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70+综述带你了解肿瘤中Fcγ受体与免疫调节

生信人 · 公众号 · 生物 · 2024-11-12 07:05

正文

抗体是免疫球蛋白超家族的成员，在结构上由两个结构域组成，分别为负责抗原识别的片段抗原结合(F(ab))结构域，以及片段可结晶(Fc)的能够与Fc受体(FcRs)结合的结构域。FcRs有三种类型，其中I型种包括典型的Fcγ受体(FcγRs)。目前在不同的癌症类型中，FcγRs都被观察到与肿瘤抗原抗体(肿瘤靶向抗体)的功效有关。不过目前FcγRs对免疫检查点或消耗免疫细胞群的免疫调节抗体活性的影响仍不清楚。因此小编今天给大家分享一篇今年1月刚刚发表在Nat Rev Cancer（IF：78.5）杂志上关于癌症中FcγRs调控免疫调节抗体活性的综述。该综述对FcγRs与免疫球蛋白G (IgG)亚类的关联、遗传多态性的影响、这些抗体的作用机制以及临床前和临床测试之间的转化差距进行了全面介绍。长话短说，小编现在就和大家一起揭开FcγRs在肿瘤中的庐山真面目。

癌症中的Fcγ受体和免疫调节抗体

一、FcγRs调控IgG效应功能及其作用机制

1.1、FcγRs可调节IgG的效应功能

文章首先介绍了FcγRs对IgG功能效应的调控。FcγRs作为一个受体家族，可结合单体和免疫复合物(IC) IgG，并可引发抗体功能的激活或抑制(图1)，这些抗体效应功能包括抗体依赖性细胞毒性(ADCC)、抗体依赖性细胞吞噬(ADCP)、抗原呈递以及趋化因子和细胞因子的释放。目前研究发现人类和小鼠中都存在三个结合IC IgG的受体家族为FcγRI (CD64)，FcγRII (CD32)和FcγRIII(CD16)。小鼠也特异的具有FcγRIV(CD16−2)，这些FcγRs中FcγRI 、FcγRIII和FcγRIV是激活受体，而FcγRII是抑制受体。人类FcγR系统比小鼠更复杂，包括hFcγRI (FCGR1A、FCGR1B和FCGR1C)、hFcγRII (FCGR2A、FCGR2B和FCGR2C)和hFcγRIII (FCGR3A和FCGR3B)受体基因家族，其中FCGR1B和FCGR1C不编码功能蛋白，FCGR2C是一个假基因。通常人类表达FcγRI、FcγRIIa(也称为CD32a)、FcγRIIb(也称为CD32b)、FcγRIIIa(也称为CD16a)和FcγRIIIb(也称为CD16b)，其中FcγRIIIb和FcγRIIb是抑制的，其他都是激活的。

图1 人Fcγ受体的表达模式及其对治疗性IgG1、IgG2和IgG4的亲和力

1.2、FcγRs亲和性与免疫环境

文章接着介绍了FcγRs亲和性对免疫环境的影响。FcγRs根据结合单体或IC IgG的能力被分为高亲和力和低亲和力FcγRs(图1)，其中亲和力在107 M-1以上的FcγRs为高亲和力，其可以结合单体和IC IgG，而亲和力低于107 M-1的FcγRs为低亲和力，只能结合IC IgG。人类hFcγRI为高亲和力，其余是低亲和力。小鼠则具有两种高亲和力的FcγRs,分别为mFcγRI和mFcγRIV。高亲和力FcγRs在体内被单体IgG饱和无法发挥效应功能。相比之下，低亲和力的FcγRs在生理条件下不受配体的影响，可以结合循环IC IgG介导信号传导。在体内，这些受体的活性受到多种变量的影响，如抗体-抗原比例、免疫复合物的大小和受体的位置。

1.3、FcγRs在血液、组织和肿瘤中的表达

文章接着介绍了FcγRs在血液、组织和肿瘤中的表达。研究已经发现FcγRs在人外周血免疫细胞中广泛存在，其中hFcγRI在单核细胞和树突状细胞表达，在活化的中性粒细胞表达上调；hFcγRIIa在所有髓细胞和血小板上表达，而hFcγRIIb在B细胞、单核细胞和树突状细胞亚群上表达；hFcγRIIIa在NK细胞和单核细胞上表达，而hFcγRIIIb的表达仅限于中性粒细胞和嗜碱性粒细胞。最近也有研究量化了人类和小鼠血液白细胞中每种FcγRs的分子数量(图1)。研究也发现FcγRs也在骨髓(BM)、脾脏、肝脏和肺部一些组织常驻巨噬细胞(TRM)中表达(图1)。此外，肿瘤内FcγRs表达也被发现在免疫细胞群之间存在高度异质性。研究也使用公开的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据来评估不FcγRs在免疫细胞群中的表达，通过分析非小细胞肺癌(NSCLC)、肾细胞癌(RCC)和结直肠癌(CRC)数据集(图2)，观察到这些肿瘤中FCGR1A和FCGR2A仅在髓系细胞中表达，而FCGR3A在单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞中表达。

