OXS-3550

-01-引言骨髓来源抑制细胞（MDSCs）是病理激活的中性粒细胞和单核细胞，具有较强的免疫抑制活性。它们与许多病理条件下的免疫反应调节有关，与癌症的不良临床结果密切相关。MDSCs与典型的中性粒细胞和单核细胞之间有着重要的区别，最新的研究描述了MDSCs在基因组和代谢方面的一些新特征，这些特征塑造了MDSC的具体功能，并有助于基于这些细胞的靶向治疗，特别是在癌症和自身免疫性疾病中。前者MDSCs的功能使疾病恶化，后者MDSCs可以限制疾病的严重程度。-02-一、MDSC的定义与基本特征在人类和小鼠中有两大类MDSCs，根据其来源分别从粒细胞系和单核细胞系进行分类，即粒细胞/多形核细胞MDSCs（PMN-MDSCs）和单核细胞MDSCs（M-MDSCs）。此外，一小群具有骨髓间充质干细胞特征的髓系前体细胞在人类中被发现，并被命名为“早期骨髓间充质干细胞”。这组细胞具有强大的免疫抑制功能，主要由髓系祖细胞和前体细胞组成，占MDSCs总数的不到5%。免疫激活的病理状态是MDSCs出现的共同特征，典型的骨髓细胞激活是对病原体和组织损伤的反应，主要通过危险相关分子模式（DAMPs）、病原体相关分子模式（PAMPs）和Toll样受体（TLR）激活来驱动。相比之下，病理性激活是由于在癌症、慢性感染或炎症以及自身免疫性疾病的环境中，由于髓样生长因子和炎症信号的长期存在而引起的对髓系细胞的持续刺激。此类激活信号的实例包括细胞因子和各种生长因子，例如GM-CSF、M-CSF、IL-6、IL-1β、腺苷信号或内质网（ER）应激信号。 近年来，凝集素型氧化低密度脂蛋白受体1（LOX1）已成为人PMN-MDSCs的特异性标记物，可用于鉴别肿瘤患者血液和肿瘤中的这些细胞。此外，通过检测MHCⅡ的表达，可以将M-MDSCs与外周血单核细胞区分开来，此外，最近发现的新分子可能有助于进一步描述这些细胞群。MDSCs的主要特征是其抑制免疫应答的能力，包括由T细胞、B细胞和自然杀伤（NK）细胞介导的免疫应答。M-MDSCs和PMN-MDSCs具有抑制免疫应答的关键生化特性，包括信号转导和转录激活因子3（STAT3）表达上调、内质网应激诱导、精氨酸酶1表达和S100A8/A9的表达。它们还具有独特的特征，可能影响它们调节免疫反应不同方面的能力。例如，PMN-MDSCs优先使用活性氧（ROS）、过氧亚硝酸盐、精氨酸酶1和前列腺素E2（PGE2）来介导免疫抑制，而M-MDSCs使用一氧化氮（NO）、免疫抑制细胞因子（如IL-10和TGF-β）以及免疫调节分子（如PD-L1）的表达。-03- 二、肿瘤MDSC的基因转录谱特征PMN-MDSCs与中性粒细胞相比具有不同的转录谱特征。具体而言，PMN-MDSCs表现出与细胞周期、自噬、G蛋白信号和CREB通路相关基因的高表达。中性粒细胞通过CD40、IL-1、IL-6、TLR和TNF途径以及淋巴毒素-β受体信号显示出与NF-κB信号相关基因的高表达。M-MDSCs和单核细胞也具有不同的转录谱特征。M-MDSCs显示与中性粒细胞功能相关的几个基因上调，包括CXC趋化因子受体1（CXCR1）。PMN-MDSCs和M-MDSCs的基因特征之间存在大量重叠，表明中性粒细胞和单核细胞都可以获得类似的免疫抑制特征。CD84被鉴定为肿瘤中MDSCs的标志物。CD84在从原发性肿瘤和脾脏分离的PMN-MDSCs中高水平表达，CD84高表达的MDSCs表现出T细胞抑制能力和活性氧生成增加。总之，MDSCs具有独特的转录谱，其特征是促炎和免疫抑制途径的表达。区分MDSCs与传统单核细胞和中性粒细胞对于设计针对MDSCs的有效疗法至关重要。-04-三、肿瘤MDSC的代谢特征代谢重编程是肿瘤的标志之一。肿瘤细胞对其代谢进行重编程以维持高能量需求，从而支持快速增殖、存活和分化。肿瘤微环境中营养物质和氧气的竞争迫使免疫细胞适应其代谢。MDSCs通过选择最有效的代谢途径来感知环境并作出反应，以维持其抑制和促肿瘤功能。                           