解FcγRs在人類腫瘤中的表達,使用公開的單細胞RNA測序(scRNA-seq)數(shù)據(jù)評估不同F(xiàn)cγRs在關(guān)鍵免疫細胞群體中的表達。在NSCLC、RCC和CRC這三種腫瘤中,F(xiàn)CGR1A和FCGR2A僅限于骨髓細胞,而FCGR3A在單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和NK細胞中表達。在NSCLC和RCC中,與正常組織和血液相比,NK細胞表達的FCGR3A水平較低。FCGR2B在三種腫瘤類型的巨噬細胞和單核細胞中的表達上調(diào)。與正常組織相比,在所分析的三種腫瘤類型中,I型常規(guī)樹突狀細胞(cDC1)上的FcγR表達始終較低,這再次表明TME的調(diào)節(jié)作用。此外,與NSCLC和RCC相比,CRC內(nèi)的大多數(shù)免疫細胞表達低水平的所有FcγR mRNA,其中FCGR3A表現(xiàn)出最顯著的下調(diào)。盡管這些數(shù)據(jù)仍需要在蛋白質(zhì)水平上進行驗證,但它們強調(diào)了FcγR在不同腫瘤類型中表達的多樣性。
腫瘤抗原靶向抗體的作用機制
第一代被批準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,由直接針對腫瘤抗原的抗體組成。這些腫瘤抗原或多或少對腫瘤的生長、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介導的免疫細胞激活是其中許多單抗的一個重要的額外作用機制。
抗體的Fc部分可以激活效應細胞,如NK細胞、巨噬細胞或中性粒細胞上的FCR,然后介導腫瘤細胞溶解。這通過細胞毒性作用(抗體依賴性細胞介導的細胞毒性-ADCC)或?qū)δ[瘤細胞的吞噬作用(抗體依賴性細胞介導的吞噬作用-ADCP)介導。此外,抗體通過其Fc尾部,可通過結(jié)合C1q激活補體級聯(lián)反應,從而通過幾種不同的機制導致腫瘤細胞溶解。這包括膜攻擊復合物(MAC)的形成,直接誘導靶細胞的溶解(CDC)或通過補體成分C3a和C5a的化學趨向性吸引免疫細胞。
此外,C3b和C4b介導NK細胞、巨噬細胞/單核細胞和粒細胞的補體依賴性細胞介導的細胞毒性(CDCC),或髓系細胞的補體依賴性細胞介導的吞噬作用(CDCP)?贵w介導的細胞死亡也會導致腫瘤抗原的釋放和免疫復合物(IC)的形成,從而促進抗腫瘤T細胞反應的啟動,維持對腫瘤的控制和排斥反應。在這個過程中,與FcγRs的結(jié)合和補體的激活在樹突狀細胞(DC)攝取IC及對腫瘤抗原的呈遞中起著關(guān)鍵作用。
優(yōu)化IgG效應器功能
IgG-Fc效應器功能通過補體和FcγRs介導,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)效應細胞同時表達激活和抑制FcγRs,IgG結(jié)合的結(jié)果是相對綜合親和力、受體可用性和信號能力的結(jié)果?贵w對其受體的相對親和力定義為激活抑制比(A/I)。
A/I比率的概念是基于對小鼠的觀察,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,它們誘導免疫應答的能力也不同。IgG1和IgG3與所有FCR結(jié)合,但對激活的FCR表現(xiàn)出更高的親和力。因此,它們被定義為具有強烈Fc效應器功能的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效應器功能有限。因此,IgG1和IgG3能夠發(fā)揮有效的效應器功能來消耗抗體,而IgG2和IgG4在避免Fc介導的細胞耗竭時是首選的。
1. 優(yōu)化激活抑制比
提高IgG-Fc效應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FcγRIIIa的親和力,改善了ADCC效應。兩種去巖藻糖基化的單抗已獲得上市批準(抗CCR4的mogamulizumab和抗CD20的obinutuzumab),其他一些目前正在進行臨床試驗。
