Nature Biomedical Engineering：三特异性接合剂克服肿瘤免疫抑制环境

小奇

2025-12-15

已获批的免疫疗法，例如免疫检查点抑制剂、嵌合抗原受体（CAR）T细胞和肿瘤浸润淋巴细胞，已证明动员免疫系统可以在患者中产生深度且持久的反应，与传统的肿瘤治疗方法（如放疗、化疗和靶向治疗）相比，提供了新的机会，后者的长期疾病控制效果很少能实现。然而，免疫疗法的临床益处并不一致，不仅在不同患者个体之间存在差异，而且在不同癌症类型之间也有所不同。CAR T细胞疗法目前仅获批用于某些血液系统恶性肿瘤，而肿瘤浸润淋巴细胞疗法仅获批用于不可切除或转移性黑色素瘤。

在FDA获批的免疫检查点抑制剂（针对细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA4）、淋巴细胞激活基因3（LAG3）和程序性细胞死亡蛋白1（PD1）–程序性细胞死亡1配体1（PDL1）的单克隆抗体）中，只有PD1–PDL1轴在多种癌症类型中显示出广泛的活性。即使在这个成功的通路中，疗效仍然主要局限于肿瘤具有高突变负荷、表达免疫原性新抗原且被肿瘤特异性T细胞浸润的患者亚群。这些肿瘤呈现出一种有利的免疫微环境，可以通过检查点阻断重新激活，因此被指定为“热肿瘤”。相比之下，大量患有所谓免疫冷肿瘤的患者从检查点阻断或其他基于免疫的干预措施中获益甚微或没有获益。这些癌症的特征是预先存在的抗原特异性T细胞稀少，且肿瘤微环境（TME）主要由免疫抑制性髓系细胞群主导。临床前研究表明，解决这一挑战需要整合不同的治疗策略。在T淋巴细胞稀缺或被排除的情况下，同时靶向抑制性髓系细胞并激活先天和适应性免疫的联合方案成功地清除了大型、已建立的肿瘤。然而，将这些复杂且通常具有毒性的联合方案转化为安全、临床可行的方案已被证明是极其具有挑战性的。

近日，上海交通大学杨帆、庄光磊、狄文和上海中医药大学张继伟以及礼进生物王结义等人提出了一种创新的解决方案，将这种多靶向逻辑浓缩为单分子形式。作者们首先通过数字空间分析人类肿瘤样本，确定B7H3、CD3和PDL1为合理靶点，分析显示在B7H3+肿瘤细胞附近，存在大量被PDL1+髓系细胞限制的旁观者T细胞。

基于这些见解，他们利用模块化抗体工程平台开发了一种三特异性接合剂，命名为B7H3xCD3xPDL1。与通常将T细胞上的CD3与肿瘤相关抗原桥接以将细胞毒性活性重定向至恶性细胞的传统双特异性T细胞接合剂不同，这种三特异性构建引入了一个额外的结合臂，靶向髓系细胞上的PDL1。通过同时通过B7H3结合肿瘤细胞、通过CD3招募T细胞以及通过PDL1接合免疫抑制性髓系细胞，该分子触发了多方面的免疫攻击。这种设计同时实现了两个目标。首先，它将旁观者T细胞（在对免疫疗法耐药的肿瘤如卵巢癌和结直肠癌中丰富但通常处于惰性状态）重定向至恶性细胞。其次，它将表达PDL1的巨噬细胞从免疫抑制状态重新编程为免疫刺激状态。通过这种方式，三特异性抗体在TME内桥接了适应性和先天免疫机制，产生了双特异性方法无法实现的协同效应。

图|三特异性嵌合体B7H3xCD3xPDL1的结构

在包括共培养系统、患者来源的肿瘤悬浮液、肿瘤碎片和人源化小鼠异种移植模型在内的多种实验模型中，三特异性抗体始终优于双特异性对应物以及双特异性接合剂与单独抗PDL1单克隆抗体的组合。重要的是，肿瘤溶解严格依赖于B7H3的表达，确保了肿瘤选择性，并且通过同时接合PDL1+髓系细胞显著增强。机制研究表明了一个自我强化的免疫回路。当三特异性分子激活T细胞时，它们分泌干扰素-γ，这是一种已知可以调节髓系功能的细胞因子。作为回应，巨噬细胞在其表面表达并上调白细胞介素-15，这反过来又维持了T细胞的激活和细胞毒性。这种反馈回路加速了肿瘤清除，并促进了类似记忆的T细胞状态的出现，表明了持久的免疫保护和长期控制肿瘤生长。