MDSCs的脂质代谢目前有充分的证据表明，MDSCs的脂质代谢发生改变，这在其分化和功能中起着关键作用。由清道夫受体CD36上调介导的脂质摄取有利于从糖酵解转变为脂肪酸氧化（FAO），作为肿瘤相关MDSC的主要能量来源。CD36缺失或FAO抑制影响MDSCs的抑制功能，延缓肿瘤生长，提高化疗和免疫治疗的疗效。近年来，脂肪酸转运蛋白2（FATP2）被认为是PMN-MDSCs抑制功能的调节因子。FATP2负责花生四烯酸的摄取和随后PGE2的合成。FATP2的抑制消除了PMN-MDSCs的抑制功能，提高了肿瘤免疫治疗的疗效。MDSCs的葡萄糖代谢MDSCs在分化和激活过程中表现出糖酵解、戊糖磷酸途径和三羧酸循环的增加。糖酵解途径的上调通过糖酵解中间产物磷酸烯醇式丙酮酸的抗氧化活性阻止ROS介导的凋亡，从而保护MDSCs免于凋亡并促进其存活。在缺氧条件下，缺氧诱导因子1α（HIF1α）的激活诱导MDSC从氧化磷酸化向糖酵解的转变。HIF1α是肿瘤微环境中MDSCs分化和功能的关键调节因子。HIF1α通过涉及CD45酪氨酸磷酸酶活性和STAT3活性下调的机制促进M-MDSCs向肿瘤相关巨噬细胞的分化。MDSCs的氨基酸代谢MDSCs利用从微环境中去除精氨酸、色氨酸和半胱氨酸等必需代谢产物来调节T细胞功能。精氨酸通过精氨酸酶1的上调而减少是MDSCs的T细胞抑制机制之一。通过NOS2的精氨酸分解代谢是MDSCs的另一个关键抑制机制，其释放的过氧亚硝酸盐可诱导T细胞凋亡以及抑制T细胞功能和迁移。IDO依赖的色氨酸代谢是MDSCs抑制免疫应答的另一个途径。MDSCs通过诱导IDO降低外部环境中色氨酸的水平，IDO将这种必需氨基酸分解为N-甲酰基犬尿氨酸。-05-四、MDSC在肿瘤中的靶向治疗应用虽然骨髓间充质干细胞在组织中的寿命很短，但它们不断地被招募到慢性炎症部位，使它们能够在这些部位产生持久的作用。然而，由于其在组织中的寿命较短，这些细胞在组织中的病理激活状态很难逆转。因此，有效的治疗可以通过阻断MDSCs的分化，抑制其向受影响组织的迁移，或者通过控制组织微环境来靶向治疗。                            影响MDSCs的募集中性粒细胞和PMN-MDSCs向肿瘤的迁移主要由趋化因子受体CXCR2驱动。通过基因敲除CXCR2或用小分子CXCR2抑制剂阻断PMN-MDSC向肿瘤的募集，可改善转移性肉瘤的预后，并增强已建立肿瘤中抗PD-1治疗的疗效。清除MDSCsMDSCs是一种短命的细胞，不断被替换并释放到血液循环中。高更新率细胞的耗竭可能是一个挑战，但有几种方法提供了令人鼓舞的结果。化疗药物，如5-氟尿嘧啶、卡铂、紫杉醇或吉西他滨，可以减少循环中的MDSCs的数量，促进更强大的抗肿瘤免疫反应，但这些药物对MDSCs没有特异性，影响所有快速增殖的细胞，包括抗肿瘤T细胞。一种更精细的方法是使用抗体识别CD33，一种在人类髓系细胞表面表达的标记物。在II期临床试验中，与毒素（ozogamicin）偶联的单克隆抗CD33抗体（gemtuzumab）显示出良好的去除表达CD33的MDSCs的效果。CD33的识别已被用于血液恶性肿瘤中的CD16和IL-15三特异性杀伤受体（TriKE）。该分子（GTB-3550）交联NK细胞表达的CD33和CD16，诱导ADCC和NK细胞的细胞毒性和增殖。尽管GTB-3550已被证明可降低MDSC对TIGIT介导的NK细胞的抑制作用，但依赖ADCC的MDSCs缺失可能是另一种可能的作用机制。内质网应激的激活是MDSCs的特征，这使它们区别于单核细胞和中性粒细胞。内质网应激途径的激活诱导MDSC上DR5（一种TRAIL受体）的上调，靶向这个分子可以快速诱导MDSC凋亡。一种激动性DR5抗体DS-8273a也在一期临床试验中进行了测试。这种治疗具有良好的耐受性，并且在不同类型的晚期癌症患者中诱导了MDSCs的选择性减少，这与无进展生存期的增加有关。肝X受体（LXR）对MDSC的存活有显著影响。LXR激活能够通过载脂蛋白E（APOE）信号转导诱导荷瘤小鼠MDSCs的凋亡，从而显著减少MDSC的数量。