引言

抗體治療領(lǐng)域正在迅速發(fā)展，目前已有超過210種抗體獲批或處于監(jiān)管審查階段，約1250種抗體處于臨床開發(fā)中?？贵w因其Fab（抗原結(jié)合區(qū)）和Fc（可結(jié)晶片段）兩個功能域的戰(zhàn)略性設(shè)計(jì)而成為高度通用的分子，可用于癌癥、自身免疫病、感染以及心血管、神經(jīng)、眼科和肌肉骨骼疾病等多種治療領(lǐng)域。

值得注意的是，在目前已上市或處于監(jiān)管審查的抗體治療藥物中，至少46%是經(jīng)過Fc工程化改造的；在晚期臨床研究階段的抗體中，這一比例也達(dá)到45%。這種工程化能力賦予抗體強(qiáng)大功能的同時，也帶來了重大責(zé)任?？贵w設(shè)計(jì)的獨(dú)特特征會觸發(fā)一系列不同的Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能，為避免在后期開發(fā)階段出現(xiàn)意料之外的安全性和有效性結(jié)果，必須在抗體開發(fā)過程的早期就系統(tǒng)性地測量抗體設(shè)計(jì)對Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能的影響。鑒于抗體可部署的效應(yīng)功能范圍廣泛，且Fab與Fc功能域之間存在緊密的相互作用，使用一系列抗原特異性的生物物理和細(xì)胞介導(dǎo)的功能測定進(jìn)行全面評估至關(guān)重要。

一、抗體與Fc受體

典型的抗體治療藥物包含兩個相同的Fab域和一個Fc域。Fc域通過與多種免疫細(xì)胞上表達(dá)的Fc受體以及補(bǔ)體成分C1q結(jié)合來介導(dǎo)效應(yīng)功能。在人類中，F(xiàn)cγR包括激活型受體（FcγRI/CD64、FcγRIIa/CD32a、FcγRIIC/CD32c、FcγRIIIa/CD16a）和抑制型受體FcγRIIb/CD32b。FcγRIIIb/CD16b通過糖基磷脂酰肌醇錨定在細(xì)胞膜上，缺乏直接的信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域，但可能與FcγRIIa或其他分子合作介導(dǎo)效應(yīng)功能。

此外，F(xiàn)c域還通過在內(nèi)皮細(xì)胞上與新生兒Fc受體結(jié)合來調(diào)節(jié)抗體的血清半衰期。IgG抗體在Fc CH2結(jié)構(gòu)域的Asn297處有一個保守的N-糖基化位點(diǎn)，其糖型（如巖藻糖基化、半乳糖基化、唾液酸化）可精細(xì)調(diào)節(jié)IgG的效應(yīng)功能、補(bǔ)體激活和半衰期?？贵w與表達(dá)不同水平激活型和抑制型FcR的多種免疫細(xì)胞相互作用，激活型與抑制型FcR的平衡以及抗體對這些受體的親和力對于調(diào)節(jié)抗體介導(dǎo)的效應(yīng)功能至關(guān)重要。

二、Fc介導(dǎo)的效應(yīng)功能

抗體Fc可參與的免疫細(xì)胞和分子種類繁多，因此抗體治療藥物可驅(qū)動多種直接和間接效應(yīng)功能。直接效應(yīng)功能主要包括補(bǔ)體依賴性細(xì)胞毒性、抗體依賴性細(xì)胞毒性、抗體依賴性細(xì)胞吞噬作用，以及針對病原體抗體的抗體依賴性黏液結(jié)合。間接效應(yīng)功能主要包括抗體依賴性細(xì)胞因子釋放和抗原呈遞。

ADCC：主要由自然殺傷細(xì)胞、粒細(xì)胞和髓系細(xì)胞介導(dǎo)。抗體通過Fab與靶細(xì)胞結(jié)合，通過Fc與效應(yīng)細(xì)胞上的激活型FcR結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞毒性顆粒內(nèi)容物釋放，殺死靶細(xì)胞。

