免疫檢查點抑制劑（ICI）治療已經徹底改變了某些癌癥的治療方法。然而，第一代療法（例如抗PD-1和抗CTLA-4）僅在較小的患者群體中有效，效果不盡人意，這不斷激發了科學家進一步去開發抗腫瘤免疫新方法。
目前大部分ICI靶向的是細胞上的蛋白質檢查點，但最近細胞表面糖基化已引起人們對免疫抑制作用的關注。癌細胞中細胞表面糖基化的改變普遍存在，唾液酸殘基（我們體內九種基本單糖結構單元之一）的上調在癌癥中尤為突出。類似于PD-1如何通過識別其配體PD-L1來抑制免疫反應，后者的阻斷重塑了癌癥治療的前景，唾液酸殘基充當了免疫抑制性唾液酸結合免疫球蛋白型凝集素（Siglecs）的配體。Siglec-唾液酸相互作用被認為是免疫細胞“自我”識別的一種形式，最近已成為糖免疫檢查點。因此，癌癥的過度唾液酸化可能是抑制抗腫瘤免疫力的關鍵機制。
PD-1和Siglecs受體
鑒于此，斯坦福大學Carolyn R. Bertozzi等人開發出一種在體內破壞Siglec-唾液酸相互作用的方法，可以作為一種靶向的自我毀滅手段。成果以題為“Targeted glycan degradation potentiates the anticancer immuneresponse in vivo”發表于Nature Chemical Biology上。
之前直接用唾液酸酶
細胞表面糖基化的異質性和多個Siglecs的潛在參與是進行阻斷Siglec-唾液酸相互作用的一個挑戰。在之前工作中，Xiao等人的研究（PNAS 113,10304–10309 (2016)）表明，曲妥珠單抗（一種用于治療乳腺癌的抗體）與唾液酸酶化學連接，可以在體外使HER2+癌細胞脫去唾液酸，從而導致Siglec配體的去除并增加癌細胞的自然殺傷（NK）細胞殺傷力。
PNAS 113, 10304–10309(2016)
克服兩個挑戰
Carolyn R. Bertozzi等人在本文中需要克服兩個挑戰，才能在體內實現轉化此概念。
1）第一個挑戰是，先前使用的唾液酸酶的方法不太理想，它既不能使細胞去唾液酸，也無法被抗體靶向，這可能是由于其低Km值和凝集素結構域。通過對其他幾種細菌唾液酸酶的篩選，作者從鼠傷寒沙門氏菌中找到了一個合適的候選酶，它具有較高的Km值并且缺乏凝集素結構域。
先前報道的T-Sia1和本文使用的T-Sia 2
2）第二個挑戰是抗體和酶之間先前使用的肟鍵的不穩定性。通過使用肼-異-皮克特·斯潘格勒（HIPS）化學方法，他們能夠用碳-碳鍵有效取代肟，從而大大增強了穩定性。
圖|T-Sia2的合成
作者使用這種第二代抗體-酶融合體，即曲妥珠單抗-唾液酸酶偶聯物2，稱為T-Sia 2，在移植了同系HER2+癌細胞的小鼠模型中，作者觀察到腫瘤生長延遲，這與腫瘤上唾液酸減少有關。T-Sia 2對靶向去唾液酸化反應的延遲腫瘤生長與增強的抗腫瘤免疫力有關，其特征是腫瘤浸潤白細胞（TILs）的數量增加。
靶向體內腫瘤脫唾液酸化
為了研究阻斷的Siglec-唾液酸相互作用參與增強的抗腫瘤免疫力，作者考慮了Siglecs在小鼠和人類之間的差異。本文研究清楚地證明，NK細胞上的Siglec-7和Siglec-9可以與癌細胞上的唾液酸配體結合，從而在體外抑制免疫細胞的殺傷力。然而，尚無令人信服的數據出現在小鼠NK細胞上表達Siglecs。在其他免疫細胞類型上，例如在腫瘤浸潤性巨噬細胞，CD8+ T細胞和嗜中性粒細胞中，提出了Siglecs作為糖免疫檢查點的作用。在小鼠中，這些細胞類型共有的Siglec是Siglec-E，其被認為是人Siglec-9的功能性直系同源物。因此，作者在Siglec-E-/-小鼠中重復T-Sia 2治療，發現響應于T-Sia 2治療的延遲腫瘤生長情況失效了。還值得注意的是，Siglec-E-/-小鼠的腫瘤生長本身就比較慢。通過對TIL的分析，在CD11b+骨髓細胞上發現了Siglec-E的表達，并且先前報道了嗜中性粒細胞上的Siglec-E具有抗腫瘤作用。本文的方法能夠破壞體內腫瘤上Siglec-唾液酸的相互作用，從而有針對性地破壞癌癥能夠上調的自相關分子模式。
T-Sia 2療法依賴于功能性Siglec-E
Carolyn R. Bertozzi等人報道的增強的抗腫瘤免疫力類似于先前使用小鼠體內腫瘤內遞送的唾液酸轉移酶抑制劑的觀察結果。相反，大腸癌細胞中全基因消融唾液酸生物合成物導致體內腫瘤生長增強，腫瘤浸潤性CD8 + T細胞數量減少。雖然酶促去唾液酸化永遠不會完全喪失唾液酸，但這些結果表明可能存在最佳程度的去唾液酸化。
阻止Siglec與配體相互作用的另一種策略是抗Siglec抗體。Carolyn R. Bertozzi等人提出的方法的優點是可以消除多個Siglec-配體相互作用。此外，癌癥中的高度唾液酸化可能通過保護腫瘤免受補體沉積和癌細胞固有的機制而以其他方式使腫瘤受益。在這方面，有趣的是，Carolyn R. Bertozzi等人進行的兩個對照（不能與Fcγ受體結合的曲妥珠單抗和帶有唾液酸酶的同種型對照抗體）在體內顯示出部分功效，表明T-Sia 2可能具有多種作用機制。
小結與展望
抗體-藥物偶聯物（ADC）是一類不斷增長的藥物，有趣的是，首批批準的ADC（Mylotarg）是靶向Siglec（CD33）進行癌癥治療。為了產生化學定義和穩定的ADC用于小分子藥物時都一直具有挑戰性，對于貨物是大蛋白質時，這提出了更大的挑戰。本文提出的模塊化連接策略可以實現在抗體和蛋白質之間產生化學定義和穩定的連接。
盡管如此，仍然存在改進的空間，因為單拷貝的唾液酸酶具有最佳活性，然而分離的結合物是含有0,1和2唾液酸酶的混合物。看看人類神經氨酸酶是否可以被設計成執行相同的功能也是非常有趣的，這將使對抗藥物抗體開發的擔憂降到最低。與傳統的免疫檢查點封鎖相結合，對破壞糖免疫檢查點的這種策略的評估將更加令人興奮。
參考文獻：
1.Gray, M.A., Stanczak, M.A., Mantuano, N.R. et al. Targeted glycan degradationpotentiates the anticancer immune response in vivo. Nat Chem Biol (2020).
https://doi.org/10.1038/s41589-020-0622-x
2.Rodrigues, E., Macauley, M.S. Targeted self-destruction. Nat Chem Biol (2020).
https://doi.org/10.1038/s41589-020-0612-z
