GlyTR2

撰文 | 存中一贯 双特异性抗体（Bispecific antibodies）和CAR-T疗法都具有降低肿瘤负担的功能，都能利用改造的抗体靶向肿瘤细胞表面的抗原，并启动T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。然而，当这些策略被用于固体瘤的治疗时，往往因为肿瘤表面缺乏安全的蛋白抗原而受到限制。高亲和性的抗体往往也能识别正常组织中低表达的靶标蛋白，造成“on target, off cancer”的毒副作用。因此，寻找严格表达在肿瘤细胞中，或者表达在非关键组织中的安全抗原成了当前肿瘤免疫治疗的一个关键问题。 一些肿瘤细胞表面的抗原并不是蛋白质，而是糖类复合物，统称为肿瘤相关糖类抗原（tumor-associated carbohydrate antigens, TACAs）【1,2】。由于几乎所有的细胞表面蛋白都是糖基化的，每种蛋白质都有多个聚糖，因此TACA的丰度可能比传统的蛋白质抗原高1000-10000倍，例如β1,6GlcNAc branched N-glycans和Tn（transposon）抗原，这两种多聚糖抗原在大多数肿瘤中高表达，且促进肿瘤增殖、侵袭和迁移【3,4】。这使得这些多糖是天然的抗原靶点，但目前的研究窘境是，靶向多聚糖的抗体亲和性非常低，普遍比蛋白抗体亲和性低1000-100000倍，这主要是由于多糖的柔性比多肽大，靶向多糖的抗体往往需要额外的多肽或脂质表位进行高亲和性结合。因此，目前并未有靶向多糖的抗体能够用于肿瘤的免疫治疗。 近日，来自美国加州大学尔湾分校的Michael Demetriou带领团队在Cell杂志发表了文章Safe immunosuppression-resistant pan-cancer immunotherapeutics by Velcro-like density-dependent targeting of tumor-associated carbohydrate antigens，研究人员利用凝集素蛋白对多糖的高特异性结合特性，设计了能够同时结合肿瘤表面多糖抗原以及T细胞表面抗原CD3的双特异性抗体GlyTR1和GlyTR2，检测发现它们能够发挥肿瘤杀伤作用，且在多种实体瘤和血液瘤中都有效果。 针对β1,6-branching，研究人员首先选择了一种植物凝集素L-PHA，它对于β1,6-branching具有很高的亲和性。研究人员通过流式细胞术确定L-PHA对于肿瘤细胞具有高度的结合特性，包括病人来源的肿瘤细胞和肿瘤干细胞。设计GlyTR1时，研究人员首先将一个单独的L-PHA结构域与一个靶向人源CD3的scFv结构域连接在一起形成一个融合蛋白，在ExpiCHO-S细胞中表达时发现产物主要为二聚体。为了更好的靶向结合β1,6-branching，研究人员线性融合了两个L-PHA结构域和一个anti-CD3结构域，并将此融合蛋白简称为GlyTR1。后续检测发现，敲除MGAT1基因（β1,6GlcNAc branched N-glycans编码基因）能够抑制GlyTR1与HEK293S细胞的结合，却对GlyTR1与原代T细胞的结合影响很小，说明GlyTR1与原代T细胞的结合主要依赖anti-CD3结构域，而L-PHA结构域则不起作用。与之类似，L-PHA主要负责与β1,6-branching的结合，这是对此融合蛋白结合特性的检测。研究人员还发现，GlyTR1中L-PHA结构域越多，对肿瘤细胞的杀伤作用越明显，另外，此融合蛋白的杀伤作用依赖于人源T细胞，当共培养系统中没有人源T细胞或者替换为鼠源T细胞时，GlyTR1将不能发挥对肿瘤细胞的杀伤作用。同时，研究人员也发现，肿瘤细胞中β1,6-branching的丰度也决定了GlyTR1的杀伤作用，β1,6-branching的丰度越高，杀伤效果越明显。 研究人员还依据同样的规则设计了GlyTR2融合蛋白，在此融合蛋白中，研究人员用人源CD301 lectin取代了GlyTR1中的L-PHA。CD301是巨噬细胞和树突细胞中表达的一种模式识别受体，主要识别非自身表达的抗原，尤其是无脊椎动物的LacDiNAc聚糖（GalNAcβ1, 4GlcNAc）以及多种TACAs，例如Tn抗原、神经节苷脂GD2和GM2等，其中LacDiNAc在多种肿瘤细胞中高表达。