自1997年利妥昔單抗（一種抗淋巴瘤的單克隆抗體（mAb）藥物獲得批準以來，已開發出針對多種癌癥的 mAb 療法。然而，與靶向小分子藥物一樣，許多 mAb 療法也有有害的副作用，部分原因是靶抗原在健康細胞上表達。將 mAb 的覆蓋范圍擴大到在正常組織上也大量表達的抗原一直具有挑戰性，因此大量研究致力于優化 mAb 的功效和安全性。最近引起關注的一種策略涉及工程條件邏輯門，要求兩個目標靠近同一細胞表面以觸發響應。這一概念已在臨床前使用從頭設計的具有條件結合域的蛋白質、具有合成信號通路的嵌合抗原受體 T 細胞和具有分裂 CD3 結合域的T 細胞接合抗體實現。近日，荷蘭Genmab公司Rob N. de Jong等人描述了一種減少 mAb 交叉反應性的新策略。他們設計了兩種具有不同特異性的 mAb，在表達兩種抗原的細胞表面形成異六聚體。然后這些高度有序的異六聚體通過補體依賴性細胞毒性 (complement-dependent cytotoxicity, CDC) 殺死細胞。由于 CDC 活性要求兩種mAb相互鍵接和結合，因此僅表達其中一種抗原的細胞在很大程度上不受影響。隨著進一步的發展，這種方法對于提高 mAb 療法的安全性和有效性具有相當大的前景。
該工作擴展了先前的研究，其中 mAb Fc 結構域中的特定突變導致細胞表面同型六聚體的形成，通過增加補體復合物 C1的募集來增強 CDC。在隨后的一篇論文中，與形成同型六聚體的成分相比，形成異六聚體的 mAb 組合被證明具有更高的功效。因此，研究人員利用這種方法來創建邏輯門控mAb。他們設計了mAb 構建體，旨在僅在表達兩種 mAb 識別的兩種抗原的細胞上寡聚化和觸發CDC；他們將該技術稱為HexElect。HexElect技術涉及在 Fc-Fc mAb 界面的殘基中引入互補突變，目的是提高 mAb 功效，同時降低對僅表達一種抗原的細胞的毒性。圖|設計用作布爾邏輯與門的 Fc 域工程化 IgG 抗體對為了驗證HexElect，作者生成了靶向CD52或CD20的抗體。CD52在正常血液細胞類型中廣泛表達，而CD20在成熟B細胞中嚴格表達。在第一次迭代中，他們引入了六聚體增強突變 E430G 加上 K439E 或S440K。研究人員發現，盡管這些突變極大地增強了CDC，但兩種單獨的抗體仍然保留了作為單一藥物對抗全血細胞的實質性活性，這歸因于殘留的聚集和Fcγ受體結合。因此，他們測試了第三對突變，G236R 和 G237A，以防止任何可能導致 “或” 門控活性的殘留活性。這些三重突變體對于G236R/E430G/K439E表示為“RGE”，對于G237A/E430G/S440K表示為“AGK”。
圖|通過 G236/G237 突變對效應結合的差異調節激活聚類依賴性效應功能CD52-Campath-RGE和 CD20-11B8-AGK 工程抗體的混合物達到了目標，僅在表達這兩種抗原的細胞上產生有效的CDC活性。當應用于全血時，抗體組合完全耗盡了 B 細胞，對 T 細胞群沒有任何影響，并且顯示出比其他臨床B細胞靶向治療劑（如利妥昔單抗）更大的活性。作者在小鼠身上證實了這些發現，表明至少在這種情況下，三重突變并沒有顯著影響藥代動力學或活性。Forster共振能量轉移 (FRET) 分析和直接隨機光學重建顯微鏡(dSTORM) 用于評估細胞表面的接近度。令人驚訝的是，沒有觀察到 dSTORM 的最近鄰距離的預期變化，這引發了對質膜上作用的精確機制的質疑。最后，作者表明 HexElect 突變可應用于其他抗原和抗體組合，例如具有不同表位的 CD3-CD52、CD37-CD20 或死亡受體 5 (DR5) 抗體。相互依賴的 CD52/CD20 抗體組合可誘導體內 B 細胞的選擇性消耗該研究提供了一種優雅的方法來設計需要在細胞表面形成異六聚體以引發有效CDC活性的 mAb對。正如作者所討論的那樣，這種方法可能會帶來相當大的好處。與從頭設計的蛋白質邏輯門不同，mAb 對與野生型抗體的序列差異最小，并且可能不具有免疫原性。此外，它們易于設計和篩選現有的抗體克隆。與嵌合抗原受體 (CAR)-T 細胞方法不同，它們不需要在活細胞中設計復雜的轉錄調控回路。但是，有一些潛在的限制和機會來了解更多有關該技術的信息。盡管提供了相互依賴的 CD52-CD20、CD52-CD3 和 CD37-CD20 組合的示例，但異六聚體技術可能僅限于靠近細胞表面、具有位于膜附近的表位以及存在于對CDC敏感的腫瘤；但許多腫瘤不是。這種方法將在多大程度上使用具有高度異質表達和化學計量的抗原對進行臨床轉化仍有待觀察。抗CD52-AGK構建體保留了一定程度的單劑功能，足以誘導顯著的細胞耗竭，這一發現表明突變策略可能無法完全推廣。最后，圍繞需要開發和共同管理兩個具有相似生物利用度的獨立結構存在后勤障礙。即使有這些擔憂，該研究描述的最初有希望的數據，為進一步驗證這種新穎的異六聚體方法提供了基礎。Oostindie, S.C., Rinaldi, D.A., Zom, G.G. et al. Logic-gated antibody pairs that selectively act on cells co-expressing two antigens. Nat Biotechnol (2022).https://doi.org/10.1038/s41587-022-01384-1