临床前肿瘤模型对两种LXR激动剂反应良好：GW3956和RGX-104。RGX-104目前正在进行一期临床试验，初步结果显示，该药能促进T细胞活化，并能有效降低循环中PMN-MDSC和M-MDSC的数量。MDSCs的重编程阻断MDSC的免疫抑制功能可提高抗肿瘤免疫应答。早期研究表明，全反式维甲酸（ATRA）促进小鼠和人MDSCs向巨噬细胞和树突状细胞的分化，并杀死PMN-MDSCs。在乳腺癌的临床前模型中，通过ATRA治疗去除MDSCs已被证明可以提高VEGFR2抑制剂作为抗血管生成治疗的疗效。用FATP2抑制剂lipofermata治疗小鼠可显著减少肿瘤生长。此外，它与抗CTLA4抗体治疗有协同作用。由于PGE2生物合成被认为是FATP2的下游靶点，这些结果与PGE2在癌症中作为T细胞功能的有效抑制剂的作用是一致的。最近的研究表明，靶向内质网应激反应的PERK通路可将肿瘤相关的M-MDSCs重新编程为具有抗肿瘤功能的细胞。在临床前模型中，PERK的抑制增强了检查点抑制剂的疗效。另一种方法是靶向TOLLIP，TOLLIP是一种在骨髓细胞中表达的信号接合器分子，参与PMN-MDSCs获得免疫抑制功能。尽管TOLLIP阻断剂还没有在研究中进行测试，这些发现使TOLLIP成为癌症免疫治疗的一个有趣的靶点。-06-五、MDSC在自身免疫疾病中的靶向治疗应用在早期的研究中，MDSCs通过抑制TH2型免疫反应显示出对哮喘和气道炎症的保护作用，TH2型免疫反应是气道炎症的主要原因之一。将MDSCs过继转移到患有过敏性气道炎症的小鼠身上可降低疾病的严重程度。此外，MDSCs在干燥综合征和关节炎的小鼠模型中也显示出保护作用。MDSCs也与炎症性肠病的发生或进展有关。在结肠炎症的小鼠模型中，组蛋白甲基转移酶抑制剂的使用通过诱导免疫抑制的MDSCs在结肠中积聚来降低疾病的严重性。此外，mTOR抑制剂和醋酸格拉替拉霉素（一种被批准用于治疗多发性硬化症的化合物）通过增强MDSCs的抑制功能在治疗小鼠结肠炎模型中显示出疗效。-07-结语新的证据表明，MDSCs在许多病理环境中对形成免疫应答起着关键作用。尽管我们已经了解了这些细胞的关键基因转录谱和代谢特征，但是在临床环境中鉴定和分析MDSCs的精确基因组特征仍有待建立。一个主要的挑战将是确定PMN-MDSCs是否可以细分为具有特定功能特征的较小群体，或者它们是否代表不同于经典中性粒细胞的离散单一群体；M-MDSCs也是如此。最后，最具挑战的仍然是如何最好地有选择地针对MDSCs。或许在未来的几年里，我们通过强有力的努力，可能会看到靶向这些细胞是否能改善不同疾病环境下的临床结果。参考资料：1. Myeloid-derived suppressor cells in the era of increasing myeloid cell diversity. Nat Rev Immunol. 2021 Feb 1;1-14.公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。

-01-引言抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）是一种有效的细胞毒性机制，主要通过自然杀伤（NK）细胞介导。当特异性抗体结合到靶向细胞膜上以后，免疫细胞通过该反应诱导细胞死亡。这是抗体限制和控制感染的几种主要机制之一。抗体和免疫细胞的相互作用通过一个受体家族发生：Fc受体（FcR）。在人类中，IgG的FcR家族（FcγR）由6个受体组成：FcγRI/CD64、FcγRIIa/CD32a、FcγRIIb/CD32b、FcγRIIc/CD32c、FcγRIIIa/CD16a和FcγRIIIb/CD16b，其中CD16a主要负责触发NK细胞介导的ADCC。因此，对CD16a作用机制的了解，有助于我们通过改善单克隆抗体或NK细胞来增强肿瘤免疫治疗药物的ADCC作用。-02-一、ADCC的作用机制NK细胞是一种天然的淋巴细胞，能够非常有效地破坏应激细胞，如病毒感染或肿瘤转化细胞。