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撰文 / @田文志博士 编辑 / 同写意@Jingyu 本文共计5561个字，预计阅读时间需要7分钟。 本文是同写意原创作品，转载请在后台回复“转载”。  抗体由Fab段和Fc段所组成，Fab段是与靶点抗原结合的区域，Fc段则可以结合FcγR。人抗体IgG具有四个亚类（IgG1，IgG2，IgG3，IgG4），其中以IgG1-Fc与FcγR的结合活性最强，IgG2和IgG4结合活性最弱。FcγR具有五个亚类（FcγRI，FcγRIIA，FcγRIIB，FcγRIIIA，FcγRIIIB），每一个亚类在细胞的分布、与IgG-Fc的结合活性、以及所介导的生物学活性均有不同。 所以在设计抗体分子尤其是双抗分子时，需要综合考虑靶点特性、靶点细胞分布、靶点生物学活性、以及肿瘤微环境等因素，来选择抗体IgG亚类，从而可以避害趋利，使得设计的抗体药物具有最佳疗效、最低毒副作用。 田文志博士，宜明昂科董事长兼总经理，同写意抗体英才俱乐部理事 01 针对肿瘤细胞靶点的抗体，最好选择具有ADCC活性的IgG亚类，即IgG1，即便是针对具有传递肿瘤生长信号的靶点（比如RTK类靶点，EGFR、Her2、PDGFR），如果抗体在阻断肿瘤生长信号的同时可以通过ADCC/ADCP激活免疫细胞，那么可以预期会有更好、更持久的疗效。该类抗体包括赫赛汀（Herceptin）、爱比妥（Erbitux）、帕捷特（Perjeta）等。另一类抗体则完全依靠ADCC/ADCP而发挥疗效，比如针对CD20的抗体（Rituximab、Obinutuzumab）、针对CD38的抗体（Daratumumab）、针对GD2的抗体（Dinutuximab）、针对SLAMF7的抗体（Elotuzumab）等。 抗体所介导的ADCC活性受到肿瘤靶点表达丰度、FcγR基因型、以及效应细胞在肿瘤组织的数量等因素所影响。如果每个细胞表达的靶点分子个数低于104，则不足以诱导ADCC活性，只有达到105-106个分子时才能诱导较强的ADCC活性。所以，虽然某些肿瘤靶点在正常组织也表达，但如果表达水平达不到105以上，也不会因此而造成对正常组织的损伤。 在所有FcγR亚类中，FcγRIIIA主要在NK细胞表达，所以主要介导ADCC，FcγRIIA主要在巨噬细胞表达，所以主要介导ADCP。FcγRIIIA有两个基因型，FcγRIIIA-158V和FcγRIIIA-158F，前者（FcγRIIIA-158V）是高亲和性受体，后者（FcγRIIIA-158F）是低亲和性受体。大多数人群表达FcγRIIIA-158F基因型，所以对美罗华、赫赛汀等抗体的治疗反应性比较差。通过改变Fc段的糖型结构则可以增加抗体与FcγRIIIA-158F基因型的亲和活性，从而增强抗体的疗效。 比如Obinutuzumab，即是通过缺乏岩藻糖基转移酶（Fucosyltransferases）及岩藻糖转运子（Fucose Transporters）基因的细胞株生产，去除了Fc段的岩藻糖，从而增加了与FcγRIIIA-158F受体的亲和力。最近另一个针对Her2的抗体（Margetuximab）向FDA递交了上市申请，该抗体则是通过对Fc段的基因突变，增强了与FcγRIIIA-158F受体的亲和活性，从而对表达FcγRIIIA-158F的乳腺癌患者达到了临床研究终点，与赫赛汀相比，总生存率（OS）延长了4.3个月（23.7 months vs 19.4 months）。 FcγRIIA也有两个基因型，FcγRIIA-131H和FcγRIIA-131R，前者是高亲和性受体，后者是低亲和性受体。FcγRIIA不在NK细胞表达，主要在巨噬细胞和DC细胞表达，IgG1抗体Fc段与FcγRIIA受体结合以后，可诱导巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬，而吞噬处理过的肿瘤抗原则又可以递呈给T淋巴细胞，从而达到持久疗效。