于德玲，黃長(zhǎng)江，王名雪

(煙臺(tái)邁百瑞國(guó)際生物醫(yī)藥有限公司, 山東 煙臺(tái) 264006)

利用治療性單克隆抗體進(jìn)行靶向治療已經(jīng)成為對(duì)抗癌癥、病毒感染以及免疫性疾病的一種有效的手段。該治療性單克隆抗體可以通過(guò)直接或者間接的機(jī)制對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)死亡。直接機(jī)制包括阻斷生長(zhǎng)因子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、直接跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及同放射性同位素或者化藥[1,2]一樣作為有毒有效的靶向載體；間接機(jī)制需要與宿主免疫系統(tǒng)的成分結(jié)合，包括補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（complement- dependent cytotoxicity，CDC）、抗體依賴(lài)性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬作用（antibody-dependent cell-mediated phagocytosis，ADCP）和抗體依賴(lài)細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）等。直接機(jī)制主要依賴(lài)于抗體結(jié)合片段（antibody binding fragment，F(xiàn)ab），F(xiàn)ab 能夠特異性的識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的相關(guān)抗原（tumor-associated antigen，TAA），來(lái)調(diào)控與該抗原相關(guān)的信號(hào)通路；間接機(jī)制主要依賴(lài)可結(jié)晶區(qū)域（Fc），F(xiàn)c 可以結(jié)合表達(dá)在免疫細(xì)胞表面的Fc 伽馬受體（FcγR），從而發(fā)揮一系列的生物學(xué)功能來(lái)提高治療型單抗的功效。有些靠直接機(jī)制發(fā)揮作用的抗體，可能并不需要Fc 區(qū)介導(dǎo)的CDC、ADCP 和ADCC 作用；而靠間接機(jī)制發(fā)揮作用的抗體，反而希望將其Fc 區(qū)介導(dǎo)的CDC、ADCP 和ADCC 作用發(fā)揮到最大。因此，為了提高治療性單克隆抗體的治療效果，研究其結(jié)構(gòu)與功能，并針對(duì)抗體Fc 區(qū)域的工程改造成為當(dāng)今抗體工程研發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。

1 IgG 抗體結(jié)構(gòu)

免疫球蛋白G （IgG）是人血清中最豐富的蛋白質(zhì)之一，約占血漿蛋白的10%～20%。IgG 也是5類(lèi)免疫球蛋白（IgM、IgD、IgG、IgA 和IgE）中主要的一類(lèi)，分為4 種亞型。人體中的IgG 抗體亞型于20 世紀(jì)60 年代被發(fā)現(xiàn)，以發(fā)現(xiàn)的時(shí)間順序命名為IgG1、IgG2、IgG3 和IgG4[3]。盡管二硫鍵的位置和數(shù)目不同，但4 種亞型抗體的空間結(jié)構(gòu)很相似，均是由4 條多肽鏈通過(guò)鏈間二硫鍵連接，其中兩條是相同的50kDa γ 重鏈，兩條是相同的25kDa κ 或λ 類(lèi)型的輕鏈。每條重鏈由氨基（N）末端的可變區(qū)（VH）和恒定區(qū)（CH1、CH2 和CH3）組成，其中CH1 與CH2 之間還有一段鉸鏈區(qū)。同樣，輕鏈?zhǔn)怯蒒 末端的可變區(qū)（VL）和恒定區(qū)（CL）構(gòu)成。輕鏈與重鏈的VH 和CH1 區(qū)共同構(gòu)成了可與特異性抗原結(jié)合的Fab 區(qū)域，而重鏈的鉸鏈區(qū)及鉸鏈區(qū)連接的CH2 和CH3 區(qū)共同構(gòu)成Fc 區(qū)域。IgG 抗體各亞型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 IgG 抗體結(jié)構(gòu)示意圖[3]Fig. 1 Schematic diagram of IgG antibody structure

