肿瘤免疫治疗中的Fcγ受体和免疫调节抗体.docx

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1、肿瘤免疫治疗中的FCY受体和免疫调节抗体细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4 (CTLA-4)和程序性细 胞死亡蛋白1 (PD-I)作为抗肿瘤免疫的负调节因子的发现 促进了许多免疫调节抗肿瘤药物的开发。临床前研究表明， 基于免疫球蛋白G (IgG)疗法的疗效不仅取决于其阻断或 结合靶点的能力，还取决于抗体的Fc片段及其与FCY受体 (FcyRs)的相互作用。Fc-FcY R相互作用对肿瘤靶向抗体的活性至关重要， 如利妥昔单抗、曲妥珠单抗和西妥昔单抗，其中肿瘤细胞的 杀伤至少部分是由于这些机制。然而，我们对这些免疫调节 抗体的这些相互作用如何增强抗肿瘤免疫的理解仍然知之 甚少。因此，进一步了解评估IgG

2、亚类、遗传多态性的影响， 以及这些抗体作用机制的临床前和临床研究之间的转化，有 助于我们进一步提高这些治疗药物的疗效。IgG 与 FCyR抗体是免疫球蛋白超家族的成员，在结构上由两个结构 域组成：负责抗原识别的结合结构域(Fab)和与FC受体(FCRS) 结合的FC结构域。Fab包括轻链和重链的互补决定区(CDR), 该互补决定区包含六个决定抗原识别的高可变区。Fc区由重 链链、5链、链、Y链或链组成，分别存在于IgA、 IgD. IgE. IgG和IgM中，定义了抗体同种型。FCRS有三种 类型：I型，包括典型的FCY受体；型，其含有C型凝集 素受体如CD209和CD23；以及分别负责维持抗

3、体半衰期和 降解的细胞内受体新生FC受体(FcRn)和TRlM-21。IgG亚类抗体由于其强大的效应器功能和易于生产而在临床上应用最广泛。IgG根据结构和与FcyRs亲和力可以分 为不同的亚类。在人类和小鼠中，有四个亚类：hlgGh hIgG2. hG3 和 hG4,以及 mlgGl. mG2ac. mG2b 和 mG3 o 不同亚类的活性和与FcvRs的结合主要由较链区长度和存 在的二硫键数量的差异驱动。在临床上，MgGl. hG2和 hIgG4已经在治疗癌症方面得到广泛且非常成功的应用。FCyR的作用机制FcyRs是一个结合单体和免疫复合物IgG的受体家族， 可引发激活或抑制功能。这些受体

4、参与驱动抗体效应器功能, 包括抗体依赖性细胞毒性(ADCC)和/或抗体依赖性胞吞噬 作用(ADCP)、抗原呈递以及趋化因子和细胞因子的释放。在人和小鼠中，有三个受体家族。其中包括FcyRI (CD64)、Fc Y RII (CD32)和 FCYRIn (CD16)。小鼠表 达这三种受体，以及独特的高亲和力Fc Y RIV (CD16-2)。 FcyRL Fc Y RIII和Fc Y RIV被认为是激活受体，而FcY Rn是抑制性的。而人类FCYR系统比小鼠的更复杂，通常 人类表达 Fc Y RL Fc Y RIIa (CD32a)、Fc Y RIIb (CD32b)、 Fc Y RIIIa (

5、CD16a)和 FCYRnIb (CD16b)。除了缺乏胞内 信号结构域的FcY RIIIb和抑制性的Fc Y RIIb外，其它都被 认为是激活性的。人和小鼠FCYRI、FCY RIII和Fc Y RIV通过一种含有免 疫受体酪氨酸激活基序(ITAM)的衔接蛋白，即FC受体Y 链(FCRY)发出信号。人FCYRna和FCYRuC是唯一在胞 内尾部含有内源性ITAM的FCYRs,不需要衔接蛋白来发出 信号。有趣的是，人类自然杀伤细胞(NK)中的FCYRula 也与CD3 链相关，驱动更有效的信号传导。尽管Fc Y RIIIb 缺乏直接信号传导能力，但该受体已被证明与Fcy RIIa顺式 相互作用

