Nature Biotechnology：精确靶向肿瘤治疗新进展！
小奇
2022-08-14
自1997年利妥昔单抗（一种抗淋巴瘤的单克隆抗体（mAb）药物获得批准以来，已开发出针对多种癌症的 mAb 疗法。然而，与靶向小分子药物一样，许多 mAb 疗法也有有害的副作用，部分原因是靶抗原在健康细胞上表达。将 mAb 的覆盖范围扩大到在正常组织上也大量表达的抗原一直具有挑战性，因此大量研究致力于优化 mAb 的功效和安全性。最近引起关注的一种策略涉及工程条件逻辑门，要求两个目标靠近同一细胞表面以触发响应。这一概念已在临床前使用从头设计的具有条件结合域的蛋白质、具有合成信号通路的嵌合抗原受体 T 细胞和具有分裂 CD3 结合域的T 细胞接合抗体实现。近日，荷兰Genmab公司Rob N. de Jong等人描述了一种减少 mAb 交叉反应性的新策略。他们设计了两种具有不同特异性的 mAb，在表达两种抗原的细胞表面形成异六聚体。然后这些高度有序的异六聚体通过补体依赖性细胞毒性 (complement-dependent cytotoxicity, CDC) 杀死细胞。由于 CDC 活性要求两种mAb相互键接和结合，因此仅表达其中一种抗原的细胞在很大程度上不受影响。随着进一步的发展，这种方法对于提高 mAb 疗法的安全性和有效性具有相当大的前景。
该工作扩展了先前的研究，其中 mAb Fc 结构域中的特定突变导致细胞表面同型六聚体的形成，通过增加补体复合物 C1的募集来增强 CDC。在随后的一篇论文中，与形成同型六聚体的成分相比，形成异六聚体的 mAb 组合被证明具有更高的功效。因此，研究人员利用这种方法来创建逻辑门控mAb。他们设计了mAb 构建体，旨在仅在表达两种 mAb 识别的两种抗原的细胞上寡聚化和触发CDC；他们将该技术称为HexElect。HexElect技术涉及在 Fc-Fc mAb 界面的残基中引入互补突变，目的是提高 mAb 功效，同时降低对仅表达一种抗原的细胞的毒性。图|设计用作布尔逻辑与门的 Fc 域工程化 IgG 抗体对为了验证HexElect，作者生成了靶向CD52或CD20的抗体。CD52在正常血液细胞类型中广泛表达，而CD20在成熟B细胞中严格表达。在第一次迭代中，他们引入了六聚体增强突变 E430G 加上 K439E 或S440K。研究人员发现，尽管这些突变极大地增强了CDC，但两种单独的抗体仍然保留了作为单一药物对抗全血细胞的实质性活性，这归因于残留的聚集和Fcγ受体结合。因此，他们测试了第三对突变，G236R 和 G237A，以防止任何可能导致 “或” 门控活性的残留活性。这些三重突变体对于G236R/E430G/K439E表示为“RGE”，对于G237A/E430G/S440K表示为“AGK”。
图|通过 G236/G237 突变对效应结合的差异调节激活聚类依赖性效应功能CD52-Campath-RGE和 CD20-11B8-AGK 工程抗体的混合物达到了目标，仅在表达这两种抗原的细胞上产生有效的CDC活性。当应用于全血时，抗体组合完全耗尽了 B 细胞，对 T 细胞群没有任何影响，并且显示出比其他临床B细胞靶向治疗剂（如利妥昔单抗）更大的活性。作者在小鼠身上证实了这些发现，表明至少在这种情况下，三重突变并没有显著影响药代动力学或活性。Forster共振能量转移 (FRET) 分析和直接随机光学重建显微镜(dSTORM) 用于评估细胞表面的接近度。令人惊讶的是，没有观察到 dSTORM 的最近邻距离的预期变化，这引发了对质膜上作用的精确机制的质疑。最后，作者表明 HexElect 突变可应用于其他抗原和抗体组合，例如具有不同表位的 CD3-CD52、CD37-CD20 或死亡受体 5 (DR5) 抗体。相互依赖的 CD52/CD20 抗体组合可诱导体内 B 细胞的选择性消耗该研究提供了一种优雅的方法来设计需要在细胞表面形成异六聚体以引发有效CDC活性的 mAb对。正如作者所讨论的那样，这种方法可能会带来相当大的好处。与从头设计的蛋白质逻辑门不同，mAb 对与野生型抗体的序列差异最小，并且可能不具有免疫原性。此外，它们易于设计和筛选现有的抗体克隆。与嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞方法不同，它们不需要在活细胞中设计复杂的转录调控回路。但是，有一些潜在的限制和机会来了解更多有关该技术的信息。尽管提供了相互依赖的 CD52-CD20、CD52-CD3 和 CD37-CD20 组合的示例，但异六聚体技术可能仅限于靠近细胞表面、具有位于膜附近的表位以及存在于对CDC敏感的肿瘤；但许多肿瘤不是。这种方法将在多大程度上使用具有高度异质表达和化学计量的抗原对进行临床转化仍有待观察。抗CD52-AGK构建体保留了一定程度的单剂功能，足以诱导显著的细胞耗竭，这一发现表明突变策略可能无法完全推广。最后，围绕需要开发和共同管理两个具有相似生物利用度的独立结构存在后勤障碍。即使有这些担忧，该研究描述的最初有希望的数据，为进一步验证这种新颖的异六聚体方法提供了基础。Oostindie, S.C., Rinaldi, D.A., Zom, G.G. et al. Logic-gated antibody pairs that selectively act on cells co-expressing two antigens. Nat Biotechnol (2022).https://doi.org/10.1038/s41587-022-01384-1