该研究的一个关键见解是结合亲和力在塑造作用机制中的作用。三特异性分子被精心设计为对肿瘤相关抗原B7H3具有高亲和力，而对CD3和PDL1的亲和力相对较低。这种亲和力层次赋予了肿瘤限制性活性，最小化了广泛系统性T细胞激活的风险，这种激活可能导致细胞因子释放综合征或其他毒性。这种设计与早期构建物形成对比，例如从atezolizumab衍生其PDL1结合域的双特异性PDL1/CD3抗体。在这种情况下，T细胞激活主要由树突状细胞上的PDL1表达驱动，与肿瘤抗原无关，引发了对肿瘤外激活的担忧。

图|三特异性嵌合体B7H3xCD3xPDL1的作用机制

在另一种恶性肿瘤中的研究进一步强调了亲和力工程的重要性。为急性髓系白血病开发的三特异性接合剂结合了高亲和力CD33抗体单链可变片段（scFv）、CD3抗体scFv以及PD1的细胞外域（低亲和力PDL1结合）或高亲和力PDL1抗体scFv。值得注意的是，低亲和力变体保持了CD33+细胞的选择性，同时避免了高亲和力版本观察到的体重减轻和系统性毒性。这些发现共同说明了如何通过微调亲和力参数来决定治疗指数和临床可行性。

多特异性抗体的开发代表了癌症免疫疗法的一个令人兴奋的前沿领域。迄今为止，已有十种双特异性抗体获批用于肿瘤学临床应用，其中九种是T细胞接合剂。三特异性形式虽然较新，但有望将这一治疗类别扩展到以前被认为对治疗耐药的肿瘤中。这种B7H3xCD3xPDL1构建物展示了三特异性接合剂如何克服限制双特异性T细胞接合剂的免疫抑制性髓系细胞。至关重要的是，其机制并非依赖于耗尽或阻断巨噬细胞，而是通过工程化的免疫突触功能重编程它们。然而，PDL1是否是最佳的髓系靶点仍然不确定。正在积极研究的替代策略包括结合FcγRI（CD64）、FcαRI（CD89）或CD47的双特异性分子。Yang及其同事的平台的模块化表明了广泛的适应性。实际上，在临床前试验中，将B7H3替换为其他肿瘤抗原（如HER2或癌胚抗原）可以产生同样强大的抗肿瘤效果。这种灵活性可能允许根据不同的肿瘤类型和患者亚群定制三特异性接合剂。

尽管前景广阔，但仍存在一些挑战。靶向但非肿瘤的毒性是一个相关问题。尽管B7H3在许多肿瘤中被强烈上调，但在正常组织中也检测到了低水平的表达，这引发了免疫介导的不良反应的可能性。同样，即使在降低亲和力的情况下，系统性接合PDL1也可能引发意外后果。早期试验中的安全性评估对于确定可耐受的治疗窗口至关重要。另一个挑战在于人类肿瘤的复杂性。与小鼠模型相比，人类TMEs要复杂得多，具有复杂的细胞生态系统、空间组织和代谢限制。多种基质、免疫和血管元素的相互作用可能会产生临床前系统无法完全捕捉的结果。鉴于此，研究人员将机器学习模型整合到他们的工作流程中，以对患者进行分层并识别最有可能从三特异性治疗中受益的患者。这种预测工具可能成为指导临床开发和最大化反应率的必备工具。

总之，这项研究为具有改善治疗结果的T细胞接合剂提供了蓝图。通过将肿瘤识别与髓系调节联系起来，B7H3xCD3xPDL1三特异性形式展示了如何通过合理的抗体工程同时克服不同的免疫逃逸机制。如果令人鼓舞的临床前结果在人类试验中得到证实，这种方法可能会为对当前免疫疗法无反应的实体瘤患者提供迫切需要的治疗选择。除了其直接的临床意义外，这项工作强调了一个更广泛的原则：癌症免疫疗法的未来可能不仅依赖于增强T细胞活性，还依赖于重新编程推动肿瘤生长和转移的免疫抑制细胞。

参考文献：

Yang, C., Guo, S., Ye, K. et al. A trispecific antibody engaging T cells with tumour and myeloid cells augments antitumour immunity. Nat. Biomed. Eng (2025).

https://doi.org/10.1038/s41551-025-01569-4