2 IgG 抗體Fc 區(qū)域的作用機(jī)理

在人類(lèi)中，該蛋白質(zhì)家族包括FcγRI（CD64），又細(xì)分為同種型FcγRIa、FcγRIb、和FcγRIc；FcγRII（CD32）分為同種型FcγRIIa（包括同種異型H131和R131）、FcγRIIb（包括FcγRIIb-1 和FcγRIIb-2）和FcγRIIc，F(xiàn)cγRIII（CD16）分為同種型FcγRIIIa（包括同種異型V158 和F158）和FcγRIIIb（包括同種異型FcγRIIIb-NA1 和FcγRIIIb-NA2）[5]。這些受體具有典型的胞外域、跨膜區(qū)和胞內(nèi)域，其中胞外域介導(dǎo)與Fc 的結(jié)合，胞內(nèi)域可能介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的一些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些受體表達(dá)于多種免疫細(xì)胞中，包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、血小板、B 細(xì)胞、大顆粒淋巴細(xì)胞、朗格漢斯（Langerhans）細(xì)胞、天然殺傷（NK）細(xì)胞等，從而介導(dǎo)免疫系統(tǒng)中各種免疫細(xì)胞之間進(jìn)行通訊。

Fc/FcγR 復(fù)合體的形成可以有效地募集相應(yīng)的效應(yīng)細(xì)胞，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及后續(xù)一系列重要的免疫反應(yīng)，諸如炎癥介質(zhì)的釋放、B 細(xì)胞活化、胞吞作用、吞噬作用和細(xì)胞毒性攻擊等。抗體破壞靶細(xì)胞的潛在機(jī)制是通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞毒性和吞噬細(xì)胞的效應(yīng)器功能實(shí)現(xiàn)的。其中表達(dá)FcγR 的免疫性細(xì)胞通過(guò)識(shí)別靶細(xì)胞上結(jié)合的抗體被募集到靶細(xì)胞表面，隨后釋放細(xì)胞毒素引起靶細(xì)胞裂解，這種反應(yīng)稱(chēng)為ADCC。同理，引起靶細(xì)胞的吞噬作用的反應(yīng)稱(chēng)為ADCP[6]。所有FcγR 結(jié)合Fc 上的相同區(qū)域，位于CH2 結(jié)構(gòu)域N 末端和前面的鉸鏈。此外，抗體Fc 與血清補(bǔ)體分子（C1q）結(jié)合，啟動(dòng)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)蛋白的組裝，形成膜攻擊復(fù)合體來(lái)清除靶細(xì)胞。此過(guò)程稱(chēng)為CDC。

Fc 區(qū)域?qū)gG 抗體的體內(nèi)循環(huán)半衰期也至關(guān)重要。血清IgG 的半衰期較長(zhǎng)，這是由于Fc 與新生兒受體（FcRn）之間存在pH 依賴(lài)的相互作用和循環(huán)機(jī)制。FcRn 主要在內(nèi)涵體中表達(dá)，能夠通過(guò)胞飲作用內(nèi)化IgG。IgG 的CH2-CH3 結(jié)構(gòu)域中保守的組氨酸殘基在酸性?xún)?nèi)涵體pH（6.0～6.5）下質(zhì)子化，驅(qū)動(dòng)pH依賴(lài)性結(jié)合FcRn 的α-鏈，隨后在生理pH（7.4）下將IgG 再循環(huán)并釋放到血液中，從而避免抗體在溶酶體中被降解。最新研究表明，來(lái)自人類(lèi)巨細(xì)胞病毒的US11 蛋白可抑制FcRn 的組裝，從而抑制Fc與FcRn 結(jié)合，結(jié)果病毒導(dǎo)致腸或胎盤(pán)上皮細(xì)胞的IgG 轉(zhuǎn)運(yùn)減少，并且增加血管內(nèi)皮細(xì)胞中IgG 抗體的降解。這也是學(xué)術(shù)界第一次發(fā)現(xiàn)一種病原體，可以采用這種機(jī)制來(lái)破壞FcRn 受體功能，并降低抗體抵抗病源微生物感染的能力，這為自身抗體的過(guò)度生產(chǎn)而產(chǎn)生的自身免疫疾病提供了一種治療的新方向[7]。

Fc 區(qū)域與FcRn 上的關(guān)鍵接觸位置包括L251、M252Y（Fc 突變之一）、I253、L309、H310、L314、Q311 和N434，研究證實(shí)H310 的強(qiáng)氫鍵是pH 依賴(lài)性結(jié)合的關(guān)鍵，該氨基酸突變?yōu)槿魏纹渌被幔ú话ò腚装彼幔﹦t在pH6.0 下不能檢測(cè)到與FcRn 的結(jié)合[8]。FcRn 介導(dǎo)的抗體再循環(huán)機(jī)制與治療性抗體藥代動(dòng)力學(xué)（PK）息息相關(guān)，是研究者比較關(guān)注的問(wèn)題。

