精雕細(xì)琢，直擊軟肋！抗體微雕的藝術(shù)讓抗HER2治療更上一層樓

FcγRs家族有三兄弟，分別為FcγRI (CD64) ，F(xiàn)cγRII (CD32) 和 FcγRIII (CD16)[8,9] 。其中，和ADCC關(guān)系最為密切的是激活型受體CD16A（CD16的亞型）以及抑制型受體CD32B（CD32的亞型）。也就是說，抗體與CD16A的親和力越高， ADCC效應(yīng)越強(qiáng)；與CD32B親和力越強(qiáng) ， ADCC效應(yīng)越弱。

本文插圖

在FcγRs家族中，和ADCC關(guān)系最為密切的是激活型受體CD16A（CD16的亞型）以及抑制型受體CD32B（CD32的亞型）

后續(xù)研究發(fā)現(xiàn) ， CD16A第158位氨基酸上，纈氨酸（V）或苯丙氨酸（F）的遺傳多態(tài)性會(huì)極大影響其對(duì)IgG1的親和力。研究顯示， CD16A-V158等位基因比CD16A-F158等位基因具有更高的IgG1結(jié)合親和力。在體外ADCC分析中，CD16A-V158等位基因型也顯示了更強(qiáng)的ADCC活性[10] 。

不同基因型對(duì)抗體親和力的差異最終也轉(zhuǎn)化成為治療效果的差異，研究顯示， CD16A-V158等位基因純合患者接受曲妥珠單抗治療的無進(jìn)展生存期優(yōu)于其他基因型患者[11,12] 。

那么，有幸具有CD16A-V158純合子的人有多少呢？研究顯示， CD16A-V158純合子占全世界人口的10％~20％[13,14] 。也就是說，對(duì)于絕大部分接受曲妥珠單抗的患者來說，抗體引發(fā)的ADCC效應(yīng)仍然有很大的提升空間。

擺在科學(xué)家面前的問題是，能不能通過改造抗體的Fc段，從而提升抗體的ADCC效應(yīng)呢？
抗體微雕的藝術(shù)

生命的進(jìn)化給予我們?nèi)祟悩O其精妙而宏偉的免疫系統(tǒng) 。

每天，我們?nèi)梭w都會(huì)產(chǎn)生大約10億個(gè)B細(xì)胞，而每個(gè)B細(xì)胞都會(huì)產(chǎn)生一種獨(dú)特的抗體。所有的抗體都隸屬五種免疫球蛋白，它們分別為IgG ，IgA ，IgM ，IgD ，和 IgE，在人體血清的免疫球蛋白中， 60%為IgG 。而FDA批準(zhǔn)的單抗藥物幾乎全部都屬于IgG[15] 。

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單抗藥物間接機(jī)制示意圖

IgG免疫球蛋白呈獨(dú)特的Y型，上端的Fab段負(fù)責(zé)結(jié)合抗原，下端的Fc段則負(fù)責(zé)和其他免疫效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合。近年來，通過工程化改造Fc段實(shí)現(xiàn)抗體治療效果的躍升，成為抗體藥物研發(fā)的一股強(qiáng)勁的力量。

各種不同路徑的工程化改造可以通過精準(zhǔn)微調(diào)抗體Fc段數(shù)個(gè)氨基酸或其修飾方式，實(shí)現(xiàn)諸如半衰期優(yōu)化、ADCC效應(yīng)提升等一系列抗體性能提升，堪稱是一門抗體微雕的藝術(shù) 。

以糖基化改造為例，我們知道，人類 IgG 有兩個(gè)位于 Asn297 的雙觸角聚糖，核心由 N- 乙酰氨基葡萄糖和甘露糖組成，外圍由巖藻糖，半乳糖等構(gòu)成。在抗體的商業(yè)化生產(chǎn)過程中，糖基化是高度不均勻的，糖基的存在和組成在很大程度上會(huì)影響Fc的構(gòu)象，從而進(jìn)一步影響Fc與FcγR的結(jié)合能力。

有研究表明，去除巖藻糖可以顯著增強(qiáng)抗體與CD16A的親和力、從而提升ADCC 活性。因此一大批基于去除巖藻糖的糖基化改造正在不同抗體藥物中進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 。

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抗體示意圖

除了糖基化改造之外，科學(xué)家還在用不同的方法去尋找可以改造抗體Fc段性能的氨基酸位點(diǎn) 。

傳統(tǒng)的丙氨酸掃描文庫技術(shù) ，利用丙氨酸體積小同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響較小的特性，將其余19種非丙氨酸殘基逐一替換成丙氨酸。由于將其它關(guān)鍵氨基酸替換成丙氨酸時(shí) ，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)某些功能的減弱或衰退，因此可以鑒定某個(gè)氨基酸殘基在蛋白質(zhì)功能、活性位點(diǎn)、穩(wěn)定性和形態(tài)等方面的作用。

除了丙氨酸掃描技術(shù)之外，科學(xué)家也嘗試使用計(jì)算機(jī)算法分析，去預(yù)測(cè)某些關(guān)鍵氨基酸殘基的作用。

2007年， MacroGenics 公司的科學(xué)家使用酵母菌展示技術(shù) ，發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)對(duì)ADCC效應(yīng)至關(guān)重要的氨基酸殘基[16] 。通過對(duì)曲妥珠單抗近似抗體的Fc段引入F243L/R292P/Y300L/L235V/P396L等五個(gè)位點(diǎn)突變， MacroGenics 公司的科學(xué)家研發(fā)出了曲妥珠單抗的工程化改造抗體馬吉妥昔單抗（margetuximab）。

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酵母菌展示技術(shù)鑒定的重要Fc氨基酸殘基位點(diǎn)

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn) ，馬吉妥昔單抗與曲妥珠單抗在HER2的結(jié)合能力上表現(xiàn)一致[17] ，表明抗體的Fc段改造并沒有影響抗原的結(jié)合能力。

精雕細(xì)琢，直擊軟肋！抗體微雕的藝術(shù)讓抗HER2治療更上一層樓｜奇點(diǎn)深度( 二 )

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