CD59

治疗性抗体已经在多个领域获得成功，如自身免疫疾病，肿瘤治疗，抗病毒等。传统的抗体为Y型结构，包含两个用于结合抗原的Fab和一个发挥效应的Fc，其中Fab的主要功能是特异性结合抗原，而Fc主要是和相关受体结合执行相应的效应功能。本文章我们将全面了解一下目前为止的Fc工程化改造，这些改造使得抗体满足相关机制要求，以更好的发挥治疗效果。 01   Fc与FcγR结合以发挥相应的细胞效应功能 人类含有6种不同的FcγR: hFcγRI，hFcγRIIA，hFcγRIIB， hFcγRIIC，hFcγRIIIA 和 hFcγRIIIB，这些受体与Fc有不同的亲和力。其中hFcγRI细胞外结构域含有三个免疫球蛋白结构域并且其与Fc的结合力最强，而其它受体细胞外区域仅含有两个免疫球蛋白结构域，它们与Fc的亲和力从较低到中等。 从功能上来看FcγR可以分为两大类，具有激活效应的受体和具有抑制效应的受体。其中hFcγRI，hFcγRIIA， hFcγRIIC，hFcγRIIIA。含有或与免疫酪氨酸激活图案（ITAM）相关。 含有ITAM（免疫酪氨酸激活基序）或与ITAM有关。其中人类激活受体中的两个hFcRγIIA和hFcRIIC)ITAM包含在FcγR本身的胞质内结构域中，而在其余的激活性受体中，它包含在相关的FcγR 链中。在小鼠中，含有4个FcγR,所有3个活化型的FcγR都需要FcγR 链来表达和传递信号。相比之下，FcγRIIB包含一个ITIM（免疫酪氨酸抑制性基序），是人类和小鼠中唯一的抑制性Fcγ R。除了这些激活性和抑制性FcγR之外，还有一个与GPI相连的hFcγR,它缺乏ITAM和ITIM基序，即hFcγRIIIB。它的功能不太清楚，有不同的研究显示其具有中性或诱饵受体的作用，调节FcγRIIA介导的中性粒细胞脱颗粒现象和ROS的产生。FcγRI是IgG的高亲和力受体，因此在很大程度上被循环中的IgG全部结合。尽管有证据表明它能够在某些B16小鼠模型中介导抗肿瘤免疫治疗，但它仍然被认为在免疫治疗中的具有较小的作用。因此，改变FcRI亲和力的相关研究相对较少。一般认为，当激活性和抑制性FcγR存在于一个特定的细胞类型上（在骨髓细胞上很常见），那么IgG与每个表达的FcγR的相对结合来调节细胞的反应。在实践中，激活性(A)与抑制性(I)或A:I 与FcγR的结合比率和/或FcγR的细胞表达谱是后续细胞活性预判的一个较好的指标，高的A:I比值提供了强有力的反应。其中另外一个关键的决定因素是抗体的亚型，例如hIgG1与大多数FcγR的结合，而hIgG4则要少得多。 hFcγR的遗传变异也可以影响表达和功能，特别是，某些单核苷酸多态性（SNPs）影响与IgG的结合。值得注意的是，158位的缬氨酸（V）到苯丙氨酸（F）突变影响FcγRIIIA与IgG1、IgG2的结合，以及在较小程度上与IgG3的结合，V158与F158相比，对hIgG1的结合力增加，从而导致激活效应的增加。同样地。Fc RIIA中第131位的组氨酸（H）到精氨酸（R）的突变会影响到与hIgG2的结合（在较小程度上影响到hIgG1），与R131相比，H131的结合增加。FcγRs可以影响抗肿瘤抗体的有效性，特别是通过激活Fc效应功能（如抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和抗体依赖性细胞吞噬（ADCP））的抗体。ADCC被认为主要是由NK细胞发挥的效应功能。IgG与FcγRIIIA可以激活NK细胞并刺激释放含有穿孔蛋白和颗粒酶等分子的裂解颗粒，最终导致目标靶标细胞的裂解。许多临床上相关的抗癌抗体，如利妥昔单抗、赫赛汀和西妥昔单抗已被证明可以在体外激起NK细胞介导的ADCC。 ADCP是由吞噬细胞，如巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞介导的，该效应是由抗体与相应的激活性FcγRs相互作用诱发的。SGN-30是一种抗CD30抗体，用于治疗一些血液病，如霍奇金病，其可以在体外刺激ADCP。Rituximab和其他抗CD20抗体也被认为在体外和体内的各种动物模型中都能引起有效的ADCP效应。在这些模型中，去除巨噬细胞可以消除这些抗体的所有清除肿瘤细胞的能力，这突出了Fc介导的相关效应的重要性。   02   C1q参与并诱导补体介导的效应 由Fc介导的另一个重要的相互作用是它与补体的第一个成分C1q的结合。一旦有足够的Fc分子与C1q的6个球状头结合，它就会启动血清中补体蛋白的蛋白分解级联，导致过敏毒素的释放，如C3a和C5a，并在目标细胞表面形成膜攻击复合物，产生补体依赖性细胞毒性（CDC）。最初，有证据表明CDC在抗癌单抗 效应功能的发挥方面具有重要作用，通过体外研究证明的发现，肿瘤细胞过度表达补体防御分子，如CD55和CD59；而阻断这些分子可以增强利妥昔单抗的肿瘤杀伤力。CDC在抗癌抗体疗效中起作用的进一步证据包括：当慢性淋巴细胞白血病（CLL）细胞被利妥昔单抗处理时，补体成分的消耗增加；以及补体耗尽的CLL患者的血清对肿瘤肿瘤细胞裂解能力的降低。利妥昔单抗也被证明在C1q缺失的情况下是无效的。在人类淋巴瘤细胞的异种移植实验中，利妥昔单抗对C1q缺陷的小鼠也无作用，这表明补体激活是体内删除肿瘤活性的必要条件。然而，异种移植模型可能无法预测患者的补体活性，因为靶细胞可能对异种补体过于敏感。而用转基因小鼠模型（如hCD20转基因小鼠）的实验表明，没有补体激活功能的抗CD20抗体具有与野生型（WT）抗CD20抗体相当的B细胞清除能力。这表明，至少在小鼠中，补体活性是不必须的。同样的，C1q或C3的遗传性缺失并不明显影响用各种抗CD20 mAb对hCD20转基因小鼠B细胞的清除。临床数据表明，肿瘤细胞补体防御分子的表达无法预测滤泡性淋巴瘤（FL）患者接受利妥昔单抗治疗后的临床结果，进一步表明CDC不是决定利妥昔单抗成功清除肿瘤的关键因素。 03   Fc与FcRn相互作用延长抗体半衰期 由Fc介导的第三种主要的相互作用是与FcRn的作用。这种受体与FcγR家族在结构和功能方面都有很大不同。在结构上，该受体更接近于主要组织相容性复合体（MHC），但是它不包含信号转导的结构域。最初FcRn被认为在IgG从母体到胎盘的运输中起非常重要，但随后研究表明它在维持IgG平衡方面具有更广泛的作用。与上面概述的直接效应功能不同，这种相互作用使得抗体具有较长的半衰期，人类IgG抗体的半衰期超过20天，小鼠的半衰期为9天。血清蛋白，包括IgG不断地被单核细胞和内皮细胞内吞，FcRn能够使得被内化的IgG返回循环细胞表面并重新进入血液循环。这个过程中，FcRn以一种依赖于pH值的方式结合Fc的CH2-CH3界面。IgG的CH2-CH3结构域中保守的组氨酸残基（H310和H435）在酸性pH值（