6、，增强细胞内信号传导，增强中性粒细胞介导的 ADCP0 Fc Y RIIb通过与免疫复合物结合并通过内源性细胞 内免疫受体酪氨酸基抑制基序(ITIM)发出信号，抑制通过 激活FCYRS介导的抗体效应器功能。FCyR的亲和力与免疫环境FcyRs根据其结合单体或IgG免疫复合物的能力分为 高亲和力和低亲和力。亲和力高于107/M-1的FCYRS可以 结合单体和IgG免疫复合物，被认为是高亲和力的；而Fc YRs的亲和力低于107/M-1只能与IgG免疫复合物结合，被 认为是低亲和力。人hlgGl、hIgG3和hIgG4与所有FCYRS 结合，而hIgG2与除FCYRl和FCY RIIIb外的所有F

7、c Y Rs 结合。小鼠 mlgGl仅与 mFc Y RII和 mFc Y RIII结合， mIgG2ac和mIgG2b与所有FCYRS结合，而mIgG3仅与 mFc YRI结合。但在体内，这些受体的亲和力受到多种变量 的影响，如抗体-抗原比率、免疫复合物的大小和受体的位置。IgG亚类对FcyRs的不同亲和力和每个FCYR的细胞 表达水平被用于定义引发“弱”或“强”抗体效应功能的可 能性，这被称为激活抑制(A/D比率。通常，具有MgGl 主链的治疗性抗体用于激活FcyRs并清除靶细胞。相反， hIgG2和hIgG4抗体用于阻断受体-配体相互作用，而不参与 激活FCYRs,因为它们对FCYRS的

8、亲和力相对较低。然而， hG2和hG4仍然具有结合激活的Fc YRS的能力，可能在 意想不到的情况下驱动效应器功能。由于Fc Y RIIa和FcYRlna主要在NK细胞、粒细胞和巨噬细胞上表达，它们被认 为是人类IgG的主要效应细胞。在小鼠中，当需要抗体效应 器功能时使用mIgG2a,而当阻断靶的生物活性时使用mlgG 1。 mIgG2a的治疗性抗体需要与髓系细胞上的高亲和力小鼠Fc Y Rs、mFcRI和mFcRIV结合，以清除靶标。人类和小鼠之间存在两个关键差异：人和小鼠高亲和力 FcyRs的差异以及高亲和力FcyRs对应效应细胞的差异， 特别是mFc Y RIV在小鼠是独特的，在结构上与

9、hFc Y RIIIa 同源，但由于其结合单体IgG的能力更强。因此，当试图将 小鼠的数据或结论外推到人类身上时，mFc Y RIV在肿瘤靶 向抗体中的潜在重要性代表了一个问题，因为它没有功能对 应物，这突出了对更好的小鼠模型的需求。FCyR的表达FcyRs已在人类血液中的外周循环免疫细胞上得到广 泛表征。hFc Y RI在单核细胞和树突状细胞上表达，并可在 活化的中性粒细胞中上调。hFc Y RIIa在所有髓系细胞和血 小板上表达，hFcRb在B细胞、单核细胞和树突状细胞 亚群上表达。hFc Y RIIIa在NK细胞和单核细胞上表达，而 hFc RIIIb仅在中性粒细胞和嗜碱性粒细胞上表达。

10、经典的 单核细胞(CD14+CD16-)表达最高水平的hFc Y RI和hFc Y RIIa,而非经典的单核细胞(CD14-CD16+)表达hFc RIIa 和Fc Y RIIIa,在两个单核细胞亚群上都表达低水平的hFc Y RIIb o为了进一步了解FCYRS在人类肿瘤中的表达，使用公 开的单细胞RNA测序(SCRNA-Seq)数据评估不同Fc Y Rs 在关键免疫细胞群体中的表达。在NSCLC、RCC和CRC这 三种肿瘤中，FCGRlA和FCGR2A仅限于骨髓细胞，而 FCGR3A在单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞中 表达。在NSCLC和RCC中，与正常组织和血液相比，NK 细胞

11、表达的FCGR3A水平较低。FCGR2B在三种肿瘤类型的 巨噬细胞和单核细胞中的表达上调。与正常组织相比，在所 分析的三种肿瘤类型中，I型常规树突状细胞CcDCl）上的 FcyR表达始终较低，这再次表明TME的调节作用。此外， 与NSCLC和RCC相比，CRC内的大多数免疫细胞表达低 水平的所有FcyR mRNA,其中FCGR3A表现出最显著的下 调。尽管这些数据仍需要在蛋白质水平上进行验证，但它们 强调了 FCYR在不同肿瘤类型中表达的多样性。FCR和免疫调节抗体FCYR在肿瘤内的异质性表达、其靶密度以及由特异性 IgG亚型驱动的抗体-FCYR相互作用为癌症免疫疗法中治疗 性免疫调节抗体的设