ADCP：主要由巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等吞噬細(xì)胞介導(dǎo)，其他細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞也可介導(dǎo)ADCP?？贵w調(diào)理靶細(xì)胞后，通過Fc與效應(yīng)細(xì)胞上的激活型FcR結(jié)合，導(dǎo)致靶細(xì)胞內(nèi)化和降解。

CDC：由靶細(xì)胞結(jié)合抗體的Fc域與六聚體球狀蛋白C1q結(jié)合啟動，觸發(fā)經(jīng)典補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)，最終形成膜攻擊復(fù)合物，裂解靶細(xì)胞?？贵w依賴性補(bǔ)體沉積也可通過吞噬細(xì)胞上的補(bǔ)體受體CR3促進(jìn)吞噬作用。

間接功能：抗原呈遞細(xì)胞（如樹突狀細(xì)胞）可以FcR依賴性方式結(jié)合并內(nèi)化抗原-抗體免疫復(fù)合物，導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞成熟、共刺激分子上調(diào)，并通過MHC I類和II類分子呈遞抗原，從而啟動CD4+和CD8+ T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答?？贵w治療藥物還可以Fc依賴性方式促進(jìn)多種細(xì)胞類型釋放促炎細(xì)胞因子，這可能間接支持抗體介導(dǎo)的殺傷作用，但也可能帶來安全風(fēng)險。

鑒于Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能的多樣性以及所涉及的細(xì)胞種類繁多，顯然，僅基于CDC、NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC和單核/巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP的臨床前評估是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須使用更廣泛的測定組合進(jìn)行全面分析。

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三、抗體治療藥物設(shè)計(jì)的考量

Fc介導(dǎo)的效應(yīng)功能受到許多因素的影響，不僅涉及Fc域，還涉及抗體的Fab域。抗原結(jié)合、抗體結(jié)構(gòu)和靈活性取決于氨基酸序列、糖基化和電荷，并影響抗體對FcR和補(bǔ)體的親和力，進(jìn)而影響抗體效應(yīng)功能、生物分布和安全性。

Fc設(shè)計(jì)

亞型選擇：目前上市的治療性抗體屬于IgG類，其中IgG1和IgG3在固定補(bǔ)體和結(jié)合激活型FcγR方面能力較強(qiáng)，而IgG2和IgG4能力較弱或無此能力。IgG1是設(shè)計(jì)用于介導(dǎo)ADCC、ADCP和CDC等效應(yīng)功能時的首選亞型。IgG2和IgG4通常用于設(shè)計(jì)不需要或旨在沉默F(xiàn)c效應(yīng)功能的抗體。其他同種型如IgA、IgE和IgM也正在被評估為治療藥物。

Fc蛋白工程：除同種型選擇外，F(xiàn)c域的蛋白工程可用于進(jìn)一步微調(diào)抗體效應(yīng)功能、提高安全性和改善生物分布。引入針對FcR、C1q和FcRn結(jié)合域的點(diǎn)突變是調(diào)節(jié)Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能最廣泛使用的技術(shù)。例如，對于具有細(xì)胞清除功能的抗體，可以引入點(diǎn)突變以增加對FcR的親和力，理想情況下使抗體結(jié)合偏向激活型受體，從而增強(qiáng)細(xì)胞介導(dǎo)的效應(yīng)功能。相反，激動劑抗體或旨在抑制B細(xì)胞活化的抗體，可以進(jìn)行Fc工程化，使其結(jié)合親和力偏向抑制型受體FcγRIIb?？贵w與FcγRIIb的結(jié)合可作為支架幫助聚集靶標(biāo)受體并促進(jìn)信號傳導(dǎo)，從而增強(qiáng)T細(xì)胞活化或誘導(dǎo)凋亡。然而，旨在增加對FcγRIIb親和力的點(diǎn)突變也可能增加對FcγRIIa的親和力，導(dǎo)致意外副作用。

