新型基因工程抗體在腫瘤免疫治療方面的增強(qiáng)效應(yīng)

余 鋼，陳 捷

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南昌 330006)

單克隆抗體(Abs)是新一類抗癌方法，可以提高某些惡性腫瘤如乳腺癌、結(jié)腸癌等的治愈率，緩解腫瘤進(jìn)展時(shí)間，但其抗腫瘤的療效還不十分理想。采用基因工程技術(shù)將Abs進(jìn)行重組，并克隆到表達(dá)載體中，在適當(dāng)?shù)乃拗骷?xì)胞中表達(dá)為所需的抗體分子，可提高其抗腫瘤療效。該法具有免疫原性低、效價(jià)高、成本低等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)結(jié)合文獻(xiàn)就近年來幾種新型基因工程抗體的特性及臨床應(yīng)用綜述如下。

1 IgG1分子內(nèi)修飾

1.1 Fc片段中氨基酸修飾 許多臨床預(yù)實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)表明，抗體依賴性細(xì)胞毒(ADCC)是抗體抗腫瘤機(jī)制中的重要一項(xiàng)，例如利妥昔單抗、曲妥單抗和一種抗CD52單克隆抗體阿侖單抗［1］。因此，在開發(fā)研制新一代具有更強(qiáng)大治療作用的治療性抗體方面，增強(qiáng)ADCC活性可能會(huì)成為一條重要途徑。

通過修飾改變Fc片段中的氨基酸序列可增強(qiáng)ADCC活性。Stavenhagen等［2］通過一種獨(dú)特的酵母顯示系統(tǒng)已篩選出許多廣泛的Fc突變，并發(fā)現(xiàn)具有5處突變的變異體與FcrRⅢa受體的結(jié)合力增加了10倍，這些變異體在B細(xì)胞淋巴瘤荷瘤鼠模型體內(nèi)展現(xiàn)出更強(qiáng)的抗腫瘤作用。EphA2屬于Eph絡(luò)氨酸激酶受體家族(RTKs)中的一員，并過表達(dá)于多種腫瘤，如胸腺癌、前列腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、食管癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等。EphA2同時(shí)也在原發(fā)性腫瘤新生血管系統(tǒng)中的內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，因此通過抑制血管生成來達(dá)到靶向治療可能為實(shí)體腫瘤的治療提供新的途徑。

Bruckheimer等［3］通過置換抗EphA2抗體中的3處氨基酸獲得突變型抗EphA2抗體，該抗體在體外較無突變抗體的殺腫瘤細(xì)胞作用增強(qiáng)，腫瘤細(xì)胞殺傷率約為80%，并在SCID荷瘤鼠(體內(nèi)含有功能性NK細(xì)胞和單核細(xì)胞)模型中同樣表現(xiàn)出更強(qiáng)地抑制腫瘤生長(zhǎng)的療效。Bruckheimer還發(fā)現(xiàn)，其在非肥胖糖尿病SCID荷瘤鼠(體內(nèi)無功能性NK細(xì)胞和單核細(xì)胞)模型中也有抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用，因此認(rèn)為抗EphA2抗體除了通過ADCC作用殺傷腫瘤細(xì)胞外，還利用了EphA2受體激活所介導(dǎo)的抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用。

1.2 Fc片段中低聚糖修飾 增強(qiáng)ADCC 活性的另外一條途徑就是通過修飾改變Fc片段中的低聚糖結(jié)構(gòu)。

1.2.1 GlcNAc分叉結(jié)構(gòu) GlcNAc的分叉結(jié)構(gòu)即一個(gè) β1，4-GlcNAc殘基附著在一個(gè)核心β-甘露糖殘基上，β1、4-Glc-NAc殘基可以影響治療性抗體的生物學(xué)活性，尤其是ADCC作用。一種抗成神經(jīng)細(xì)胞瘤抗體IgG1和一種抗CD20抗體IgG1，每一種抗體都具有GlcNAc分叉結(jié)構(gòu)，它們與那些沒有GlcNAc分叉結(jié)構(gòu)的IgG1抗體相比，其增強(qiáng)ADCC活性作用超過10倍。