12、计、功能和理解增加了相当大的复杂性。 而所有FCYRS的总体表达和A/I比率是免疫调节抗体能否实 现疗效的关键决定因素。抗体工程是调节FCYR结合的强大工具，影响治疗性抗 体的活性、半衰期和生产制造。FC的点突变和N297糖基化 位点的修饰已被广泛用于修饰IgG与补体、FcRn和Fc Y Rs 的结合，以影响其作用机制。最常见的突变之一是用于治疗 性hIgG4抗体的S228P突变。S228P突变防止自发的Fab臂 交换，并在体内稳定抗体以维持二价靶标结合。另一种常见 的策略是对Fc的CH2结构域内连接到N297的聚糖进行糖 工程改造。例如，从MgGl的N297处的聚糖谱中去除岩藻 糖可以增加与

13、FCYRma的结合，以增强效应器功能。相反， 用丙氨酸（N297A）或谷氨酰胺（N297Q）取代297位的天 冬酰胺，以及其他氨基酸变化，可以消除聚糖谱减少与Fc Y Rs的相互作用。此外，除了 FC的突变和糖基化的变化外， 许多新的策略也正在研究中。一个例子是hIgG2抗体较链区 的突变，增加了它们传递激动信号的能力。CTLA-4CTLA4因其与抗原呈递细胞（APC）上的CD80和CD86 的结合超过CD28,作为T细胞激活的负调节因子。在活化 的效应T细胞（Teff细胞）上阻断CTLA-4的抗体允许CD28 与CD80和CD86相互作用，从而触发抗肿瘤免疫。美国食品药品监督管理局（FDA）

14、已经批准了两种 CTLA-4 抗体,ipilimumab ChIgGl）和 tremelimumab（ hIgG2 ） o 尽管hlgGl具有比hIgG2更高的亲和力，hlgGl和hIgG2都 可以参与激活FCYRs,潜在地驱动抗体效应器功能并导致表 达CTLA-4的细胞的清除。在最近的一项临床试验中，在 nivolumab治疗黑色素瘤患者之前，ipilimumab治疗与更好的 生存率相关，这被认为是由肿瘤内Treg细胞的清除驱动的。 然而，该领域仍存在争议，需要更好地了解临床CTLA-4抗 体对Teff细胞、Treg细胞和TME其余部分的个体影响。PD-IPD-I是一种抑制性受体，在T细胞受

15、体（TCR）参与时 上调，并在肿瘤反应性Teff细胞表面高水平表达。PD-I与 其在肿瘤和APC上表达的配体PD-Ll的结合导致T细胞激 活的抑制。FDA已经批准了几种靶向PD-I的抗体，这些抗体使用 S228P突变改造的hIgG4亚型阻断其与PD-Ll的相互作用。 令人感兴趣的是，tislelizumab与其他FDA批准的PD-I抗体 不同，因为它在其恒定区经过一系列突变改造，以降低Fc YR的结合，有可能防止Fc - Fc Y R相互作用的有害影响。 几项研究表明，Fc Y R与抗PD-IhIgG4结合会产生负面影响, 包括表达FCYR-的TAMS捕获PD-I抗体，并清除具有杀死 肿瘤细胞

16、能力的PDl高表达肿瘤反应性T细胞。PD-LlPD-Ll是PD-I的主要配体，PD-L1/PD-1轴是中枢和外 周免疫耐受的主要控制器。在TME中，PD-Ll可由肿瘤细 胞、髓系细胞和活化的Teff细胞表达。目前有三种FDA 批准的PD-Ll抗体，Htezolizumab durvalumab和avelumab,具有不同的FCYR-结合特性。与具 有 FC 突变 MgGl 亚型的 Htezolizumab 和 durvalumab 不同， avelumab是一种野生型MgGl,具有完整的FcyR结合。 Avelumab已被证明在参与hFc Y RIIIa后介导同种异体癌症 细胞系的ADCC,类似于其他肿瘤靶向MgGl抗体。然而， 由于Teff细胞和 APC也在TME中表达PD-Ll, Avelumab 也可能清除这些群体，导致次优的抗肿瘤活性。最近的研究 发现，Avelumab的生存益处与晚期尿路上皮癌中FCGR2A 和