另一種方法是創(chuàng)建抗體同種型雜交體，例如將IgG1的血清穩(wěn)定性和效應(yīng)功能特性與IgA觸發(fā)更強(qiáng)效ADCC的能力相結(jié)合。對于某些抗體（如檢查點(diǎn)抑制劑、阻斷配體/受體相互作用的抗體以及某些抗體-藥物偶聯(lián)物），F(xiàn)c效應(yīng)功能并非必需，有時去除效應(yīng)功能可提高療效和安全性。為此，可通過引入點(diǎn)突變或創(chuàng)建抗體同種型雜交體來降低或消除抗體與FcR的結(jié)合。Fc工程化也可用于增強(qiáng)抗體固定補(bǔ)體的能力，例如通過引入促進(jìn)IgG六聚化的點(diǎn)突變或結(jié)構(gòu)域。此外，IgG抗體還可通過引入影響IgG與FcRn在低pH和/或中性pH下親和力的突變來進(jìn)行工程化改造，以延長血清半衰期。這些突變及其組合的復(fù)雜結(jié)果必須通過結(jié)合疾病和免疫系統(tǒng)生物學(xué)設(shè)計(jì)的細(xì)胞效應(yīng)功能測定來經(jīng)驗(yàn)性地確定。

Fc糖基化與糖工程：除了氨基酸序列，影響Fc受體親和力及效應(yīng)功能的另一個特征是抗體糖基化。巖藻糖缺失或減少的IgG對FcγRIIIa的親和力增加，并能觸發(fā)更強(qiáng)的ADCC。相反，末端唾液酸賦予IgG抗體抗炎特性。因此，在抗體發(fā)現(xiàn)過程中徹底分析糖基化可以揭示抗體介導(dǎo)的效應(yīng)功能類型。糖工程可用于去除或增強(qiáng)IgG效應(yīng)功能。例如，通過將Asn297替換為各種氨基酸來移除IgG1抗體上的糖基化位點(diǎn)，可以削弱其效應(yīng)功能。目前已有四種非糖基化治療性抗體獲批，一種處于監(jiān)管審查。通過從IgG聚糖結(jié)構(gòu)中去除巖藻糖可以增強(qiáng)效應(yīng)功能，這會導(dǎo)致與FcγRIIIa的結(jié)合增加，且不影響FcγRIIb，使抗體親和力偏向激活型受體。目前已有四種去巖藻糖化和三種低巖藻糖IgG治療藥物獲批。

Fab設(shè)計(jì)及Fab/Fc相互依賴性

Fab域負(fù)責(zé)抗體特異性。傳統(tǒng)的抗體治療藥物具有兩個相同的Fab片段，形成單特異性二價單體。Fab區(qū)和Fc區(qū)執(zhí)行不同的功能，但緊密相連，一方可以影響另一方的功能。Fc區(qū)可以影響Fab區(qū)對靶標(biāo)的表觀親和力，并通過與特定FcR結(jié)合來提高某些中和抗體和激動劑抗體的功效。反之，F(xiàn)c介導(dǎo)的效應(yīng)功能也可能受到抗體親和力、親合力、形成免疫復(fù)合物的能力以及免疫復(fù)合物大小的影響。例如，一項(xiàng)針對CD4、EGFR或HER2的親和力調(diào)節(jié)抗體系列研究表明，具有中等親和力的抗體比高親和力抗體變體能夠觸發(fā)更強(qiáng)的效應(yīng)功能。研究人員認(rèn)為，高親和力抗體較慢的解離速率促進(jìn)了更多的二價結(jié)合，從而降低了靶細(xì)胞表面Fc域的密度，進(jìn)而導(dǎo)致功能反應(yīng)減弱。相反，解離速率較快的抗體在飽和濃度下允許更高水平的單價結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞表面調(diào)理作用增加，從而增強(qiáng)效應(yīng)功能。抗原的性質(zhì)、其在細(xì)胞表面的分布以及表位的位置對Fc介導(dǎo)的效應(yīng)功能也很重要。例如，ADCC和CDC對靠近細(xì)胞膜的表位更有效，而ADCP則要求表位與質(zhì)膜之間有一定的最小距離。IgG介導(dǎo)的CDC是Fab域影響Fc介導(dǎo)功能的另一個例子。單體IgG對C1q單個球狀頭的親和力較低，因此需要抗原驅(qū)動的IgG六聚化才能正確結(jié)合C1q并啟動補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)?？乖?qū)動的六聚化高度依賴于抗體的靈活性、抗原的大小、密度、流動性以及表位位置。

