抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(ADCC，antibody-dependent cell-medicated cytotoxicity)是大分子单抗重要的抗肿瘤机制。随着生物技术的不断发展和科研能力的不断提升，抗HER2靶向药物不断涌现，显著提高了HER2阳性乳腺癌患者的生存时间和生活质量。2021年国际化学顶级期刊JACS (IF=14.6)发表了一篇文章，发现了增强抗体亲和力及ADCC效应的新机制、新策略，本文特邀山西省肿瘤医院王玉教授进行解读。
中国医学科学院肿瘤医院山西医院/山西省肿瘤医院乳腺放疗科主任
中国抗癌协会乳腺癌专业委员会委员
国家肿瘤质控中心乳腺癌专家委员会委员
山西省抗癌协会乳腺癌专业委员会主任委员
山西省女医师协会肿瘤专业委员会主任委员
山西省抗癌协会姑息与康复专业委员会副主任委员
山西省抗癌协会肿瘤免疫专业委员会副主任委员
山西省医师协会肿瘤医师分会总干事
中国女医师协会临床肿瘤学专业委员会委员
中国抗癌协会肿瘤心理专业委员会常务委员
众所周知，ADCC效应是曲妥珠单抗重要的作用机制。当单抗的Fab段识别并结合了分布于肿瘤细胞表面的抗原表位，其Fc段则会识别并结合位于NK细胞表面的FcγRIIIa受体，形成免疫复合物，导致NK细胞在肿瘤细胞附近集结。该免疫复合物的形成可进而诱发NK细胞释放细胞因子和细胞溶解物（如穿孔素，颗粒酶等），最终导致肿瘤细胞被杀死。已有大量的实验证明，Fc与FcγRIIIa的高亲和力会导致更强的ADCC效应1,2。而ADCC效应增强可直接延长肿瘤患者的生存4-8。因此，增强ADCC效应是增强抗肿瘤疗效的直接有效的方法方法之一9。
ADCC效应主要通过抗体的Fc段与NK细胞上的Fcγ受体结合而介导细胞杀伤作用,所以Fcγ受体与IgG抗体的Fc段亲和力将影响ADCC效应的强弱。抗体Fc N-糖基化能显著影响抗体与CD16A的亲和力及ADCC活性。以前的抗体结构研究表明，核心岩藻糖修饰能够减弱抗体与Fcγ受体的相互作用。而本文作者对核心岩藻糖位点特异性修饰后，反而能显著增强抗体与Fcγ受体的相互作用，打破了以往对核心岩藻糖修饰的认知。见图1。
图1 核心岩藻糖修饰逆转亲和力的蛋白结构图
实现位点选择性修饰核心岩藻糖，需要依赖一个关键的酶，该酶是新的岩藻糖苷酶突变体，能够将不同基团修饰的岩藻糖连到N糖基化上。例如，6-叠氮岩藻糖或6-羟基-岩藻糖能够显著增强抗体与CD16A的亲和力及ADCC活性。于是，逆转了核心岩藻糖对亲和力及ADCC的反作用，反而起到了增强亲和力及ADCC的作用。细胞表达的抗体糖型往往不均一，影响抗体的质量控制难度及药代动力学性质。作者利用化学酶法，可获得均一糖型的抗体，且具有更强的亲和力及ADCC活性。
通过化学合成法，获得不同基团修饰的岩藻糖，然后化学酶法催化，将这些不同基团修饰的岩藻糖引入到抗体上，获得各种岩藻糖修饰的抗体，然后测试这些抗体与FcγIIIa受体的亲和力。6-叠氮修饰的核心岩藻糖的糖型G2(Az)F与目前已知的最佳糖型G2的亲和力相当，与岩藻糖修饰的糖型相比（Herceptin），亲和力逆转，并提高100倍。见表1。
表1 不同核心岩藻糖修饰的抗体与FcγRIIIa的亲和力
使用乳腺癌细胞系SKBR3(HER2+, ATCC)及T细胞系Jurkat（表达FcγRIIIa受体），及抗体激活ADCC产生的荧光素信号，检测ADCC效应（参考文献PMID 25086226）。6-叠氮修饰的核心岩藻糖的糖型G2(Az)F与目前已知的最佳糖型G2的ADCC效应相当，与岩藻糖修饰的糖型相比（Herceptin），可以显著提高ADCC效应。见图2。
图2 不同核心岩藻糖修饰抗体的ADCC活性检测
除了糖基化修饰，改造Fc氨基酸序列也可以改变IgG对激活性FcγR的特异性和亲和力，马吉妥昔单抗就是一个成功的案例。马吉妥昔单抗是在曲妥珠单抗的基础上改变了5个氨基酸，增加了对FcγRIIIa两种基因型的亲和力，同时降低了对FcγRIIb的结合。SOPHIA10是一项III期、随机、开放标签的的临床研究，在536例HER2阳性转移性乳腺癌患者中开展，头对头评估马吉妥昔单抗联合化疗（n=266） vs 曲妥珠单抗联合化疗（n=270）的疗效和安全性。马吉妥昔单抗联合化疗组 VS 曲妥珠单抗联合化疗组，基于研究者评估的ITT人群PFS为5.7 vs 4.4个月(HR, 0.73 [95% CI, 0.60-0.88]; P=0.001)，与曲妥珠单抗相比，马吉妥昔单抗组患者疾病进展或死亡风险降低27%。在携带CD16A158F等位基因的亚组中（约占所有患者的85％），马吉妥昔单抗相对获益增大，PFS延长了1.8月（6.9vs5.1），OS延长2.5月。