另一種提高A/I比率的常用策略是在Fc尾部中引入點突變。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)化補體依賴性細胞毒性
CDC被認為是一些治療性單抗(如抗CD20)的重要作用機制。優(yōu)化Fc介導的補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中得到了評估。其中PAT-SM6獲得了EMA和FDA針對多發(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,可以實現(xiàn)IgG1(有利制造特性)和IgG3(增強型CDC)兩者優(yōu)點的結(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的增強程度與去巖藻糖基化IgG1相當。在體內(nèi),抗CD20 113F抗體與IgG1相比表現(xiàn)出更大的B細胞耗竭(這兩種抗體都是去巖藻糖基化的,以改善ADCC)。這項研究表明,優(yōu)化的補體激活和A/I比率的結(jié)合是一種很有前途的改進腫瘤清除抗體的策略。
增強補體激活的其他策略包括引入點突變來改善IgG1與C1q的結(jié)合。重要的是,增強CDC的突變可以與單個IgG1中的ADCP和ADCC增強突變結(jié)合起來,從而擴大這些抗體的效應器功能。最后,有利于IgG六聚體形成的突變也顯著增強了C1q的結(jié)合,從而增強了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)介導其Fc效應器功能。雖然FcεRI主要由肥大細胞(MC)和嗜堿性粒細胞表達,但FcεRI在嗜酸性粒細胞、樹突狀細胞和髓系細胞上也有表達。與IgG類相比,IgE具有許多優(yōu)點,例如,它對其受體FcεRI的親和力比IgG的高親和力受體FcγRI高兩個數(shù)量級。由于具有如此高的Fc?RI親和力,IgE被局部保留在表達Fc?RI的細胞上,并且在組織中具有良好的生物利用度,這對實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治療的一個潛在的擔憂是,MC或嗜堿性粒細胞的脫顆粒導致潛在的危及生命的過敏反應的風險。然而幸運的是,在臨床前模型中沒有發(fā)現(xiàn)過敏反應的跡象,嚙齒動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)進行臨床試驗。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。此外,在一名患者中觀察到抗腫瘤效果。
IgA:另一種相當有前途的腫瘤清除單抗Ig亞型是IgA,它通過FcαRI介導其效應器功能。FcαRI在多形核細胞(PMNs)上高表達,使得中性粒細胞成為IgA單抗治療最相關(guān)的細胞類型。中性粒細胞是人類最豐富的細胞毒性細胞類型。它們具有多種強大的細胞破壞機制,包括釋放細胞毒性分子、誘導細胞凋亡和壞死。此外,與IgG1/IgG3嵌合體相似,人們試圖構(gòu)建IgG1/IgA嵌合體,目的是結(jié)合這兩種不同亞型的優(yōu)點。這些方面得研究仍處于早期階段。
FCγR和免疫調(diào)節(jié)抗體
FcγR在腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性表達、其靶密度以及由特異性IgG亞型驅(qū)動的抗體-FcγR相互作用為癌癥免疫療法中治療性免疫調(diào)節(jié)抗體的設計、功能和理解增加了相當大的復雜性。而所有FcγRs的總體表達和A/I比率是免疫調(diào)節(jié)抗體能否實現(xiàn)療效的關(guān)鍵決定因素。