幾十年來，F(xiàn)c和Fab區(qū)一直被認(rèn)為是獨(dú)立作用的，因此在抗體治療開發(fā)的早期階段，重點(diǎn)主要放在優(yōu)化Fab區(qū)與靶抗原的結(jié)合上。對Fab-Fc緊密相互作用以及Fc介導(dǎo)功能在抗體安全性和有效性中作用的更好理解，凸顯了在抗體治療開發(fā)流程早期測量Fc介導(dǎo)功能的重要性。這有助于選擇在功效、安全性和生物分布方面最優(yōu)的Fab-Fc組合。這些測定應(yīng)提供用于篩選抗原特異性FcR、C1q和FcRn親和力的生物物理方法以及抗體糖基化譜分析，以及用于測量抗原特異性效應(yīng)功能的補(bǔ)體和細(xì)胞功能測定。重要的是，由于Fab和Fc區(qū)的密切關(guān)系，結(jié)合和功能測定都應(yīng)在抗原存在下進(jìn)行，以全面了解抗體功能。換句話說，治療性抗體開發(fā)領(lǐng)域需要從評估二分體免疫復(fù)合物（FcR-抗體或抗體-抗原相互作用）發(fā)展到闡明三分體免疫復(fù)合物（FcR-抗體-抗原）的相互作用，以獲得生理相關(guān)和臨床相關(guān)的結(jié)果。

安全性考量

Fc域也涉及幾種潛在的治療性抗體副作用。根據(jù)治療目的，有些抗體不需要Fc介導(dǎo)的效應(yīng)功能，而對于某些抗體，F(xiàn)c結(jié)合FcR的能力可能會帶來安全風(fēng)險。

ADC：抗體-藥物偶聯(lián)物通常不需要介導(dǎo)Fc效應(yīng)功能；相反，F(xiàn)cR的參與可能導(dǎo)致免疫細(xì)胞內(nèi)化ADC，從而產(chǎn)生脫靶效應(yīng)。例如，曲妥珠單抗-美坦新偶聯(lián)物據(jù)報道以FcγRIIa依賴性方式被巨核細(xì)胞內(nèi)化，導(dǎo)致血小板減少癥。因此，在開發(fā)新型ADC時，應(yīng)徹底評估FcR親和力和脫靶細(xì)胞毒性的實(shí)際消除情況。

ADE：FcR的參與也可能導(dǎo)致感染或疾病的抗體依賴性增強(qiáng)，即抗體即使在沒有病毒受體表達(dá)的細(xì)胞上也能促進(jìn)病毒進(jìn)入細(xì)胞。通過Fc工程消除FcR親和力可以預(yù)防ADE，這一策略最近已用于抗SARS-CoV-2抗體。目前有一種獲批的抗SARS-CoV-2抗體被設(shè)計(jì)為效應(yīng)功能降低。