然而由于CD47-SIRPa通路的存在，抗体诱导吞噬活性的强度受到肿瘤细胞表达CD47的水平所影响，此时需要另一个抗体来封闭CD47-SIRPa的“别吃我”信号才能达到最佳治疗效果。 02 免疫细胞靶点比较复杂，因为有些是具有抑制活性的靶点，该类靶点统称为免疫检查点（比如CTLA4、PD-1、TIM-3、LAG-3，等等），而有些是激活免疫细胞的靶点（4-1BB、CD40、OX40、CD27、GITR，等等）。 针对免疫检查点类靶点，抗体IgG亚类的选择也分为两种情况，一是免疫检查点主要在CD8 T淋巴细胞表达（比如PD-1、TIM3、LAG3），针对这些靶点绝对不能选择具有ADCC/ADCP活性的IgG亚类（比如IgG1），否则抗体会通过ADCC/ADCP将CD8 T淋巴细胞予以清除。所有现有获批上市的PD-1抗体均为IgG4。而如果免疫检查点主要在调节性T细胞（Treg细胞）表达（比如CTLA-4），则应选择IgG1抗体（比如Ipilimumab），从而通过ADCC/ADCP将肿瘤微环境中高表达CTLA-4的Treg细胞予以清除，剩余空间给CD8 T淋巴细胞。如果将CTLA-4抗体与PD-1抗体联用，则会达到最佳协同治疗效果。如果是IgG2抗体（比如Tremelimumab），则由于缺乏ADCC活性以及较弱的ADCP活性，从而连续失败了六个晚期临床研究，实在很可惜。 针对激动型免疫细胞靶点，情况则更为复杂。该类受体多属于肿瘤坏死因子受体超家族，需要高度聚集（Higher order of clustering）以后才能传递信号。所以激动型抗体需要IgG-Fc与FcγR的铰链才能诱导靶点聚集从而达到最佳治疗效果。然而不同的靶点对IgG亚类的要求又有所不同。比如动物模型证明，CD40抗体需要与抑制性FcγRIIB受体结合才能发挥疗效，如果换成mIgG2a（与FcγRIV结合较强，与FcγRIIB结合很弱）则丧失了疗效。而OX40、GITR、及CD27，则需要抗体与激动型FcγR结合才能发挥疗效。然而，由于这些靶点同时在Treg细胞及效用性T细胞表达，很难区分该类抗体到底是通过ADCC/ADCP去除了Treg细胞、还是通过Fc-FcγR铰链激活了效应性T细胞来发挥抗肿瘤治疗效果。 到目前为止，还没有一个激动型抗体获批上市，临床试验中的抗体作为单药的疗效也多表现欠佳，也许加强与FcγRIIB的结合会有收到更佳的效果，但如何平衡疗效与安全性也是一个丞待解决的问题。 03 双靶点抗体（简称双抗）无疑是未来抗肿瘤抗体的重要开发领域，但IgG亚类对疗效的影响，是需要在分子设计过程中慎重考虑的问题。这既涉及到靶点本身的生物学活性，又涉及到靶点细胞的生物学特性。 · 两个肿瘤细胞靶点 如果两个靶点均为肿瘤细胞表达的膜蛋白靶点（尤其是RTK类靶点），在确保Fab端的靶点阻断活性的基础之上，毫无疑问应该选择IgG1，同时可以考虑设计成Fc-效应功能增强型突变体（比如增加Fc与激动型FcγR受体的结合、减弱与抑制性FcγRIIB受体的结合），这样既可以阻断肿瘤细胞生长信号，又可以通过ADCC/ADCP激活免疫细胞对肿瘤细胞进行攻击。ADCP介导的巨噬细胞活性又可以将肿瘤抗原递呈给T淋巴细胞，从而达到持久疗效。 如果其中一个或者两个肿瘤靶点对应的配体是免疫检查点（比如CD47-SIRPa、PDL1-PD1），那么选择IgG1无疑会有更好地疗效，如果在此基础上进行Fc端突变以加强Fc与激动型FcγR（FcγRIIA、FcγRIIIA）的结合，那么预期效果会更佳。 比如我们研发的CD47/CD20双抗分子（IMM0306），经过对Fc端进行基因突变加强了Fc与FcγR的结合活性，无论与哪一种基因型的FcγRIIA（131H/131R）及FcγRIIIA（158V/158F）都具有较高活性，可以分别激活巨噬细胞及NK细胞。