3 IgG 抗體亞型及Fc 區(qū)功能差異

IgG 各亞型之間結(jié)構(gòu)相似，但I(xiàn)gG1 與IgG2、IgG3、IgG4 恒定區(qū)的氨基酸序列在許多位置存在多態(tài)性，如圖2 中紅色字體標(biāo)記。而且它們與Fc 受體的親和力各不相同，IgG1 同IgG3 與Fc 受體的結(jié)合親和力要高于IgG2 和IgG4，因此功能上也有差異。IgG1 和IgG3 具有更強(qiáng)的ADCC、ADCP 和CDC 作用，而IgG2 與IgG4 的ADCC、ADCP 和CDC 作用相對(duì)較弱。

3.1 IgG1

IgG1 在血漿中的含量最多，也是重組抗體藥物應(yīng)用最多的亞型。通?？扇苄钥乖澳さ鞍滓l(fā)的抗原抗體反應(yīng)，首先誘導(dǎo)產(chǎn)生的是IgG1，一般伴隨著少量的其他亞型，通常是IgG3 和IgG4[9]。由于IgG1 含量最多，因此IgG1 的缺乏主要出現(xiàn)在原發(fā)性或繼發(fā)性抗體的缺乏之時(shí)，這通常也會(huì)導(dǎo)致總的IgG 缺乏。IgG1 伴隨著其他亞型的缺陷有時(shí)與復(fù)發(fā)性感染相關(guān)[10]。IgG1 能夠結(jié)合各種Fc 受體，從而引發(fā)ADCC、ADCP 以及CDC 效應(yīng)。靶向PD-L1 結(jié)合的類(lèi)似抗體Avelumab（Bavencio）就是保留了Fc端ADCC 和ADCP 作用的IgG1 亞型單抗，這樣一方面可以靶向PD-L1 阻斷PD-1 和PD-L1 的相互作用，另一方面還可借助ADCC 和ADCP 作用對(duì)腫瘤細(xì)胞“補(bǔ)刀”。

6)當(dāng)層結(jié)穩(wěn)定度強(qiáng)出現(xiàn)急流和轉(zhuǎn)子時(shí),因急流兩側(cè)風(fēng)的垂直切變很大,導(dǎo)致該處可能出現(xiàn)飛機(jī)顛簸現(xiàn)象,該現(xiàn)象通常出現(xiàn)在大氣高層和中層;此兩處分別接近噴氣和螺旋槳飛機(jī)的巡航高度,故在航空飛行保障中對(duì)此必須加以重視。

3.2 IgG2

細(xì)菌感染引發(fā)的抗原抗體反應(yīng)多引發(fā)誘導(dǎo)產(chǎn)生IgG2，某些細(xì)菌感染幾率的增加多與IgG2 的缺乏有關(guān)，這說(shuō)明IgG2 在這些病原體的防御中發(fā)揮作用。IgG2 的鉸鏈區(qū)比較短且不靈活，且其與FcγRs的親和力最弱，但是IgG2 能夠通過(guò)與FcγRIIa 的結(jié)合引發(fā)單核細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC 與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP[11]。此外，IgG2 的鉸鏈區(qū)上游存在額外的Cys殘基，因此會(huì)形成二硫鍵異構(gòu)體影響IgG2 分子的空間構(gòu)象與功能，IgG2 分子的鉸鏈區(qū)對(duì)于蛋白酶切割是穩(wěn)定的。對(duì)于一些純拮抗作用的抗體來(lái)說(shuō)，并不需要FcγRs 帶來(lái)的作用，因此Fc 作用弱的IgG2 被選擇用來(lái)作為骨架，如已上市的以IgG2 為骨架的單抗有Tositumomab(Bexxar)、Panitumumab(Vectibix)、