在GlyTR2的设计过程中，研究人员发现仅仅将CD301和anti-CD3 scFv连接不能在细胞中正常表达，这是由于融合蛋白高级结构冲突导致，因此，研究人员仅选取CD301中的CRD结构域与scFv连接，同时，与GlyTR1设计类似，为了提高对聚糖的结合特性，研究人员融合了4个CD301中的关键结构域和1个anti-CD3 scFv结构域，最终形成了最后的GlyTR2融合蛋白。后续检测同样确认了GlyTR2对多种肿瘤细胞具有T细胞依赖性的杀伤作用。 之后，研究人员探究了GlyTR1和GlyTR2对多种肿瘤以及正常组织的作用，发现两种融合蛋白能够高效结合大部分肿瘤组织，但对正常组织的结合效力很弱。两种融合蛋白在体外均能高效诱导T细胞对多种肿瘤细胞的杀伤作用，包括三阴性乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌、胰腺癌、结肠癌、非小细胞肺癌、骨髓性白血病等，但同时两种融合蛋白对原代T细胞、人肾上皮细胞、肝原代细胞、前列腺上皮细胞、结肠上皮细胞等都不具有杀伤作用，说明这些原代细胞中TACAs等抗原表达很弱，两种融合蛋白几乎不与它们结合并诱导杀伤作用。 β1,6-branching在肿瘤细胞中表达时具有免疫抑制作用，因此GlyTR1融合蛋白里的L-PHA结构域可能也发挥了免疫检查点抑制剂的功能。研究人员对此进行了探究，发现L-PHA凝集素单独使用便能增强T细胞对肿瘤细胞的杀伤效果，虽然其发挥功效的浓度比GlyTR1融合蛋白的使用浓度高约100倍。同时，肿瘤细胞中敲除MAGT5或者T细胞中敲除MGAT1会明显减弱L-PHA凝集素对肿瘤细胞的杀伤作用，说明L-PHA阻止了β1,6-branching的免疫抑制作用。另外，研究人员还发现，肿瘤微环境的免疫抑制作用并不能阻止GlyTR1的功能，它仍然能够实现对肿瘤的杀伤作用。 最后，研究人员也检测发现，GlyTR1和GlyTR2对各个组织的正常细胞没有杀伤作用，在使用过程中没有出现“on target, off cancer”的毒副作用。 总之，本研究根据凝集素对TACAs的高特异性结合特性设计了一种区别于传统抗体的靶向策略，并据此设计了两个双特异性抗体蛋白，并实现了对多种肿瘤的杀伤作用，本研究为肿瘤的免疫治疗提供了新的思路，但后续依然需要更进一步的临床试验进行检验。 原文链接：  https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.001 制版人： 十一 参考文献 1、 A. Varki, R.D. Cummings, J.D. Esko, P. Stanley, G.W. Hart, M. Aebi, D. Mohnen, T. Kinoshita, N.H. Packer, J.H. Prestegard, et al., eds. Essentials of Glycobiology. Fourth Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press). 2、 Feizi, T. (1985). Demonstration by monoclonal antibodies that carbohydrate structures of glycoproteins and glycolipids are onco-developmental antigens. Nature 314, 53–57.  3、 Fernandes, B., Sagman, U., Auger, M., Demetrio, M., and Dennis, J.W. (1991). Beta 1-6 branched oligosaccharides as a marker of tumor progression in human breast and colon neoplasia. Cancer Res. 51, 718–723. 4、 Granovsky, M., Fata, J., Pawling, J., Muller, W.J., Khokha, R., and Dennis, J.W. (2000). Suppression of tumor growth and metastasis in Mgat5-deficient mice. Nat. Med. 6, 306–312. 学术合作组织 （*排名不分先后） 战略合作伙伴 （*排名不分先后） · 转载须知 【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。 BioArt Med Plants 人才招聘 近期直播推荐 点击主页推荐活动 关注更多最新活动！