Fc region為何如此重要

Fcregion為何如此重要？前

言目前，全球范圍內(nèi)已超過(guò)100多種抗體類(lèi)藥物獲批上市，腫瘤、自身免疫性疾病、炎癥等疾病治療領(lǐng)域已取得了令人矚目的進(jìn)展?？贵w在臨床治療、體外診斷、科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。1抗體結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制眾所周知，抗體的結(jié)構(gòu)呈Y字形，分為兩部分區(qū)域：Fab臂和Fc尾。Fab臂識(shí)別腫瘤細(xì)胞或腫瘤微環(huán)境（TME）中非腫瘤細(xì)胞中的游離分子或細(xì)胞表面受體。Fc尾與效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合后引起細(xì)胞殺傷作用?？贵w及FC結(jié)構(gòu)圖（來(lái)自參考文獻(xiàn)）Fab臂決定抗體的特異性。Fc尾與抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（ADCC）、抗體依賴(lài)性細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬作用（ADCP）以及補(bǔ)體依賴(lài)的細(xì)胞毒性作用（CDC）及藥物半衰期都密切相關(guān)。Fab臂和Fc尾共同決定抗體藥的療效和安全性，因此開(kāi)發(fā)抗體藥物既要考慮Fab臂的表位、特異性和親和力，也要充分思考Fc尾的生物學(xué)活性、理化性質(zhì)與目的效應(yīng)功能的關(guān)聯(lián)，從而將抗體藥的療效與安全性最大化。2如何增強(qiáng)抗體藥物ADCC活性ADCC是抗體藥殺傷腫瘤細(xì)胞或病原微生物的重要機(jī)制之一，已知NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等參與ADCC作用。部分研究表明Fc尾與FcγRIIIA的高親和力有益于抗體藥的療效。增強(qiáng)ADCC活性的開(kāi)發(fā)策略主要有：改造抗體Fc尾序列，提高抗體與FcγRs的親和力。如抗體Fc尾改造Gly236Ala、Ser239Asp、Ala330Leu和Ile332Glu(GASDALIE)，可以將抗體與FcγRIIIA的親和力提高20倍，而對(duì)抗體與FcγRIIB的親和力影響極小。調(diào)整抗體Fc的糖基化修飾。如抗體平分型GlcNAc糖基化修飾可顯著提高ADCC活性，核心巖藻糖和唾液酸的缺失也可提高抗體的ADCC活性。CHO細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)外源GnTIII可協(xié)助抗體進(jìn)行平分型GlcNAc糖基化，或敲除CHO細(xì)胞的FUT-8基因（或發(fā)酵時(shí)添加糖苷酶抑制劑kifunensine），都可作為提升抗體ADCC活性的方式。雙特異/多特異抗體也是加強(qiáng)抗體藥ADCC活性的重要方式。未來(lái)聯(lián)合治療將為增強(qiáng)ADCC提供更多的可能。如激活CD40，降低或阻斷Fc與FcγRIIB的結(jié)合（FcγRIIB抑制ADCC生物活性）；或上調(diào)效應(yīng)細(xì)胞上的Fc受體表達(dá)水平。另外，通過(guò)改造FcγRIIIA(Ser197Pro)來(lái)降低ADAM17對(duì)其清除，從而提高免疫細(xì)胞表面FcγRIIIA的豐度，iPSC來(lái)源的低清除FcγRIIIA的NK細(xì)胞為聯(lián)合治療提供另一個(gè)思路。3如何提高抗體藥物半衰期提高抗體藥的半衰期，降低清除效率，可擴(kuò)大治療窗口期、降低給藥頻率，從而提高藥物的療效。目前主要有3種方式可提高抗體藥半衰期：