通常情况下，ADCC效应主要通过结合FCR的抗体激活NK细胞，NK细胞膜上最具特征的FcR就是FcγRIII（CD16），其中NK细胞主要表达CD16a，而CD16b仅限于中性粒细胞。人类NK细胞分为两个主要亚群：CD56bright和CD56dim。CD56brightNK细胞是强有力的细胞因子产生者，但缺乏CD16a；而CD56dim具有高度的细胞毒性，表达D16a。当通过CD16a识别IgG调理的靶点时，NK细胞就会释放不同的细胞毒性分子，从而引发靶细胞的死亡。这种机制依赖于免疫突触的形成和含有穿孔素和颗粒酶的溶解颗粒的脱颗粒。除了脱颗粒外，NK细胞还可以通过将靶死亡受体（如DR4、DR5或Fas）与其死亡受体配体（如FasL和TRAIL）结合来清除靶细胞。-03- 二、CD16a的生物学CD16a是一种跨膜受体，具有短的C-ter胞质尾，并具有两个细胞外Ig样结构域。它的细胞内部分不具有任何信号成分，因此，为了传递信号，它需要两条带有免疫受体酪氨酸基激活基序（ITAM）的信号链。CD16a与IgG的CH2以1:1的方式相互作用，其中CH2上的N297位的 N-聚糖链在这种相互作用中也起着关键作用。因此，不仅氨基酸序列，其聚糖组成都可以极大地影响CD16a对Fc的亲和力，从而影响ADCC的效力。CD16a在其细胞质尾部不具有任何ITAM结构域，因此需要两条含有ITAM结构域的细胞内链串联的帮助，CD3ζ和FcϵRIγ。CD16a结合后，属于Src家族的激酶Lck被激活，并磷酸化CD3ζ和/或FcϵRIγ的ITAM结构域。磷酸化的ITAM允许来自Syk家族的激酶招募和磷酸化，例如Syk和ZAP-70，它们反过来负责后续的信号传导。在它们的底物中，PI3K是高度相关的，因为它将PIP2转化为PIP3，PIP3经PLC-γ处理后释放IP3和DAG。DAG激活PKC家族，这有助于触发脱颗粒。IP3诱导钙从内质网释放，这种钙内流是ADCC触发的主要信号之一，也导致核内NFAT易位，诱导其靶基因的转录。CD16a参与激活的其他途径也有助于ADCC，例如ERK2 MAPK途径。CD16a依赖性NK细胞杀伤后，CD16a迅速下调。CD16a脱落的机制之一是由去整合素和金属蛋白酶17（ADAM17）介导的，后者在NK细胞上表达。ADAM17对CD16a的切割发生在顺式结构中，这意味着表达ADAM17的NK细胞不能在另一个NK细胞上诱导CD16a脱落。激活后CD16a下调的另一个机制是内化，这不仅发生在CD16a上，也发生在其他细胞内信号成分上，如CD3ζ、ZAP-70和Syk。-04-三、提高ADCC作用的策略       细胞因子提高ADCC活性的一个简单方法是用促炎细胞因子刺激NK细胞。NK细胞移植已在多个临床试验中成功进行，例如通过输注细胞因子诱导记忆样（CIML）NK细胞，最常用的细胞因子组合包括IL-12、IL-15和IL-18。CIML NK细胞比传统NK细胞表达更多的IFN-γ，对白血病细胞和原发性急性髓系白血病（AML）母细胞显示出优越的细胞毒性。IL-12会增加NK细胞产生IFN-γ和TNF-α，在一项I/II期临床试验中，西妥昔单抗与IL-12联合应用于无法切除或复发的头颈部鳞状细胞癌患者。与无进展生存期（PFS）小于100天的患者相比， PFS大于100天的患者NK细胞在体外具有更高的ADCC活性。IL-15是NK和CD8+T细胞生存和功能所必需的细胞因子。N-803是一种突变的N72D IL-15超激动剂，在临床前模型和临床试验中显示出增强的NK细胞体外和体内活性。此外，它还增加了NK和CD8+T细胞的数量。抑制ADAM17ADAM17是激活后CD16a下调的主要驱动因素。改善NK细胞ADCC的一种策略是通过靶向ADAM17来防止CD16a脱落。研究发现，对NK细胞中使用CRISPR/Cas9技术敲除ADAM17，显示出更好的IFN-γ生成和体内外ADCC活性。然而，也有研究显示，阻断ADAM17降低了NK细胞的存活率以及CD16a介导的连环杀伤，细胞无法与靶细胞分离，阻碍其运动到另一个靶细胞。