1.2.2 巖藻糖缺失 在體外和體內(nèi)評(píng)估中，巖藻糖缺失抗體與一般抗體相比，前者通過增強(qiáng)ADCC活性將提高抗體的抗腫瘤活性。巖藻糖缺失抗體在治療B細(xì)胞淋巴瘤中，在CD20抗原密度很低的情況下仍然可誘發(fā)強(qiáng)大活性的ADCC，而含有巖藻糖的抗體卻不能誘發(fā)。當(dāng)人血清存在的情況下，血清IgG(濃度＞10 mg/ml)會(huì)與一般的治療性抗體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合FcgRⅢa，使其所誘發(fā)的ADCC活性明顯受到抑制，由于缺失巖藻糖抗體與FcgRⅢ受體的結(jié)合力增強(qiáng)，其所誘發(fā)的ADCC活性并沒受到明顯影響。

1.3 CH2片段或鉸鏈區(qū)中氨基酸修飾 CDC是一種溶細(xì)胞級(jí)聯(lián)反應(yīng)，被認(rèn)為是補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑，該途徑由一系列大量存在于血清中的補(bǔ)體蛋白(C1～C9)介導(dǎo)。它由與細(xì)胞表面相連的抗體分子中的Fc段和C1q結(jié)合所誘發(fā)。在鼠模型中，利妥昔單抗也是通過一種補(bǔ)體依賴的機(jī)制殺傷腫瘤細(xì)胞。然而腫瘤細(xì)胞能夠通過不同的生物抵抗機(jī)制躲避抗體的襲擊。補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)可抑制細(xì)胞表面的補(bǔ)體蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，明顯降低利妥昔單抗抗濾泡型非霍其金淋巴瘤和Burkitt’s淋巴瘤細(xì)胞系的CDC活性，從而產(chǎn)生 CDC抵抗。具有更強(qiáng)CDC活性作用的新型抗體已經(jīng)成功研發(fā)，這些突變體通過促進(jìn)Fc片段與C1q的結(jié)合來增強(qiáng)CDC活性。CH2片段中氨基酸被修飾后的抗體在抗表達(dá)CD20的B細(xì)胞淋巴瘤中，其與C1q結(jié)合方面和誘發(fā)CDC活性方面都得到提高。或?qū)︺q鏈區(qū)中某些氨基酸進(jìn)行修飾，帶有被修飾恒定區(qū)域的抗體在抗高表達(dá)EphA2的胃癌細(xì)胞系方面，與普通型抗體相比，其所誘發(fā)的CDC抗瘤活性得到明顯提高［4］。

1.4 重鏈恒定區(qū)域內(nèi)IgG1和IgG3序列置換重組 另一種增強(qiáng)CDC活性的方式就是通過在一條重鏈恒定區(qū)域內(nèi)置換IgG1和IgG3序列，進(jìn)行人工改造重鏈［5］。在體外與野生型利妥昔單抗相比，在抗CD20陽(yáng)性B細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞系中通過用帶有IgG1/IgG3混合恒定區(qū)抗體誘發(fā)的CDC活性所增強(qiáng)的程度，超出了幾十倍。此外，它所增強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用同樣被證實(shí)在短尾猴模型中。這種方法也許是最佳的，因?yàn)樗赡懿粫?huì)產(chǎn)生非自身肽，而上面介紹的氨基酸修飾可能會(huì)產(chǎn)生非自身肽，它的另一個(gè)重要特征是保持了對(duì)FcγRIIIa的親和力和ADCC活性，并且與親代IgG1的水平一樣［5］。

1.5 延長(zhǎng)抗體的血清半衰期 在Fc片段內(nèi)開發(fā)新的突變，使抗體具有更強(qiáng)的與新生Fc受體結(jié)合的能力，延長(zhǎng)抗體的血清半衰期，增加抗體療效。該受體廣泛表達(dá)于多種內(nèi)皮細(xì)胞，并通過IgG與FcRn結(jié)合維持IgG穩(wěn)定。在鼠模型中，該突變體與鼠IgG相比，具有更強(qiáng)的FcRn結(jié)合力和更長(zhǎng)的血清半衰期。在恒河猴體內(nèi)，這種突變抗體血漿半衰期幾乎是無突變IgG的2倍［6］。

2 免疫耦聯(lián)物

隨著對(duì)單抗藥物的不斷深入研究，單抗既可以直接治療疾病，也可對(duì)單抗進(jìn)行基因工程改造，把單抗中的Fc段與對(duì)腫瘤特異性較高的一些分子進(jìn)行耦合形成新型的免疫交聯(lián)物，如FVⅡ/Fc免疫交聯(lián)物、EphA2抗體。其對(duì)腫瘤的殺傷作用包括ADCC、CDC、ADCP?；蛘吲c“彈頭”藥物耦聯(lián)，用作“彈頭”的物質(zhì)主要有放射性核素、化學(xué)藥物和生物毒素。