抗體工程是調(diào)節(jié)FcγR結(jié)合的強大工具,影響治療性抗體的活性、半衰期和生產(chǎn)制造。Fc的點突變和N297糖基化位點的修飾已被廣泛用于修飾IgG與補體、FcRn和FcγRs的結(jié)合,以影響其作用機制。最常見的突變之一是用于治療性hIgG4抗體的S228P突變。S228P突變防止自發(fā)的Fab臂交換,并在體內(nèi)穩(wěn)定抗體以維持二價靶標結(jié)合。另一種常見的策略是對Fc的CH2結(jié)構(gòu)域內(nèi)連接到N297的聚糖進行糖工程改造。例如,從hIgG1的N297處的聚糖譜中去除巖藻糖可以增加與FcγRIIIa的結(jié)合,以增強效應器功能。相反,用丙氨酸(N297A)或谷氨酰胺(N297Q)取代297位的天冬酰胺,以及其他氨基酸變化,可以消除聚糖譜減少與FcγRs的相互作用。此外,除了Fc的突變和糖基化的變化外,許多新的策略也正在研究中。一個例子是hIgG2抗體鉸鏈區(qū)的突變,增加了它們傳遞激動信號的能力。
CTLA-4
CTLA4因其與抗原呈遞細胞(APC)上的CD80和CD86的結(jié)合超過CD28,作為T細胞激活的負調(diào)節(jié)因子。在活化的效應T細胞(Teff細胞)上阻斷CTLA-4的抗體允許CD28與CD80和CD86相互作用,從而觸發(fā)抗腫瘤免疫。
美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)已經(jīng)批準了兩種CTLA-4抗體,ipilimumab(hIgG1)和tremelimumab(hIgG2)。盡管hIgG1具有比hIgG2更高的親和力,hIgG1和hIgG2都可以參與激活FcγRs,潛在地驅(qū)動抗體效應器功能并導致表達CTLA-4的細胞的清除。在最近的一項臨床試驗中,在nivolumab治療黑色素瘤患者之前,ipilimumab治療與更好的生存率相關(guān),這被認為是由腫瘤內(nèi)Treg細胞的清除驅(qū)動的。然而,該領域仍存在爭議,需要更好地了解臨床CTLA-4抗體對Teff細胞、Treg細胞和TME其余部分的個體影響。
PD-1
PD-1是一種抑制性受體,在T細胞受體(TCR)參與時上調(diào),并在腫瘤反應性Teff細胞表面高水平表達。PD-1與其在腫瘤和APC上表達的配體PD-L1的結(jié)合導致T細胞激活的抑制。
FDA已經(jīng)批準了幾種靶向PD-1的抗體,這些抗體使用S228P突變改造的hIgG4亞型阻斷其與PD-L1的相互作用。令人感興趣的是,tislelizumab與其他FDA批準的PD-1抗體不同,因為它在其恒定區(qū)經(jīng)過一系列突變改造,以降低FcγR的結(jié)合,有可能防止Fc–FcγR相互作用的有害影響。幾項研究表明,F(xiàn)cγR與抗PD-1 hIgG4結(jié)合會產(chǎn)生負面影響,包括表達FcγR-的TAMs捕獲PD-1抗體,并清除具有殺死腫瘤細胞能力的PD1高表達腫瘤反應性T細胞。
PD-L1
PD-L1是PD-1的主要配體,PD-L1/PD-1軸是中樞和外周免疫耐受的主要控制器。在TME中,PD-L1可由腫瘤細胞、髓系細胞和活化的Teff細胞表達。
目前有三種FDA批準的PD-L1抗體,atezolizumab、durvalumab和avelumab,具有不同的FcγR-結(jié)合特性。與具有Fc突變hIgG1亞型的atezolizumab和durvalumab不同,avelumab是一種野生型hIgG1,具有完整的FcγR結(jié)合。Avelumab已被證明在參與hFcγRIIIa后介導同種異體癌癥細胞系的ADCC,類似于其他腫瘤靶向hIgG1抗體。然而,由于Teff細胞和APC也在TME中表達PD-L1,Avelumab也可能清除這些群體,導致次優(yōu)的抗腫瘤活性。最近的研究發(fā)現(xiàn),Avelumab的生存益處與晚期尿路上皮癌中FCGR2A和FCGR3A中SNPs的兩個或多個高親和力等位基因的存在有關(guān)。富含NK細胞和巨噬細胞的腫瘤患者的總生存率更高,這表明這些細胞是阿維魯單抗治療后抗體效應器功能的關(guān)鍵。最有可能的是,抗PD-L1藥物的最終體內(nèi)活性將取決于PD-L1在不同免疫細胞和不同TME中的分布和表達水平。