CRS：抗體治療藥物最危險的副作用之一是細(xì)胞因子釋放綜合征，當(dāng)細(xì)胞因子過度釋放導(dǎo)致內(nèi)皮損傷和多器官衰竭時就會發(fā)生。在人體中引發(fā)CRS的抗體包括抗CD3 muromonab、抗CD52 alemtuzumab、抗CD28 TGN1412，以及在少數(shù)情況下的抗CD20 rituximab。對于這些抗體，CRS已被證明是Fc介導(dǎo)的，要么通過結(jié)合NK細(xì)胞上的FcγRIIIa（alemtuzumab），要么通過結(jié)合FcγRIIb并將其作為支架以更好地聚集靶標(biāo)受體（TGN1412）。TGN1412的故事清楚地表明，廣泛評估抗體設(shè)計(jì)對FcR結(jié)合以及所需和不需要的Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能的影響是多么關(guān)鍵。

如上所述，F(xiàn)c修飾的影響取決于抗體靶點(diǎn)和治療背景，F(xiàn)c設(shè)計(jì)對FcR結(jié)合和抗體效應(yīng)功能的影響需要在抗體治療開發(fā)的早期階段進(jìn)行系統(tǒng)篩選，以避免在臨床上出現(xiàn)意外且有時非常嚴(yán)重的后果。特別是當(dāng)抗體被設(shè)計(jì)為不具有效應(yīng)功能時，應(yīng)使用多種免疫細(xì)胞類型的測定組合徹底評估Fc介導(dǎo)功能的沉默，而不僅僅是經(jīng)典的三種測定（NK介導(dǎo)的ADCC、單核細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP和CDC）。功能篩選還應(yīng)輔以一系列生物物理測定，例如糖基化譜分析以及抗原特異性FcR和C1q結(jié)合測定。

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結(jié)語

抗體工程技術(shù)的進(jìn)步，以及對抗體效應(yīng)功能和疾病生物學(xué)所涉及機(jī)制的更深入理解，促使生物制藥行業(yè)致力于新的抗體靶點(diǎn)、新形式，并利用抗體工程來微調(diào)抗體功能。這些抗體發(fā)現(xiàn)方面的新進(jìn)展可能使抗體能夠根據(jù)疾病進(jìn)行定制。然而，要充分利用如此強(qiáng)大的工具，必須考慮幾個因素。在過去十年中，人們越來越接受Fab和Fc之間的密切關(guān)系，以及抗體設(shè)計(jì)對Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能、生物分布和安全性的影響，這些需要在下一代治療性抗體的發(fā)現(xiàn)過程中加以考慮和實(shí)施。創(chuàng)新的抗體發(fā)現(xiàn)浪潮與可能的抗體效應(yīng)功能及其安全影響的多樣性，凸顯了在抗體治療開發(fā)流程早期需要廣泛而系統(tǒng)地進(jìn)行Fc效應(yīng)功能分析。

監(jiān)管機(jī)構(gòu)對評估Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能的指導(dǎo)主要限于三種測定：NK介導(dǎo)的ADCC、單核細(xì)胞介導(dǎo)的ADCP和CDC。然而，我們期望通過對更廣泛的高通量生物物理和細(xì)胞測定進(jìn)行更全面的臨床前評估來改進(jìn)Fc介導(dǎo)效應(yīng)功能的評估，這些測定應(yīng)在靶抗原存在下進(jìn)行，即三分體免疫復(fù)合物。這樣的廣泛評估既能在后期更昂貴的開發(fā)步驟中降低風(fēng)險，又能為解決監(jiān)管機(jī)構(gòu)的額外問題提供基礎(chǔ)。

抗體一直是并將繼續(xù)在可預(yù)見的未來成為治療干預(yù)最強(qiáng)大的模式之一。與任何尖端領(lǐng)域一樣，治療性抗體也面臨著自身特定的挑戰(zhàn)。我們面臨的每一個挑戰(zhàn)都是成長的機(jī)會。整個領(lǐng)域應(yīng)該認(rèn)識到，能力越大，責(zé)任越大，機(jī)遇也越大。

參考資料：

With great power, comes great responsibility: the importance of broadly measuring Fc-mediated effector function early in the antibody development process.MAbs. 2025 Dec;17(1):2453515.

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