Denosumab(Prolia)、Evolocumab(Repatha)。

3.3 IgG3

IgG3 由于其半衰期比較短并且鉸鏈區(qū)域易水解，限制了其在藥物中應(yīng)用。但是，也有研究表明，較長(zhǎng)的鉸鏈區(qū)在做融合蛋白時(shí)會(huì)增大抗體Fab 的伸展柔性[12]。由圖2 也可以看出，IgG3 的鉸鏈區(qū)比其他亞型的要長(zhǎng)。其核心鉸鏈區(qū)有11 對(duì)二硫鍵，因此對(duì)于蛋白酶切割不穩(wěn)定。IgG3 與Fc 受體的結(jié)合能力最強(qiáng)，能夠引發(fā)ADCC、ADCP 和CDC，且CDC效應(yīng)比IgG1 更強(qiáng)。因此有研究將IgG3 的Fc 區(qū)域與IgG1 的CH1 和鉸鏈通過(guò)基因重組構(gòu)建完整抗體結(jié)構(gòu)，顯示出明顯的CDC 效應(yīng)增強(qiáng)，超過(guò)野生型水平。但proteinA 結(jié)合位點(diǎn)會(huì)消失，將IgG3 的CH3末端與IgG1 的替換即可恢復(fù)該特性[13]。

3.4 IgG4

IgG4 分子的鉸鏈區(qū)較短，且其與FcγRI 之外的FcγRs 結(jié)合較弱。IgG4 分子不能引起CDC 和NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC，但是能引起巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP。在體內(nèi)，IgG4 分子會(huì)經(jīng)歷Fab-arm 交換的過(guò)程，從而形成半分子以及雙特異的功能單價(jià)的抗體。S228P 能夠穩(wěn)定IgG4 分子，阻止半分子的形成[14]。另一方面，已發(fā)現(xiàn)天然IgG4 在壓力條件下（諸如在酸性緩沖液中或在溫度升高時(shí)）不太穩(wěn)定[15]。但是同樣作為PD-1/PD-L1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑，IgG4 亞型的納武單抗和派姆單抗要比IgG1 亞型的阿特珠單抗、Imfinzi 和Bavencio 在臨床上更有效。這可能與IgG4 亞型獨(dú)特的特性有關(guān)，其與多數(shù)FcγR 受體具有較弱的親和力，并且缺乏激活補(bǔ)體的能力，被稱(chēng)作典型的“阻斷性抗體”，呈現(xiàn)相對(duì)的非炎癥特性，更適合用于治療性單抗生產(chǎn)。

圖2 IgG 抗體4 種亞型恒定區(qū)基因序列對(duì)比[16]。紅色字體指IgG1-4 氨基酸序列之間的不同，其中N297 糖基化位點(diǎn)也用紅色標(biāo)出；氨基酸序列依據(jù)EU 索引編碼；綠色標(biāo)記位點(diǎn)與FcRn 結(jié)合相關(guān)，黃色與FcγR 結(jié)合相關(guān)，藍(lán)色與補(bǔ)體C1q 的結(jié)合相關(guān)Fig. 2 Constant region sequence alignment of 4 subtypes of IgG. The red font is the different site of amino acids between IgG1-4 and the glycosylation site of N297； amino acids are encoded according to EU index, green marker loci were correlated with FcRn； yellow font is associated with FcγR； blue font is correlated with complement C1q

4 Fc 區(qū)域的改造策略

單克隆抗體發(fā)展至今，已有超過(guò)60 多種抗體藥物上市，盡管治療性抗體在臨床和商業(yè)上取得了成功[17]，目前仍有許多類(lèi)型的疾病對(duì)其使用抗體治療方法沒(méi)有臨床效果。除了傳統(tǒng)的單克隆抗體，抗體工程技術(shù)的進(jìn)步加上對(duì)抗體Fc功能更深入的了解，以及高通量篩選系統(tǒng)的建立，均為Fc 工程變體開(kāi)辟了新的途徑。這些Fc 變體具有更高的血清穩(wěn)定性，以及抗原結(jié)合的特性，現(xiàn)在已經(jīng)有多種方法可以開(kāi)發(fā)專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能而定制的Fc 變體。

