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研究发现靶向两大不成药靶点的双特异性抗体

作者: 来源: 发布时间:2021-03-19

《科学》及其子刊《科学·免疫学》、《科学·转化医学》杂志发表美国约翰斯·霍普金斯大学三篇最新研究成果,研究团队成功开发出一种针对突变相关新抗原(MANA)的新型双特异性抗体,在识别细胞表面突变基因留下的“踪迹”后,能招募T细胞成功清除癌细胞,在动物实验中体现了出色的疗效,成功突破了TP53、RAS难以靶向的瓶颈。(Science. 2021, 371: eabc8697. DOI: 10.1126/science.abc8697; Sci Immunol. 2021, 6: eabd5515; Sci Transl Med. 2021; 13: eabd3595)

研究者研发的这种双特异性抗体能识别携带RAS基因突变或者TP53基因突变的肿瘤细胞,并且激发T细胞消灭携带这些突变的肿瘤细胞。《科学》杂志为这两项研究专门发表新闻报道。

RAS和p53一直是不可成药靶点,在肿瘤患者中这两个基因突变又最常见,传统小分子药物很难有效靶向RAS或p53。单克隆抗体靶向p53和RAS很困难,因为它们在细胞表面很少表达,单抗类药物很难进入细胞发挥抑制作用。近年来,针对KRAS G12C突变体开发的小分子靶向疗法获得突破,但只适用于有限的一小部分患者。

虽然RAS和TP53是细胞内蛋白,但它们在细胞内被降解后生成的多肽片段能与人类白细胞抗原(HLA)蛋白构成复合体,然后被呈递到细胞表面,成为T细胞受体(TCR)可识别的新抗原。

这类多肽片段就是前面提到的MANA,它也为开发针对存在TP53或RAS突变细胞的抗体提供了目标,但正常情况下MANA在细胞外表达水平非常低,每个细胞上的拷贝数可能都不到10个。

要想靶向这么少的目标,就需要抗体在设计上全面升级,实现真正的精准打击。研究团队花费了5年多的时间,才搞出了这次的主角——一种名叫“Diabody”的新型双特异性抗体。

与传统上的“Y”字形抗体不同,这种双特异性抗体在设计上没有抗体的Fc段,而是把靶向突变蛋白的单链可变区片段(ScFv)和激活T细胞受体CD3的ScFv(UCHT1)连在一起组成单链Diabody(scDb)。

双特异性抗体是药物研发领域的热点之一,通常的单克隆抗体只能与一个抗原结合,而双特异性抗体能够与两个不同的抗原结合,从而扩展抗体的功能。其中一种重要类型被称为T细胞接合器(T cell engager)。

为了准确靶向pHLA,研究者利用噬菌体展示(Phase Display)技术,从亲和力更高的“仿TCR抗体”(TCR-mimic)片段库中挑选合适的ScFv,例如在开发针对TP53最常见突变TP53-R175H的scDb时,用的是一种名为H2的片段。H2能高度特异性地结合TP53-pHLA,然后激活T细胞免疫应答,且不会与正常细胞野生型TP53蛋白的pHLA结合。针对不同类型的RAS突变,ScFv就换成了亲和力高的R2、L2等。意即scDb可以根据治疗目的,进行灵活设计和组合。

研究者在多发性骨髓瘤模型(有TP53-R175H突变)小鼠身上,测试了H2-scDb的治疗效果。发现不管是使用小剂量还是大剂量,小鼠的肿瘤都显著缩小。但如果使用CRISPR敲除掉TP53基因,或者是不注射人体来源的T细胞,那H2-scDb就无效果。

《科学·免疫学》的研究论文显示,靶向RAS突变的scDb在抗原水平很低的状态下,也能准确识别和清除KRAS G12V或RAS Q61突变的肺癌和胰腺癌细胞。《科学·转化医学》的论文则让scDb针对T细胞癌症,试验效果也非常理想。

《科学》杂志发表的评论指出,这些研究首次提供证据表明,通过构建同时靶向CD3的双特异性抗体,能靶向此前“不可成药”的细胞内靶点,在细胞表面表达水平极低的情况下仍然能够激活T细胞反应并消灭癌细胞。

这种scDb因为缺少抗体的Fc段,它们在血液中的稳定性较差,清除速度较快,想维持治疗浓度就得给患者持续泵注。scDb使用的ScFv,也需要根据患者TP53或RAS突变的具体种类进行“定制”。不过能突破p53不可成药的瓶颈,已经很让人兴奋了。

这种双特异性抗体激活免疫应答的作用特点,较尚未成熟的KRAS小分子靶向药,或会在疗效上更有优势。未来这种双特异性抗体联合免疫检查点抑制剂、溶瘤病毒、肿瘤疫苗等新疗法有望在抗肿瘤免疫治疗中实现突破。 (编译 张娜)