同时由于还解除了“别吃我”信号，从而可以达到最佳治疗效果。   · 两个免疫细胞靶点 如果两个靶点均在免疫细胞表达，情况比较复杂，需要区分靶点的生物学活性及免疫细胞种类。 如果两个靶点均为免疫检查点且均在CD8 T淋巴细胞表达（比如PD-1xTIM-3，PD-1xLAG-3），则应避免Fc介导的效应功能,应选择IgG2或者IgG4，而不能选IgG1，否则双靶点抗体将会通过ADCC/ADCP将CD8 T细胞清除。同样，如果两个免疫检查点分别在CD8 T细胞及NK细胞表达（比如PD-1xNKG2A），也应避免Fc介导的效应功能。 如果两个靶点均在Treg细胞表达（比如CTLA-4xGITR），或者一个在Treg细胞（CTLA-4）、另一个在MDSC细胞（比如CSF1R），则应选择IgG1，这样可以通过抗体介导的ADCC/ADCP将具有免疫抑制活性的免疫细胞（Treg、MDSC）予以清除。 如果选择PD-1xCTLA-4进行双抗设计，则比较具有挑战性，无论选择哪一种（IgG1或者IgG4）抗体都难以达到预期效果，因为这两个靶点抗体的作用机制不同，PD-1抗体（多是IgG4）是通过封闭PD-1抑制信号，而CTLA-4抗体（IgG1）则主要通过抗体的ADCC/ADCP将Treg细胞予以清除来发挥疗效的。如果选择IgG1，则会同时把Treg细胞（高表达CTLA4）及PD-1细胞（主要是CD8 T细胞）予以清除，而如果选择IgG4，则只是发挥了PD-1靶点的疗效，对于CTLA-4靶点则没有作用，因为单纯封闭CTLA-4信号并没有治疗效果（比如Tremelimumab）。 而如果是PD-L1xCTLA-4，则选择IgG1是具有科学依据的，因为既可以阻断PD-L1与PD-1相互作用，又可以通过ADCC/ADCP将肿瘤细胞（表达PD-L1）及Treg细胞（表达CTLA-4）予以清除。 同理，选择CD47xPD-L1开发IgG1双抗同样具有科学依据，同样可以达到预期的治疗效果。 比如我们的IMM2505项目（CD47xPD-L1双抗），利用南模生物的三转基因（CD47xSIRPαxPD-1）小鼠模型，证明针对这两个靶点的双抗，比单靶点抗体或者两个单靶点抗体联用，均具有显著的抗肿瘤疗效，达到了完全清除肿瘤的效果。  · 一个肿瘤细胞靶点、一个免疫细胞靶点 两个靶点分别在肿瘤细胞和免疫细胞，这种情况以CD3为基础的双抗最常见，比如CD19xCD3、CD20xCD3、BCMAxCD3等。由于CD3在T细胞表达，如果选择完整IgG作为双抗分子结构，那么一定不能选择IgG1的Fc，否则会清除T细胞。这类双抗多半选用IgG4，并采用KIH（Knob-into-hole）平台技术进行组装。 IgG-Fc在抗肿瘤抗体的药效中发挥与Fab同等重要的作用，在设计抗体药物分子时，应充分考虑靶点的生物学特性、对应的表达细胞、以及抗体药物最终的药效机制。如果ADCC/ADCP是必须的，那么应选择IgG1，同时最好通过技术手段（比如基因突变、基因修饰的CHO细胞生产）增加Fc与激动型FcγR（FcγRIIA、FcγRIIIA）的结合、去除或降低与抑制型FcγR（FcγRIIB）的结合。针对激动型免疫细胞受体尤其是肿瘤坏死因子受体超家族受体（如CD40、OX40），则应通过突变增加Fc与FcγRIIB受体的结合以增加铰链、从而诱导受体信号传导而激活T细胞。在设计双抗时，应充分考虑两个靶点的生物学特性、细胞分布、相应单靶点抗体的作用机制等因素，否则一味地将两个靶点进行组合并选择了错误的IgG亚类，则将会为临床开发带来极大的风险。 ▼同写意第104期活动 | 创新药研发项目的综合评估。 |
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