1.增強(qiáng)抗體Fc尾與FcRn的親和力。通過(guò)改造Fc尾，提高pH5.8親和力，而基本不改變pH7.4親和力，改造后的抗體藥半衰期得到有效提高。在眾多的改造方案中，DHS(L309D/Q311H/N434S)活性展現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)，不僅提高半衰期，并保持了FcγRs結(jié)合能力以及ADCC活性。開(kāi)發(fā)結(jié)合抗原pH依賴(lài)的抗體。TMDD（靶點(diǎn)介導(dǎo)的藥物處置模型）消除快，半衰期短，導(dǎo)致血漿/血清抗體濃度低。開(kāi)發(fā)pH敏感抗體成為克服TMDD消除快的可能。在這個(gè)模型下，抗體與抗原結(jié)合后內(nèi)化至細(xì)胞的核內(nèi)體中，pH6的酸性環(huán)境下抗體與抗原解離，抗體被FcRn轉(zhuǎn)運(yùn)回血漿，抗原則被細(xì)胞降解。降低抗體的等電點(diǎn)。研究表明負(fù)載陽(yáng)離子分子比負(fù)載陰離子分子更易被細(xì)胞攝取、吞噬。所以在抗體優(yōu)化的過(guò)程中，降低抗體的等電點(diǎn)是一個(gè)有價(jià)值方式。臨床/上市ADCC增強(qiáng)藥物（部分）4Fc受體在抗體藥物改造中的作用如上所述，F(xiàn)cR在抗體藥物改造中具有重要作用。FcR是一類(lèi)能夠和抗體Fc片段特異結(jié)合的細(xì)胞表面蛋白，結(jié)合不同類(lèi)型抗體進(jìn)而誘發(fā)免疫反應(yīng)。抗體的Fc片段和宿主的免疫細(xì)胞表面的FcR結(jié)合，激活免疫細(xì)胞后通過(guò)ADCP、ADCC等機(jī)制，清除病原微生物或殺傷腫瘤細(xì)胞。人體內(nèi)有兩類(lèi)IgG的Fc受體（FcγR），一類(lèi)為激活受體，包含F(xiàn)cγRI(CD64)、FcγRIIA(CD32a)、FcγRIIC(CD32c)、FcγRIIIA(CD16a)和FcγRIIIB(CD16b)；一類(lèi)為抑制受體，F(xiàn)cγRIIB(CD32b)是唯一發(fā)現(xiàn)的Fc抑制受體。為了保證臨床療效和安全性，抗體藥需在臨床前進(jìn)行全面的評(píng)估。除親和力和抗原特異性外，還包括ADCC、ADCP及CDC等效應(yīng)功能。FcγRs在A(yíng)DCC、ADCP等效應(yīng)功能上起到了關(guān)鍵作用，如FcγRIIIA(CD16a)激活NK介導(dǎo)的ADCC，F(xiàn)cγRIIA(CD32a)和FcγRIIIA（CD16a）激活巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP。當(dāng)然，根據(jù)藥物作用機(jī)理的不同，部分抗體藥需要將ADCC/ADCP/CDC等活性降低或完全消除，今天不展開(kāi)描述。義翹神州Fc受體蛋白驗(yàn)證數(shù)據(jù)義翹神州作為國(guó)內(nèi)生物試劑的龍頭企業(yè)，提供FcR精品蛋白，全面支持抗體藥物開(kāi)發(fā)。人源FcγRIIIA/CD16a(V176)重組蛋白：10389-H08H1HPLC和SDS檢測(cè)結(jié)果：蛋白純度>95%Purity:>95%asdeterminedbySDS&HPLCELISA檢測(cè)結(jié)果：EC50is150-450ng/mL.ImmobilizedHumanFcγRIIIA/CD16a(V176)recombinantprotein(Cat.10389-H08H1)at2μg/mLcanbindHumanIgG1(Cat.10702-HNAC),theEC50is150-450ng/mL.BLI檢測(cè)結(jié)果：親和力常數(shù)為0.83μMLoadedHumanFcγRIIIA/CD16a(V176)recombinantprotein(Cat.10389-H08H1)onHis1KBiosensor,canbindBevacizumab(IgG1)withanaffinityconstantof0.83μMasdeterminedinaBLIassay(ForteBioOctetRed384).SPR檢測(cè)結(jié)果：親和力常數(shù)為0.31μMCapturedHumanFcγRIIIA/CD16a(V176)recombinantprotein(Cat.10389-H08H1)onAnti-HisChipcanbindBevacizumab(IgG1)withanaffinityconstantof0.31μMasdeterminedinanSPRassay(BiacoreT200).【參考資料】Narvekar,etal.ADCCenhancement:AconundrumoraboontomAbtherapy?Biologicals:journaloftheInternationalAssociationofBiologicalStandardization79,10-18(2022).Musolino,etal.RoleofFcγreceptorsinHER2-targetedbreastcancertherapy.Journalforimmunotherapyofcancer10,e003171(2022).Gillis,etal.ContributionofHumanFcgammaRstoDiseasewithEvidencefromHumanPolymorphismsandTransgenicAnimalStudies.Frontiersinimmunology5,254(2014).Haraya,TachibanaandIgawa.Improvementofpharmacokineticpropertiesoftherapeuticantibodiesbyantibodyengineering.Drugmetabolismandpharmacokinetics34,25-41(2019).Lee,etal.AnengineeredhumanFcdomainthatbehaveslikeapH-toggleswitchforultra-longcirculationper