增强NK细胞ADCC的重要蛋白—CD16a-技术前沿-资讯-生物在线

增强NK细胞ADCC的重要蛋白—CD16a

作者:北京同立海源生物科技有限公司 2023-06-01T17:19 (访问量:6760)

CD16蛋白主要分为两种亚型——a和b(Figure 1)。CD16b或FcγRIIIB主要表达于中性粒细胞上,并介导颗粒蛋白的胞吐作用。b亚型通过糖基磷脂酰肌醇锚点连接到质膜的外层,其本身不能诱导细胞信号传导。CD16a或FcγRIIIA主要存在于巨噬细胞、单核细胞和NK细胞,a亚型是一种具有独特胞质结构域的跨膜分子。在功能上,CD16a是主要的细胞毒性受体,可识别并结合肿瘤相关抗原结合IgG的Fc段,生成细胞因子或者产生抗体依赖的细胞毒作用,也介导表达CD16a的细胞成熟和激活;另外可以调节自分泌和旁分泌免疫,影响抗原的呈递和炎症过程,包括细胞因子的释放和趋化细胞的迁移。


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Figure 1[1]:人白细胞亚群中Fcγ受体(FcγRs)的表达种类。+表示构成性表达;−表示无表达;+/−表示无表达或低表达;*表示诱导表达;*/−表示低表达或诱导表达;#表示表达取决于FCGR2C等位基因状态。经典单核细胞被定义为CD14highCD16,非经典单核细胞被定义为CD14 dimCD16 ++


CD16a的表达对NK细胞毒性作用影响很大,我们都知道NK细胞的细胞毒性是由抑制性或激活性受体共同调节的。当NK细胞与潜在的靶细胞相互作用时,它们通过这些受体接收激活和抑制信号。如果平衡有利于抑制,目标细胞将存活;如果没有,细胞将被杀死。值得注意的是,一些抑制信号非常强,需要大量的激活受体的参与才能被克服,而CD16a则可能提供了最强的信号,并可以拮抗抑制信号,这也使CD16a成为NK细胞治疗发展的主要临床焦点之一。Loïs Coënon和Martin Villalba阐述了基于CD16a促进NK细胞ADCC的几种策略[2],下面简单作出介绍。



1
ADAM17


表达在NK细胞表面的ADAM17可以通过切断位于CD16a上Ala195和Val196之间连接,进而增加CD16a的脱落。因此,从理论上讲改善NK细胞ADCC作用的一种策略是通过减少ADAM17进而升高CD16a的表达。不论在体外或体内,通过CRISPR/Cas9技术敲除ADAM17的NK细胞(PBMC来源)能分泌更多的IFN-γ,体现更好的ADCC活性。有研究发现,在抗体的共刺激下,通过阻断健康供体的NK细胞中ADAM17的活性会增加IFN-γ的分泌。也有研究发现,ADAM17表达缺失患者的NK细胞确实在细胞因子分泌方面表现出了缺陷。但与2个健康供体相比,激活CD16a促进IFN-γ分泌以及ADCC的效率却是相似的。然而,被化学物质阻断的ADAM17已被证实会降低NK细胞的存活以及CD16介导的连续杀伤,主要因为NK细胞无法脱离靶细胞,阻止NK细胞与其他靶细胞的结合。目前虽然ADAM17的作用机制还不完全清楚,但ADAM17可以作为增加NK细胞杀伤性的一个重要靶点,也是值得研究的。



2
单克隆抗体


单克隆抗体药物研发一直是癌症领域研究的重要方向,科学家发现通过IgGs氨基酸序列的改变可以增加Fc对CD16a的亲和力进而促进NK细胞的ADCC。针对IgG的Fc段进行改造可以增加NK细胞的杀伤作用。例如,GASDALIE的Fc部位对四个氨基酸进行了调整——G236A/S239D/A330L/ I332E,该突变显示出对CD16a的亲和力显著增加。CH2段N297相连的Fc-N-聚糖链在IgGs与CD16a的相互作用中也起着关键作用。因此,经过IgG Fc-N-聚糖链的糖基化是可以提高IgG与CD16a的亲和力的。


除了改变单克隆抗体的氨基酸序列或者糖基化之外,单克隆抗体的形式也是一个重要的研究方向。例如,双特异性的T细胞 engager,可以由两条单链single chain Fv组成,靶向CD16a的scFv与靶向肿瘤抗原的scFv。当然也有三特异性的T细胞 engager,例如,除了针对CD16a的scFv外,再增加2条靶向肿瘤抗原的scFv。综上所述,单克隆抗体通过序列、糖基化以及形式的改变都能够成为增加NK细胞ADCC的策略之一。



3
CD16a—engineered的NK细胞


研究人员已经开发了基因工程NK细胞,例如,基因工程编辑过的NK细胞可以表达一种高亲和力、抗脱落的CD16a变体—hnCD16(携带一个胞外结构域的点突变)。但表达hnCD16的NK细胞产物可能具有受损的连续杀伤功能,从而阻碍NK细胞的溶细胞能力。Figure 2展示了ClinicalTrials.gov截至2021年12月报道的完成临床试验注册的53个临床试验中的31临床试验都和CD16a相关[3]。这也显示了以CD16a为中心的基因工程的重要性。


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Figure 2:ClinicalTrials.gov截至2021年12月报道的完成临床试验注册的53个临床试验中不同策略的比例图(左图)。由单克隆抗体(针对不同肿瘤相关抗原)与CD16-engineered的NK细胞结合使用的比例图(右图)。


小结:综上所述,CD16a对NK细胞的作用机制值得我们继续挖掘探索,相信随着技术的进步以及新的发现以CD16a为中心促进NK细胞ADCC的策略一定会在免疫疗法领域获得新的突破。




北京同立海源生物十余年专注细胞和基因治疗(CGT)领域上游GMP级核心原料试剂研发生产,拥有哺乳动物细胞表达蛋白质工程平台,公司生产的GMP级抗人CD16单克隆抗体(货号:GMP-TL201)是通过真核CHO细胞稳转表达生产的人源化抗体,具有天然活性和功能,支持细胞药物开发及生产。


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