引言
治療性單克隆抗體（mAb）不僅僅通過(guò)其抗原結合結構域（Fabs）結合靶標，而且要通過(guò)其Fc區與細胞表面受體FcγRs和FcRn結合，從而產(chǎn)生各種功能結果，包括抗體依賴(lài)性細胞毒性（ADCC）、抗體依賴(lài)性細胞吞噬作用（ADCP）、補體依賴(lài)性細胞毒作用（CDC）和循環(huán)半衰期的改變。對Fc區進(jìn)行工程化改造以實(shí)現理想的藥理學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)是藥物開(kāi)發(fā)中廣泛采用的策略。
一、增強FcγR結合的FC工程化改造
人類(lèi)含有6種不同的FcγR: hFcγRI，hFcγRIIA，hFcγRIIB， hFcγRIIC，hFcγRIIIA 和 hFcγRIIIB，這些受體與Fc有不同的親和力。其中hFcγRI細胞外結構域含有三個(gè)免疫球蛋白結構域并且其與Fc的結合力最強，而其它受體細胞外區域僅含有兩個(gè)免疫球蛋白結構域，它們與Fc的親和力從較低到中等。
從功能上講，人FcγRs可分為激活受體和抑制受體，它們分別通過(guò)細胞內免疫受體酪氨酸基激活基序（ITAM）或免疫受體酪氨酸基礎抑制基序（ITIM）傳遞信號，以影響與靶結合IgG抗體交叉結合后的細胞功能。
FcγRs可以影響抗腫瘤抗體的有效性，特別是通過(guò)激活Fc效應功能（如ADCC和ADCP）的抗體。ADCC被認為主要是由NK細胞發(fā)揮的效應功能。IgG與FcγRIIIA可以激活NK細胞并刺激釋放含有穿孔蛋白和顆粒酶等分子的裂解顆粒，最終導致目標靶標細胞的裂解。許多臨床上相關(guān)的抗癌抗體，如利妥昔單抗、赫賽汀和西妥昔單抗已被證明可以在體外激起NK細胞介導的ADCC。ADCP是由吞噬細胞，如巨噬細胞、單核細胞和中性粒細胞介導的，該效應是由抗體與相應的激活性FcγRs相互作用誘發(fā)的。
由Fc介導的另一個(gè)重要的相互作用是它與補體的第一個(gè)成分C1q的結合。一旦有足夠的Fc分子與C1q的6個(gè)球狀頭結合，它就會(huì )啟動(dòng)血清中補體蛋白的蛋白分解級聯(lián)，導致過(guò)敏毒素的釋放，如C3a和C5a，并在目標細胞表面形成膜攻擊復合物，產(chǎn)生補體依賴(lài)性細胞毒性。
下表總結了與FcγR和補體結合并激活相關(guān)的一些Fc突變。
此外，還有增強FcγRIIB結合的策略來(lái)抑制自身反應性B細胞。下表總結了與FcγRI1B結合激活相關(guān)的一些Fc突變，最常用的突變是"SELF"和"V12"。多種攜帶Fc變體且FcγRIIB結合增強的單克隆抗體正在臨床試驗中。
二、降低FcγR結合的FC工程化改造
上面主要介紹的是通過(guò)工程化方法增強抗體Fc的相關(guān)效應，如ADCC和CDC等。但是，當治療目標是阻斷免疫細胞的功能而不產(chǎn)生與效應細胞或補體激活相關(guān)的促炎作用時(shí)，需要通過(guò)各種方法減弱甚至消除Fc的相關(guān)效應。目前主要有三種方式減弱或者消除Fc的效應：1）氨基酸工程化改造Fc（與增強型改造相反，其主要減弱對相關(guān)受體的結合）；2）糖基化改造；3）IgG4型抗體改造。
氨基酸突變降低效應功能，目前主要的一些氨基酸突變包括L234A/L235A（IgG1）, L234F/L235E/P331S(IgG1), G236R/L328R(IgG1), E233P/L234V/L235A/ G236del（IgG1/ IgG2）, L234A/L235A/P329G(IgG1)等。
糖工程的氨基酸置換如N297A、N297Q和N297G是實(shí)現高水平沉默的一種非常簡(jiǎn)單的方法，因為它消除了聚糖的附著(zhù)。這大大降低了與所有低親和力FcγRs和C1q的結合，導致ADCC和CDC活性大大降低。