SOPHIA临床试验的成功以及亚组分析中CD16A-158F等位基因的亚组的优异表现，证实了提高Fc段CD16A亲和力的单抗可增强ADCC效应，进一步改善单克隆抗体治疗肿瘤的优势。随着技术的不断成熟，我们也相信会有更多的药物通过不断优化继续提高肿瘤患者的生存时间，让肿瘤真正成为一种慢性病。
1. Li, C., Chong, G., Zong, G.,et al. Site-Selective Chemoenzymatic Modification on the Core Fucose of an Antibody Enhances Its Fcγ Receptor Affinity and ADCC Activity. Journal of the American Chemical Society,2021,143(20), 7828–7838.
2.Koene HR, Kleijer M, Algra J, et al. Fc gammaRIIIa-158V/F polymorphism influences the binding of IgG by natural killer cell Fc gammaRIIIa, independently of the Fc gammaRIIIa-48L/R/H phenotype. Blood. 1997;90:1109–14.
3. Wu J, Edberg JC, Redecha PB, B. et al. A novel polymorphism of FcgammaRIIIa (CD16) alters receptor function and predisposes to autoimmune disease. J Clin Invest. 1997;100:1059–70.
4.Neil L. Spector, Kimberly L. Blackwell. Understanding the Mechanisms Behind Trastuzumab Therapy for Human Epidermal Growth Factor Receptor 2–Positive Breast Cancer. Journal of Clinical Oncology ,2009;27, 5838-5847.
5.Luca Gianni. The “Other” Signaling of Trastuzumab: Antibodies Are Immunocompetent Drugs. Journal of Clinical Oncology, Vol 26, No 11 (April 10), 2008: pp 1778-1780.
6.Antonino Musolino, Nadia Naldi, Beatrice Bortesi, et al. Immunoglobulin G Fragment C Receptor Polymorphisms and Clinical Efficacy of Trastuzumab-Based Therapy in Patients With HER-2/neu–Positive Metastatic Breast Cancer. J Clin Oncol 2008,26:1789-1796
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8.Collins, D. M., Madden, S. F., Gaynor, N., et al. Effects of HER Family–targeting Tyrosine Kinase Inhibitors on Antibody-dependent Cell-mediated Cytotoxicity in HER2-expressing Breast Cancer. Clinical Cancer Research, 2020. 27(3), 807–818.
9. Roberto Gennari, Sylvie Menard, Francesco Fagnoni, et al. Pilot Study of the Mechanism of Action of Preoperative Trastuzumab in Patients with Primary Operable Breast Tumors Overexpressing HER2. Clin Cancer Res (2004) 10 (17): 5650–5655.
10.Hope S. Rugo, ASCO.2019, Abstract #1000
ZMCNNP20220819011
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