由于TF組織因子在多種腫瘤細(xì)胞及腫瘤內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，并且FVⅡ可以特異性結(jié)合 TF，Hu等［7］把FVⅡ基因與IgG1中Fc基因進(jìn)行融合，并克隆到腺病毒中，將帶有FVⅡ/Fc融合基因的腺病毒通過瘤內(nèi)注射到前列腺癌荷瘤SCID鼠體內(nèi)，讓其在荷瘤鼠體內(nèi)表達(dá)FVⅡ/Fc免疫交聯(lián)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該免疫交聯(lián)物具有明顯的殺傷和抑制前列腺癌移植瘤的作用。

ErbB2受體的過表達(dá)與胸腺癌的惡性進(jìn)展和預(yù)后不良有關(guān)。曲妥單抗是目前唯一用于治療胸腺癌的人源化抗ErbB2抗體，雖然已經(jīng)被證明是有效的，但是還有相當(dāng)一部分胸腺癌患者對(duì)曲妥單抗治療表現(xiàn)出原發(fā)或繼發(fā)的抗藥性。Gelardi等［8］通過抗人ErbB2-scFv和人核糖核酸酶或人IgG1的Fc片段進(jìn)行融合，獲得兩種新型基因工程抗體，在體外和體內(nèi)試驗(yàn)中，這兩種抗體靶向ErbB2陽(yáng)性的癌細(xì)胞并誘發(fā)細(xì)胞毒性作用。它們與曲妥單抗所識(shí)別的ErbB2表位不同，并且也沒有心臟不良反應(yīng)。這兩種新型抗體在體外和體內(nèi)不僅對(duì)耐曲妥單抗腫瘤細(xì)胞有毒性作用，還由于它們可以識(shí)別曲妥單抗所不能識(shí)別的抗原表位，因此這兩種抗體不會(huì)和曲妥單抗一樣，會(huì)抑制ErbB2下游的信號(hào)通路。總之，這兩種新型抗體同時(shí)能滿足心臟功能異常的ErbB2陽(yáng)性的癌癥患者和對(duì)曲妥單抗產(chǎn)生耐藥性的胸腺癌患者。

3 小分子抗體

小分子抗體因其分子量小、穿透性強(qiáng)、抗原性低、可在原核系統(tǒng)表達(dá)以及易于進(jìn)行基因工程操作等優(yōu)點(diǎn)而受到人們重視。目前研究較多或?qū)嵱们熬拜^明確的有以下幾種:Fab段、Fv段、單鏈抗體、二硫鍵固定的 Fv段、Diabody、Minibody等。目前對(duì)于前列腺癌浸潤(rùn)超出可切除范圍的部分仍沒有根治性的療法，由于前列腺特異性膜抗原(PSMA)是一個(gè)很好的腫瘤靶點(diǎn)，如能結(jié)合腫瘤抗原和T細(xì)胞表面分子的雙特異性單克隆抗體，有望提高T細(xì)胞的抗原特異性細(xì)胞毒性，從而為治療前列腺癌提供新的治療途徑。Buhler等［9］把抗CD3基因和抗人PSMA單鏈Fv片段基因聯(lián)接在一起構(gòu)成雙特異性抗體基因，并讓其在大腸桿菌中表達(dá)出可以同時(shí)特異性結(jié)合人PSMA和T細(xì)胞抗原CD3的雙特異性單克隆抗體，該抗體可以最大程度地抑制PSMA陽(yáng)性前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)。進(jìn)一步研究證明，雖然雙特異性單抗可以結(jié)合所有T細(xì)胞，但只有那些與癌細(xì)胞上PSMA分子相結(jié)合的雙特異性單抗通過PSMA的二聚結(jié)構(gòu)聚集成簇才具有激發(fā)T細(xì)胞的活性［10］。

4 展望

目前，在某些血液和實(shí)體惡性腫瘤免疫治療方面，抗體抗腫瘤治療已取得巨大的成就。與許多小分子抗癌藥不同，抗體的抗腫瘤作用歸功于其靶向特異性、更長(zhǎng)的血漿半衰期和一些免疫系統(tǒng)殺傷作用，加強(qiáng)受動(dòng)器功能和靶向特異性是提高其療效的有效途徑?？傊[瘤基因工程抗體治療方式多樣，如能靈活應(yīng)用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，不斷改進(jìn)，在抗癌領(lǐng)域內(nèi)將有所作為。

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