图2 非小细胞肺癌、肾细胞癌和结直肠癌患者关键免疫亚群中Fcγ受体mRNA的表达

二、FCGR遗传多态性

2.1、拷贝数变异区域

文章接着介绍了FCGR的遗传多态性，首先介绍的是拷贝数变异（CNR）。文章介绍了四种CNR：CNR1包括FCGR2C和FCGR3B；CNR2包括FCGR2A和FCGR2C；CNR3包括FCGR3A和FCGR2C；CNR4包括FCGR2C、FCGR3B和FCGR2B。其中只有CNR1、CNR2和CNR3可能影响基于抗体的治疗反应。CNR4缺失比较罕见，只报道了杂合缺失，这会导致B细胞上FCGR2B的缺失，但不影响疾病及治疗反应。欧洲人、中国人和非洲人在内队列研究也发现CNR1的扩增和纯合或杂合缺失最为普遍，其次是CNR2和CNR3。

2.2、单核苷酸多态性

文章接着介绍了FCGR的单核苷酸多态（SNP）。FCGR1、FCGR2和FCGR3中SNP的氨基酸位置命名导致不同研究在命名每个SNP时存在不一致性。这篇文章使用了人类基因组变异学会提出的基于全蛋白的氨基酸位置。目前高亲和力的FCGR1A中已经发现了5个SNP，其中三个位于细胞外(V39I)、跨膜(I301M)和细胞内(I338T)结构域，两个产生停止密码子(R92*和Q224*)，这些SNP的频率在总体人群中不到0.5%，而且迄今为止它们还没有与人类疾病联系起来。FcγRI SNP不影响与单体IgG的结合，但已发现可减少与IC hIgG1 (V39I)的结合，并影响受体的信号传导能力。作者基于FcγRs家族的复杂性，认为需要结合SNP状态来提高对FcγRs生理和治疗相关性的理解。

三、FcγRs与免疫调节抗体

3.1、抗体工程

文章接着介绍了FcγRs与免疫调节抗体的关联，首先介绍的是抗体工程。抗体工程是调节FcγRs结合的有力工具，能够影响治疗性抗体的活性、半衰期和产生。目前，广泛应用的是Fc的点突变和N297糖基化位点修饰，其能够改变IgG与补体、FcRn和FcγRs的结合，并影响它们的作用机制。除此之外，许多突变及其组合也已经在临床阶段对抗体的产生进行了评估。例如德瓦鲁单抗是美国食品和药物管理局(FDA)批准的一种PDL1抗体，含有3个显著降低FcγR结合的点突变(表1)。然而这些药物和其他药物能否成功应用于临床还有待观察。

表1 已批准、正在审查或处于临床试验后期的单特异性抗体

3.2、靶向抑制性免疫调节受体

文章接着对靶向抑制性免疫调节受体进行了介绍，其中主要包括以下几种：

1）CTLA4：CTLA4在抗原呈递细胞(APCs)上与CD80和CD86结合，能够作为T细胞激活的负调节因子，与CD28竞争。研究观察到在活化的效应T(Teff)细胞上阻断CTLA4的抗体，能够导致CD28与CD80和CD86相互作用，从而触发抗肿瘤免疫(图3a)。FDA已经批准了两种CTLA4抗体(表1)，它们能够阻断CTLA4与CD80和CD86结合。研究也观察到这些抗体亚类可能与TME内的FcγRs相互作用，进而影响其活性(图3a)。

2）PD1：PD1是一种抑制受体，在T细胞受体(TCR)参与下上调，并在肿瘤反应性Teff细胞表面高表达。此外，PD1的配体PDL1也在肿瘤和APCs上表达，其与PD1结合会抑制T细胞活化(图3b)。FDA已经批准了几种针对PD1的抗体，这些抗体使用带有S228P突变的hIgG4亚类来阻断PDL1与PDL1的相互作用(表1，图3b)。一些研究也发现FcγRs与抗PD1 hIgG4结合会产生负面影响，体内FcγRs和PD1抗体之间的相互作用也会导致PD1hi T细胞耗竭。

3）PDL1：PDL1是PD1的主要配体，PDL1 - PD1轴是中枢和外周免疫耐受的主要控制者。在TME内，PDL1可以在肿瘤细胞、髓系和活化的Teff细胞表达。PDL1抗体的活性是取决于肿瘤细胞上PDL1的表达还是取决于免疫细胞上PDL1的表达，仍然是一个热点研究问题。研究已经发现消除PDL1+细胞有利于控制的肿瘤，并可能抑制髓系细胞(图3c)。不过由于Teff细胞和APCs也在TME中表达PDL1，耗尽这些细胞群会导致抗肿瘤活性降低。