LAG-3和TIGIT
淋巴細胞活化基因3(LAG-3)和具有免疫球蛋白和ITIM結(jié)構(gòu)域的T細胞免疫受體(TIGIT)是存在于Teff細胞上的共抑制受體,與T細胞耗竭和腫瘤殺傷活性降低有關(guān),但也在腫瘤浸潤性Treg細胞上表達。
FDA最近批準了LAG-3抗體relatlimab(hIgG4S228P)與抗PD-1(nivolumab)聯(lián)合治療晚期黑色素瘤。與大多數(shù)PD-1抗體類似,relatlimab被開發(fā)用于阻斷LAG-3的抑制活性,而不引發(fā)抗體效應器功能。
Tiragolumab,一種抗TIGIT hIgG1抗體,最近獲得了FDA的突破性療法,用于聯(lián)合PD-L1抗體atezolizumab治療NSCLC。最近的的結(jié)果顯示接受Tiragolumab治療的患者的CD4+和CD8+Teff細胞和NK細胞活化、Treg細胞清除以及伴隨的髓系細胞活化。此外,目前處于I/II期臨床試驗的另一種TIGIT阻斷抗體(EOS-448,hIgG1)也能夠促進體外Treg細胞清除。這些結(jié)果表明,抗TIGIT的抗體可能在“最佳點”微環(huán)境中發(fā)揮作用,在該微環(huán)境中,除了它們的阻斷活性外,高靶抗原密度驅(qū)動清除(如Treg細胞),而低靶抗原密度優(yōu)先促進靶阻斷(如Teff細胞)。
CD28
CD28在幾乎所有的人外周CD4+Teff細胞和大約一半的CD8+T細胞中表達。CD28對于通過肽-主要組織相容性復合體(MHC)結(jié)合初始TCR后的T細胞活化至關(guān)重要,促進增殖和存活。
Theralizumab(TGN-1412)是第一種在臨床上測試的CD28抗體,其設計具有野生型hIgG4亞類(缺乏S228P突變),作為靶向人CD28的超級激動性抗體,獨立于TCR。在I期臨床試驗中,健康志愿者服用theralizumab會導致細胞因子釋放綜合征(CRS),導致嚴重的炎癥反應和慢性器官衰竭。進一步的體外研究表明,theralizumab的hFcγRIIb超交聯(lián)增強了CD28聚集,并增加了CD4+Teff細胞的細胞因子產(chǎn)生,至少驅(qū)動了其部分毒性,這是臨床前研究中未觀察到的特征。此外,該抗體具有野生型IgG4,沒有S228P突變,這表明它可能在體內(nèi)進行了Fab臂交換,可能會增加其毒性效應。
ICOS
在結(jié)構(gòu)和功能上與CD28相關(guān),ICOS是一種共刺激受體,其表達在T細胞激活后被誘導。在腫瘤中,ICOS主要在Treg細胞上表達,在Teff細胞上表達水平較低。ICOS-ICOS配體(ICOSL)相互作用對CTLA-4抗體的抗腫瘤活性至關(guān)重要。
已經(jīng)在臨床上評估了幾種具有hIgG1或hIgG4骨架的ICOS抗體。有人贊成開發(fā)具有效應器功能hIgG1的抗ICOS抗體(vopratelimab),以促進ICOS高表達Treg細胞的消耗,以及表達較低水平ICOS的Teff細胞的激活(通過受體交聯(lián))。另一種種更為保守,用hIgG4開發(fā)抗ICOS抗體(feladilimab),激活ICOS并減少消耗活化的ICOS高表達Teff細胞的機會。然而,這兩種抗體都沒有產(chǎn)生顯著的臨床影響,而且還不完全清楚這些分子是否阻斷ICOS和ICOSL的自然相互作用,需要更深入地了解靶向ICOS的免疫調(diào)節(jié)抗體在體內(nèi)的激動活性,以及FcγR和靶密度在其功能中的作用和影響的系統(tǒng)表征。
CD40
CD40是TNFRSF的成員,是一種在APC上表達的I型膜蛋白,與三聚體CD40配體(CD40L)相互作用,主要表達在活化的CD4+T細胞上。CD40激活通過樹突狀細胞、增強抗原交叉呈遞和增強生發(fā)中心形成增強免疫反應。