4.1 糖工程方法

人類(lèi)IgG 有兩個(gè)位于Asn297 的雙觸角聚糖，由N-乙酰氨基葡萄糖和甘露糖組成核心，外圍由巖藻糖，半乳糖，和唾液酸構(gòu)成。在抗體的商業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，糖基化是高度不均勻的，這取決于細(xì)胞系、培養(yǎng)條件以及下游的加工步驟，超過(guò)20 種不同的聚糖變體已在單一IgG 抗體產(chǎn)品中得到鑒定[18]。糖基的存在和組成在很大程度上影響Fc 構(gòu)象、FcγR 結(jié)合和效應(yīng)功能[19]。由于Fc 聚糖對(duì)治療效果的高度相關(guān)性，對(duì)Fc 聚糖的組成進(jìn)行優(yōu)化，可以增強(qiáng)FcγR 的結(jié)合和效應(yīng)功能。

研究表明去除巖藻糖可顯著增強(qiáng)FcγRIIIa 親和力、ADCC 活性[20]。因此研究人員一直努力通過(guò)敲除巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因(Fut8KO)或過(guò)表達(dá)N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶III (GnTIII)構(gòu)建細(xì)胞系，來(lái)生產(chǎn)去除巖藻糖的抗體[21]。唯一商品化的抗G 蛋白偶聯(lián)受體的抗體Mogamulizumab (anti-CCR4: kw-0761)，作為糖工程學(xué)最偉大的成就之一，其含有去巖藻糖的Fc區(qū)域，顯著提高了與NK細(xì)胞表面的FcγRIIIa的結(jié)合能力以及ADCC 效應(yīng)。該商品化抗體已于2012 年在日本批準(zhǔn)用于治療復(fù)發(fā)或難治性患者T 細(xì)胞白血病淋巴瘤 (adult T-cell leukemia/lymphoma，ATLL)。在美國(guó)，正在進(jìn)行二期和三期臨床試驗(yàn)，以驗(yàn)證其有效性和安全性[22]。Obinutuzumab (Gazyva: anti-CD20, GA101)是另一種經(jīng)批準(zhǔn)的用于增強(qiáng)ADCC 的去巖藻糖的抗體。它以一種獨(dú)特的結(jié)合方式靶向CD20，與非糖工程利妥昔單抗相比，它能更好地清除CD20陽(yáng)性白血病細(xì)胞。該藥物于2013 年被美國(guó)FDA 批準(zhǔn)與氯霉素聯(lián)合用于治療難治性慢性淋巴細(xì)胞白血病[23]。

除巖藻糖外，半乳糖和唾液酸，在很大程度上影響IgGs 在人體免疫系統(tǒng)中的免疫作用。例如抗EGFR 抗體上的聚糖可以是四種不同類(lèi)型之一：低半乳糖化、高半乳糖化、單唾液酸化或雙唾液酸化，在這些類(lèi)型中，與低半乳糖化IgGs 相比，高半乳糖化IgGs 具有更高的FcγRIIa 和FcγRIIIa 結(jié)合親和力。Fc 的N-鏈寡糖上末端存在的唾液酸對(duì)人的炎癥狀態(tài)有顯著的影響[24]。唾液酸化增強(qiáng)了Fc 與FcγRIIa的結(jié)合親和力，但對(duì)FcγRIIIa 結(jié)合或ADCC 活性沒(méi)有顯著影響[25]。人IgGs α，2，6-唾液酸化的寡糖被認(rèn)為是最具有代表的人類(lèi)蛋白質(zhì)末端的糖基化，且具有抗炎作用；然而，CHO 細(xì)胞中僅產(chǎn)生α，2，3-唾液酸化抗體而且沒(méi)有顯示出抗炎活性。通過(guò)研究表明可以使用多種糖苷內(nèi)酯酶催化的反應(yīng)，可以將利妥昔單抗的聚糖被成功修飾為末端α，2，6-唾液酸化[26]。

4.2 蛋白工程方法

在過(guò)去的20 年里，隨著生物信息學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬越來(lái)越多的被應(yīng)用到蛋白質(zhì)工程中，從而衍生出半合理化設(shè)計(jì)及合理化設(shè)計(jì)等新的手段。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)工程多引入隨機(jī)突變來(lái)改造目的蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，常用的技術(shù)包括易錯(cuò)PCR（Error-Prone PCR），體外同源重組技術(shù)（DNA Shuffling）等。基于結(jié)構(gòu)信息，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、酵母展示、不對(duì)稱(chēng)工程以及定點(diǎn)突變技術(shù)[27]，已產(chǎn)生許多Fc 變體來(lái)改變與其受體的結(jié)合能力（表1）。