总之，ADAM17抑制的益处尚不清楚，结果也有争议。这一策略是否能够成功，有待于一项正在进行的临床试验（NCT04023071）结果，该试验将评估携带不可切割CD16a的iPSC衍生NK细胞在AML和B细胞淋巴瘤中的应用。工程化抗体抗体的Fc部分进行工程化改造，可以增加Fc对CD16a的亲和力，并随后改善ADCC。一些突变非常流行，例如，所谓的GASDALIE，由Fc中的4个替换组成：G236A/S239D/A330L/I332E。该突变显示对CD16a的亲和力显著增加，而CD32b亲和力几乎没有增加。另一个突变称为突变体18（F243L/R292P/Y300L/V305I/P396L），ADCC显著增加。这些突变现已作为抗HER2抗体margetuximab进入临床，并在I期治疗各种HER2阳性癌时显示出良好的效果。此外，抗体Fc N-聚糖的糖工程化有望增加对CD16a的亲和力。研究最多的糖修饰是去糖基化，例如去岩藻糖修饰。这种修饰导致与CD16a的结合增加，ADCC改善。这项技术已被用于抗CD20抗体obinutuzumab。NK细胞接合器除了工程化抗体之外，还可以研究抗体的形式。基于双特异性T细胞接合器（BiTE）策略的成功，为NK细胞开发了一种类似的形式，即所谓的双特异性杀伤细胞接合器（BiKE）。BiKE由两个scFv通过连接序列组成，一个单链抗体靶向CD16a，另一个靶向肿瘤抗原。此外，还有三特异性杀伤细胞接合器（TRiKE），有2种肿瘤抗原与CD16a一起被靶向，或者添加IL-15代替第三种单链抗体。这种结构的使用允许NK细胞重新定位到肿瘤细胞，并导致针对靶细胞的强大ADCC作用。AFM13是一种针对CD16a和CD30的双特异性抗体，目前处于临床Ⅱ期，用于治疗外周T细胞淋巴瘤、转化型蕈样变性和霍奇金淋巴瘤。在一项治疗复发或难治性霍奇金淋巴瘤的Ib临床研究中，AFM13与pembrolizumab的联合治疗产生了88%的客观反应率，总反应率为83%。GTB-3550是一种CD16/CD33/IL-15的TRiKE形式，目前正在进行多种类型白血病的I/II期试验研究（NCT03214666）。调节代谢途径代谢失调是肿瘤微环境中免疫抑制的关键驱动因素，许多研究已经表明，免疫细胞代谢对其功能至关重要。最近，一些代谢药物在增强NK细胞活性方面显示出有希望的结果。二甲双胍，被证明可以增加免疫细胞配体的表达，尤其是ICAM-1的表达。ICAM-1是一种整合素，可以调节淋巴细胞细胞内信号，包括NK细胞。二甲双胍与UCB联合使用扩增NK细胞在体外和体内显示出更高的肿瘤细胞清除率。此外，另一种策略是直接调节NK细胞代谢。cMyc是调节小鼠NK细胞糖酵解和氧磷代谢机制的关键因子，缺乏cMyc会导致NK细胞反应受损。糖原合成酶激酶-3（GSK3）可介导小鼠NK细胞中cMyc的降解。与此一致，在AML患者的NK细胞中检测到GSK3过度表达，并与针对AML细胞的细胞毒性受损有关，GSK3抑制剂可恢复这些NK细胞的活性。目前，一些临床试验正在评估GSK3抑制剂LY2090314对实体癌和血液癌的疗效（NCT01632306、NCT01287520和NCT01214603）。-05-结语自然杀伤细胞是一组独特的抗肿瘤效应细胞，具有不受MHC限制的细胞毒性、产生细胞因子和免疫记忆等功能，使其成为先天性和适应性免疫反应系统中的关键角色。通过CD16a的ADCC作用是NK细胞发挥效应器功能的主要机制之一。因此，对CD16a的生物学的深入了解有助于我们找到增强ADCC作用的策略，从而提高NK细胞的抗肿瘤活性。参考资料：1.From CD16a Biology to Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity Improvement. Front Immunol.2022; 13: 913215.公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。