在已經(jīng)進入臨床試驗的許多CD40抗體中,具有增強的FcγRIIb結(jié)合的hIgG1和不需要FcγRIIb的hIgG2抗體可能最有希望引發(fā)最佳治療潛力。然而,盡管做出了努力,但大多數(shù)使用CD40抗體的臨床試驗顯示出有限的療效,并導致了與治療相關(guān)的肝毒性和CRS。已經(jīng)開發(fā)了靶向CD40和腫瘤相關(guān)抗原的雙特異性抗體或樹突狀細胞標記的腫瘤內(nèi)遞送來克服這些限制。這些最新進展可能有助于將下一代CD40抗體帶到臨床,并為開發(fā)其他激動性抗體提供藍圖。
OX40
人CD4+和CD8+Teff細胞在TCR刺激后瞬時表達共刺激受體OX40。在人類腫瘤中,OX40在Treg細胞上最高表達,在CD4+Teff細胞上也有高水平表達,在CD8+Teff細胞上幾乎沒有表達。
人OX40抗體已經(jīng)在臨床上使用hIgG1或hIgG2亞型進行了測試。Ivuxolimab(PF-04518600)是唯一的hIgG2,在一項I期試驗中作為單一療法進行了測試,發(fā)現(xiàn)它能促進血液中CD8+Teff細胞的克隆擴增,在6%的局部晚期或轉(zhuǎn)移性癌癥患者中有部分反應。在同一項研究中,ivuxolimab與4-1BB抗體(utomilumab)聯(lián)合使用,在少數(shù)晚期實體癌患者中顯示出一定療效。hIgG1 OX40抗體也已在早期臨床試驗中進行了測試。盡管缺乏臨床活性,Cudarolimab(IBI101)和tavolimab與CD4+和CD8+Teff細胞的擴增有關(guān),在后者的情況下與TME內(nèi)的Treg細胞清除有關(guān)。
4-1BB
4-1BB在活化和記憶性CD4+和CD8+Teff細胞上表達,其通過4-1BB配體(4-1BBL)的結(jié)合驅(qū)動這些細胞的活化和增殖。
目前,兩種4-1BB抗體已在臨床上進行了評估,即urelumab(hIgG4)和utomilumab(hIgG2)。與ICOS和OX40類似,這些抗體在臨床試驗中顯示出有限的反應。Urelumab和utomilumab在循環(huán)NK細胞、CD4+Teff細胞和CD8+Teff以及樹突狀細胞上顯示出激活標記物的表達增加。然而,由于其相當大的肝毒性,urelumab顯示出較差的安全性,而utomilumab具有更可接受的安全性。utomilumab更有利的安全性可能部分與這樣一個事實有關(guān),即utomilumab的激動性不如urelumab,并且其hIgG2亞型不與FcγRIIb結(jié)合。一種潛在的4-1BB抗體開發(fā)策略可能是降低utomilumab或urelumab的Fab親和力,同時工程化hIgG2亞型以驅(qū)動不依賴于FcγRs的4-1BB激動劑。
小結(jié)
單克隆抗體的臨床應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介導作用以及Fc修飾,以進一步提高抗體的療效。為了優(yōu)化Fc介導的效應器功能,人們開發(fā)了多種策略,為改進基于抗體的癌癥治療提供了全新的機會。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個人需求的抗體。
盡管取得了一些進展,但我們的理解仍然存在差距,需要對FcγR生物學、多態(tài)性和表達FcγR的先天免疫細胞進行系統(tǒng)評估,并對靶點進行深入了解,以促進臨床的成功。
參考文獻:
1.Fcγ receptors and immunomodulatory antibodies in cancer. Nat Rev Cancer.2024 Jan;24(1):51-71.
2. Isotype selection for antibody-based cancer therapy. Clin ExpImmunol. 2020 Nov 5.
原文標題 : 腫瘤免疫調(diào)節(jié)抗體及抗體亞型選擇
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