據(jù)報(bào)道，含有雙突變（S239D/I332E）Fc 的抗CD19 抗體以及抗CD40 的抗體對(duì)B 細(xì)胞淋巴瘤和白血病細(xì)胞的細(xì)胞毒性較含有野生型Fc 的對(duì)應(yīng)抗體增強(qiáng)約兩個(gè)數(shù)量級(jí)[28,29]。此外，與野生型抗CD96 的scFv 與Fc 的融合蛋白相比，Xencor 公司開(kāi)發(fā)的抗CD96 的scFv 與Fc 融合蛋白的三突變體（S239D/A330L/I332E），其ADCC 活性顯著提高[30]?；谕瑯拥拈_(kāi)發(fā)方法，有研究者篩選到一個(gè)Fc 突變（G236A），該突變?cè)谝种艶cγRIIb 的基礎(chǔ)上選擇性激活FcγRIIa（兩者具有96%的序列一致性），用于提高由單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP[31]。同時(shí)G236A 與S239D/I332E 聯(lián)合應(yīng)用可以來(lái)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP 以及NK 細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC。而且，Xencor 公司還設(shè)計(jì)了一種作為自身免疫性疾病的潛在治療藥物抗CD19 Fc 突變體（S267E/L328F），它通過(guò)與B 細(xì)胞受體和FcγRIIb共同作用，使其與FcγRIIb 結(jié)合親和力增加430 倍，從而抑制了人B 細(xì)胞的增殖[32]。由于FcγRIIb 和FcγRIIaR131 在結(jié)構(gòu)上是相似的，因此一般Fc 突變體在提高FcγRIIb 的結(jié)合親和力的同時(shí)，也在一定程度上增強(qiáng)了與FcγRIIaR131 亞型的結(jié)合親和力。通過(guò)在238 位將Pro 突變?yōu)锳sp 來(lái)改變CH2 結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象，可以用來(lái)僅提高FcγRIIb 的結(jié)合親和力[33]。這樣選擇性增強(qiáng)FcγRIIb 結(jié)合的Fc 變體，為提高抗體治療的有效性提供了一個(gè)新的工具。

Fc 變體除了用來(lái)提高與其受體的結(jié)合能力，F(xiàn)c與C1q 的結(jié)合也是引發(fā)CDC 反應(yīng)的關(guān)鍵因素，因此已有許多研究用來(lái)提高Fc 與C1q 的結(jié)合親和力，通過(guò)丙氨酸掃描已經(jīng)確定D270、K322、P329 和P331是影響其結(jié)和親和力的關(guān)鍵殘基[34]。Fc 與FcRn 的結(jié)合在很大程度上影響著Fc融合蛋白或者抗體在血漿中的半衰期。通過(guò)蛋白工程突變Fc 區(qū)域來(lái)調(diào)節(jié)與FcRn 的相互作用是改善治療性單抗藥代動(dòng)力學(xué)的一種方法。對(duì)IgG1-N434A 突變體在食蟹猴體內(nèi)研究表明，在pH6 的條件下，其與FcRn 的結(jié)合明顯提高，而在pH7 的條件下無(wú)明顯變化[35]。有多項(xiàng)研究表明，人為進(jìn)行Fc 區(qū)域工程化改造，可以為提高治療性單抗的作用提供一種新的方式。