4）LAG3 和 TIGIT：淋巴细胞活化基因3 (LAG3)和具有免疫球蛋白和ITIM结构域的T细胞免疫受体(TIGIT)是Teff细胞上存在的共抑制受体，与T细胞衰竭和肿瘤杀伤活性降低有关，但也在肿瘤浸润性Treg细胞上表达。利用小鼠肿瘤模型的研究已经发现LAG3和TIGIT 抗体作为单一药物缺乏效力，但与PD1或PDL1抗体具有协同作用。在小鼠模型中，使用耗竭亚类(mIgG2a)的TIGIT抗体显示Treg细胞耗竭在某些情况下发生。FDA最近批准了LAG3抗体与抗PD1 联合用于晚期黑色素瘤的治疗。然而，目前还没有研究系统地评估FcγRs结合对该抗体的影响。

图3 单克隆抗体在肿瘤中针对T细胞免疫检查点的作用机制

3.3、靶向激活免疫调节受体

文章最后对靶向激活免疫调节受体进行了介绍，主要包括以下几种：

1）CD28：CD28在几乎所有人外周血CD4+ Teff细胞和大约一半的CD8+ T细胞中表达。CD28通过肽-主要组织相容性复合体(MHC)连接TCR后激活T细胞，对于增殖和存活至关重要。在小鼠中，CD28超激活抗体能够促进Treg细胞的扩增，且不影响Teff细胞，这对自身免疫和B细胞慢性淋巴细胞性白血病的治疗都有益。

2）ICOS：ICOS在结构和功能上与CD28相关，是一种共刺激受体，其在T细胞激活后被诱导表达(图4a)。在肿瘤中，ICOS主要在Treg细胞上表达，在Teff细胞上表达的水平较低。ICOS - ICOS配体(ICOSL)相互作用对CTLA4抗体的抗肿瘤活性至关重要。目前几种具有hIgG1或hIgG4骨架的ICOS抗体已经在临床中进行了评估(表1和图4a)。

3）CD40：CD40是一种在APCs上表达的I型膜蛋白，主要存在于活化的CD4+ T细胞中。CD40激活通过树突状细胞增强免疫应答、抗原交叉呈递和生发中心形成(图4b)。临床前研究已经证明，当使用有利于与抑制性FcγR结合的抗体亚类时，CD40抗体用于抗肿瘤免疫是有希望的。这是因为当受体与靶标结合时，它可以支撑和超交联抗CD40 IgG，模拟三聚体CD40L的结合，并向受体细胞传递激活信号。

图4 靶向T细胞共刺激受体ICOS和CD40的单克隆抗体在肿瘤中的作用机制

4）OX40：人CD4+和CD8+ Teff细胞在TCR刺激后短暂表达共刺激受体OX40 (图5a)。在人类肿瘤中，OX40在Treg细胞上最高表达，在CD4+ Teff细胞上也高表达，在CD8+ Teff细胞上则表达很少。几项小鼠研究已经证实了使用靶向OX40的激活抗体能够促进抗肿瘤免疫。此外，耗竭型(mIgG2a)和非耗竭型(mIgG1)抗体亚类都显示出显著的生存益处，这表明OX40+ Treg细胞的耗竭和受体激动作用对其作用机制很重要。

5）4-1BB：4-1BB在活化和记忆CD4+和CD8+ Teff细胞上表达，它通过4-1BB配体(4-1BBL)的连接驱动这些细胞的活化和增殖(图5b)。在小鼠中，4-1BB抗体可以激活CD8+ T细胞和NK细胞，促进肿瘤排斥。此外，4-1BB是FOXP3的下游靶点，在静止Treg细胞中高表达，在活化的Treg细胞中进一步上调。在小鼠中，只有具有mIgG2a亚类的4-1BB抗体才能驱动Treg细胞的消耗并伴随肿瘤的减少。与野生型mIgG2a相比，抗4- 1BB mIgG2a能够导致Treg细胞消耗和Teff细胞激活，从而更好地控制肿瘤。临床已经评估了两种4-1BB抗体(表1)，与ICOS和OX40类似，这些抗体在临床试验中表现出应答。

图5 靶向T细胞共刺激受体OX40和4-1BB的单克隆抗体在肿瘤中的作用机制

到这里，这篇文章的主要内容就介绍完了。总结一下，文章介绍了FcγRs对免疫调节抗体活性的影响，以及将FcγRs相关临床前模型结果转化到临床应用所要面对的挑战。此外，研究也介绍了人类FcγRs的遗传变异对治疗性抗体活性的影响，以及利用抗体工程基于FcγRs开发癌症免疫治疗的方法。FcγRs在癌症治疗中具有广泛应用前景，也是目前肿瘤免疫治疗研究的热点，感兴趣的小伙伴不要错过呀。

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