在人類(lèi)IgG的4個(gè)亞型中，IgG4是一個(gè)特殊的存在，其在血液中可以以半抗的形勢存在，并且可以與其它IgG4抗體交換從而形成雙抗。另外，其與FcRs 和C1q結合很弱，因此Fc相關(guān)效應功能很弱。在IgG4型抗體開(kāi)發(fā)中，S228P突變可以有效的防止抗體以半抗形式存在，而且目前已經(jīng)獲批上市的抗體基本上都經(jīng)過(guò)該位點(diǎn)的突變。
下表總結了與FcγR結合減弱或沉默相關(guān)的一些Fc突變。
三、延長(cháng)半衰期的Fc工程化改造
在腫瘤治療中，抗體半衰期的延長(cháng)可以降低病人給藥的頻率，而且較長(cháng)的半衰期可以使得抗體持續的在體內發(fā)揮抗腫瘤作用。但是另外一方面，抗體持續的暴露可能會(huì )導致相關(guān)副作用的產(chǎn)生，而且對于部分免疫調節型抗體，長(cháng)的半衰期可能導致一些副作用無(wú)法控制，如細胞因子風(fēng)暴等。因此，在藥物開(kāi)發(fā)中要充分考慮半衰期延長(cháng)的危險與收益的平衡。
延長(cháng)半衰期的改造主要改變Fc與FcRn的相互作用。FcRn能夠使被內化的IgG返回循環(huán)細胞表面并重新進(jìn)入血液循環(huán)。這個(gè)過(guò)程中，FcRn以一種依賴(lài)于pH值的方式結合Fc的CH2-CH3界面。一旦FcRn：IgG復合物循環(huán)到細胞外環(huán)境，中性pH值允許IgG重新釋放到血液中，從而使得抗體得到保護不被清除。
M252Y/S254T/T256E的突變在細胞內酸性環(huán)境中使Fc與FcRn的結合能力提高了11倍，但幾乎沒(méi)有影響兩者在細胞外中性環(huán)境中的結合。在猴子體內實(shí)驗中M252Y/S254T/T256E突變抗體的半衰期延長(cháng)了4倍。但是，其在延長(cháng)半衰期的同時(shí)也降低了ADCC效應。一些其它的氨基酸突變，如M428L/N434S，T250Q/M428L，H433K/N434F等都是通過(guò)增強Fc與FcRn在細胞內酸性環(huán)境中的結合，而幾乎不改變兩者在細胞外的結合，從而達到增加半衰期的目的。
下表總結了與FcRn增強結合延長(cháng)半衰期相關(guān)的一些Fc突變。
結語(yǔ)
目前，基于Fc與相應FC受體的結構，已經(jīng)有多種技術(shù)如氨基酸突變和糖基化工程等可以用于改變抗體的效應功能。Fc工程化改造可以并且已經(jīng)為患者提供了臨床益處和價(jià)值，一些關(guān)鍵Fc修飾（如"LALA"，"LS"，"YTE"及其衍生物）得到廣泛使用。但同時(shí)，這些突變也帶來(lái)了一系列復雜的潛在安全風(fēng)險的考量因素。我們需要深入了解這些FC改造背后的功能和生物學(xué)，在它們提供的優(yōu)勢和帶來(lái)的風(fēng)險之間保持平衡。毫無(wú)疑問(wèn)，新的突變將繼續推動(dòng)進(jìn)入臨床，從而不斷改進(jìn)藥物發(fā)現。
參考資料：
1.Impact of antibody Fc engineering on translational pharmacology, and safety: insights from industry case studies. MAbs.2025 Dec;17(1):2505092
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權所有（保留一切權利）
滬ICP備05034851號-57