5 Fc 改造抗體的臨床應(yīng)用及發(fā)展前景

目前，臨床上和已上市的抗體藥物中，有越來(lái)越多實(shí)例通過(guò)糖基化改造和Fc 工程改造來(lái)增加ADCC、ADCP 及CDC 等的作用，并且有直接的證據(jù)證明，通過(guò)提高這些作用能夠使患者臨床受益。Margetuximab 是由MacroGenics 公司開(kāi)發(fā)的靶向Her2 的嵌合抗體。Margetuximab 通過(guò)改造Fc 區(qū)域的F243L/R292P/ Y 300L/L235V/P396L 五個(gè)位點(diǎn)，提高對(duì)FcγRIIIa 的結(jié)合能力（FcγRIIIa-158V 和FcγRIIIa-158F 的結(jié)合能力都提高）并降低對(duì)于FcγRIIa 的結(jié)合能力，以此來(lái)提高ADCC 效應(yīng)。Margetuximab的III 期臨床研究結(jié)果公布，成功的證明了增強(qiáng)ADCC 效應(yīng)確實(shí)可以改善靶向抗體腫瘤治療[46]。由禮來(lái)公司研發(fā)的度拉魯肽是一種胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動(dòng)劑（RA），這是糖尿病藥物中備受矚目的一類(lèi)藥物，其分子構(gòu)成屬于Fc 融合蛋白，由GLP-1、連結(jié)肽及IgG4 Fc 構(gòu)成，其Fc 改造突變位點(diǎn)為S228P、E234A、F235A。對(duì)于IgG4-Fc 的改造，其原理已經(jīng)非常清楚，S228P 可以避免IgG4 的Fab exchange 效應(yīng)，E234A、F235A 則通過(guò)突變降低與FcγR 的結(jié)合，進(jìn)一步去除ADCC 效應(yīng)。該藥物的研發(fā)成功能夠更好地幫助2 型糖尿病患者達(dá)到血糖控制目標(biāo)[47]。有研究通過(guò)噬菌體展示Fc 變體文庫(kù)的篩選鑒定了在pH6.0 下具有增強(qiáng)的與人FcRn的結(jié)合的突變體YTE（M252Y/S254T/T256E）[48]。Motavizumab-YTE 作為一種靶向呼吸道合胞病毒的人源化抗體，通過(guò)Fc 改造設(shè)計(jì)提高FcRn 結(jié)合親和力以提高抗體的半衰期，該抗體已進(jìn)行一期臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示比Motavizumab IgG1 的半衰期增加2到4 倍[49]。百濟(jì)神州研究的Tislelizumab（替雷利珠單抗）是一種靶向于程序性死亡受體1（PD-1）的IgG4 型單克隆抗體，能與T 細(xì)胞表面阻礙免疫激活的重要受體PD-1 結(jié)合，抑制PD-1，并清除癌細(xì)胞激活免疫系統(tǒng)的阻礙因素，從而恢復(fù)T 細(xì)胞的腫瘤殺傷能力。此藥研發(fā)正是通過(guò)Fc 段改造而與目前已獲批的PD-1 抗體存在潛在的區(qū)別。根據(jù)臨床前數(shù)據(jù)，這Fc段的改造可最大限度地減少與其他免疫細(xì)胞潛在的負(fù)面相互作用[50]。

表1 Fc 區(qū)域工程改造實(shí)例Tab. 1 Examples of Fc sequence engineering for a desired function

到目前為止，已經(jīng)報(bào)道了Fc 工程改造在改善治療性單抗或融合蛋白方面所做的一些努力。這些改構(gòu)抗體的治療效果同野生型抗體或融合蛋白相比，已經(jīng)有了顯著的臨床效果，而且被認(rèn)為是有效的治療癌癥、自身免疫性疾病、炎癥和感染最有效的藥物之一。因此，通過(guò)工程改造實(shí)現(xiàn)差異化來(lái)顯示自身優(yōu)勢(shì)以勢(shì)在必行，相信在以后的研發(fā)中，治療性單抗將存在越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)，也將為人類(lèi)疾病的治療提供一種新的手段。

綜上所述，隨著現(xiàn)代醫(yī)藥技術(shù)的快速發(fā)展，人類(lèi)基因功能研究的不斷深入，新的藥物靶標(biāo)會(huì)越來(lái)越多，對(duì)靶標(biāo)的功能和結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)也越來(lái)越完善，抗體藥物也隨著生命科學(xué)的進(jìn)步克服現(xiàn)在面臨的一系列問(wèn)題，從而獲得更大的發(fā)展空間。利用抗體工程研制更有效的治療性抗體的前景非常光明。新型抗體工程技術(shù)的不斷出現(xiàn)，將為抗體改造提供了強(qiáng)有力的技術(shù)平臺(tái)。相信不久的將來(lái)，治療性抗體會(huì)在人類(lèi)疾病的治療中扮演重要的角色。