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成功靶向两大“不可成药”靶点,双特异性抗体研究再获突破!

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药明康德 2021-03-03 02:30

▎药明康德内容团队编辑

在抗癌疗法开发领域,RAS和p53蛋白是两个“臭名昭著”的靶点。一方面,出现在这两个蛋白上的突变在癌症患者中最为常见;另一方面,RAS和p53又都是“不可成药”靶点,传统的小分子药物很难有效靶向RAS或p53,直到最近几年,针对KRAS G12C突变体开发的小分子靶向疗法才。

今日,在顶尖科学期刊《科学》和Science Immunology上发布的两项最新研究中,由约翰-霍普金斯大学(Johns Hopkins University)学者领衔的研究团队成功开发出靶向RAS和p53突变体的双特异性抗体疗法。它们能够识别携带RAS基因突变或者TP53基因突变的肿瘤细胞,并且激发T细胞消灭携带这些突变的肿瘤细胞。业界专家表明,这是一个令人兴奋的突破,《科学》杂志也为这两项研究专门发表了新闻报道。

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双特异性抗体是药物研发领域的热点之一,通常的单克隆抗体只能与一个抗原结合,而双特异性抗体能够与两个不同的抗原结合,从而扩展抗体的功能。其中一种重要类型被称为T细胞接合器(T cell engager)。这种双特异性抗体的一端与肿瘤细胞表面的特异性抗原相结合,另一端与能够激活T细胞的T细胞受体(通常为CD3)相结合,从而将T细胞募集到肿瘤细胞附近,激活它们杀伤肿瘤细胞。然而,大多数T细胞结合器靶向的是肿瘤细胞表面表达的蛋白,而RAS和p53蛋白都是细胞内蛋白,那么研究人员又是如何做到用双特异性抗体来靶向它们的呢?

▲双特异性抗体通过激活T细胞杀死癌细胞的示意图(图片来源:参考资料[3])

原来,虽然RAS和p53是细胞内蛋白,但是它们在细胞内被降解后生成的多肽片段能够与人类白细胞抗原(HLA)蛋白构成复合体,并且在细胞表面呈现。在癌细胞中,携带突变RAS和p53多肽片段的HLA复合体是肿瘤特异性新抗原(neoantigen)的一种。如果能够针对这种新抗原开发靶向疗法,那么就能够有选择性地靶向只携带RAS或p53突变体的肿瘤细胞。

研究人员首先使用噬菌体展示技术(phage display)筛选能够与携带RAS和p53突变体多肽片段的HLA复合体结合的抗体片段,并且成功发现能够特异性识别这些HLA复合体的抗体单链可变区片段(single-chain variable fragment,scFv)。这是一种将抗体的重链(VH)和轻链(VL)的可变区连接在一起的融合蛋白。他们的研究同时发现,虽然细胞表面存在呈现RAS和p53突变体多肽的HLA复合体,但是它们的水平非常低,每个细胞上表达的复合体数目可能不到10个,比通常抗体疗法产生效果需要的抗原表达水平低10倍以上。那么,这样低水平的HLA复合体能够用来激发T细胞的免疫反应么?

研究团队花了超过5年的时间来测试不同结构的双特异性抗体设计,最终发现一种称为“diabody”的双特异性抗体设计能够成功激发T细胞的免疫反应。这种双特异性抗体没有通常“Y”字型抗体的Fc端,而是将靶向突变蛋白的scFv和激活T细胞受体CD3的scFv连接在一起构成一种单链双特异性抗体。

▲靶向突变HLA复合体的双特异性“diabody”的结构示意图(图片来源:参考资料[3])

研究人员在小鼠模型中检验了靶向突变p53-HLA复合体的双特异性抗体H2-scDb的抗癌活性。它们先在小鼠身上注射含有携带突变p53的癌细胞,6天之后,开始给小鼠输注不同剂量的H2-scDb抗体或对照抗体。实验结果显示,H2-scDb显著缩小了小鼠体内的肿瘤大小,并且表现出良好的安全性。

在治疗携带突变RAS蛋白的癌细胞的小鼠模型中,靶向突变RAS-HLA复合体的单链双特异性抗体也减缓了肿瘤的生长速度。

▲靶向突变p53-HLA复合体的双特异性抗体H2-scDb在小鼠模型中显著缩小肿瘤体积(图片来源:参考资料[3])

在《科学》杂志上同时发表的评论表示,这些研究首次提供证据表明,通过构建同时靶向CD3的双特异性抗体,能够靶向此前“不可成药”的细胞内靶点,在细胞表面表达水平极低的情况下仍然能够激活T细胞反应并消灭癌细胞。

诚然,这种疗法在进入临床试验之前还需要进一步优化,由于缺乏抗体的Fc区,它们的稳定性不高,在血液中很容易被清除,导致患者可能需要长时间持续接受输注来维持双特异性抗体的有效治疗浓度。然而,这两项研究进一步扩展了双特异性疗法成功靶向的靶点范围。“对细胞上表达水平很低的靶点,它们也有可能取得成功,这是重大的突破!”评论作者,德克萨斯大学的Jon Weidanz博士说。

注:本文旨在介绍医药健康研究,不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。

参考资料:

[1] New immunotherapy drugs target two evasive cancer-driving proteins. Retrieved March 1, 2021, from https://www.sciencemag.org/news/2021/03/new-immunotherapy-drugs-target-two-evasive-cancer-driving-proteins.

[2] Targeting cancer with bispecific antibodies. Retrieved March 1, 2021, from https://science.sciencemag.org/content/early/2021/02/26/science.abg5568

[3] Hsiue et al, (2021). Targeting a neoantigen derived from a common TP53 mutation. Science, DOI: 10.1126/science.abc8697.

[4] Douglass et al, (2021). Bispecific antibodies targeting mutant RAS neoantigens. Science Immunology, DOI: 10.1126/sciimmunol.abd5515.

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