癌症中免疫激动剂抗体发展的前景和挑战（中篇）

在上篇中提到抗体是否可以作为激动剂受包括结合表位、亲和力、效价、受体占据程度和抗体Fc结构域与Fcγ受体（FcγR）的相互作用等影响，也介绍了结合亲和力、表位、化合价和抗体Fc结构域与FcγR的相互作用对于抗体是否可以作为激动剂的影响以及激动剂抗体设计和拮抗剂抗体设计在这些考虑因素上的区别，中篇将从受体占据程度和平衡抗体的效应子-激动剂功能两个方面介绍激动剂抗体的剂量反应关系以及抗体同种型的选择对其功能的影响。

上篇：癌症中免疫激动剂抗体发展的前景和挑战（上篇）

1受体占用

功能和受体结合程度之间的关系是激动剂抗体发展必须考虑的另一个关键变量。对于激动剂来说控制这种关系的规则与为治疗癌症而开发的经典抗体形成了对比，特别是受体拮抗剂（例如PD1、CTLA4或VEGF）或通过ADCC或补体依赖性细胞毒性（CDC）机制诱导靶细胞杀伤的抗体（例如CD20、HER2和EGFR）。拮抗剂、ADCC抗体和CDC抗体通常以S形剂量反应方式起作用，其中功能活性在100％受体占有率（结合饱和度）附近达到峰值，并且在高于结合饱和所需的浓度时处于平台期（图5左）。这种典型的剂量反应关系可以预测实现受体或功能完全阻断的剂量水平，也决定了人体中的最高活性并且不会通过更高剂量实现活性的进一步增加。然而，有直接证据表明相同的S形剂量反应关系不适用于靶向共刺激受体的激动剂抗体。相反，一些共刺激激动剂具有钟形剂量反应（图5右）。例如，在用TGN1412（靶向CD28的激动剂抗体）处理人T细胞的研究中发现免疫激活发生在钟形轮廓中^{7, 8}，一组鼠CD28激动剂抗体的类似研究也显示出钟形剂量反应⁹。对于其他激动剂抗体也观察到钟形剂量反应，然而受体占用-功能关系尚未得到仔细研究。

图5：一些免疫激动剂抗体潜在双重活性的模型（剂量-反应曲线）

已经报道了许多其他药物类别的钟形剂量反应的例子。关于免疫共刺激激动剂抗体，有一些机制可以解释钟形剂量反应的可能性。一种可能性是高浓度抗体的免疫过度刺激会导致免疫耗竭、信号传导下调和细胞死亡诱导。然而疲劳通常被认为是慢性抗原暴露的结果，其中T细胞激活的持续时间是驱动疲惫表型的原因。另一种可能的机制涉及激动剂抗体和受体之间的化学计量结合特性，其导致受体寡聚化和功能的最大潜力（图6）。

2平衡效应子-激动剂功能

因为FcγR参与是共刺激激动剂抗体实现最佳活性所需的关键特性，所以IgG同种型选择对于这些药物的设计是至关重要的。几乎所有研发中的共刺激激动剂抗体都是IgG同种型，能够与FcγR结合。在通常用作治疗性抗体（IgG1、IgG2和IgG4）的人IgG同种型中，IgG1和FcγR（特别是激活的FcγR）之间有最强的结合。该特性使IgG1成为诱导ADCC或CDC最有效的IgG同种型，成为设计用于诱导靶细胞杀伤抗体的同种型选择。与IgG1相比，IgG2和IgG4具有较低的FcγR（特别是FcγRIII，是负责人类ADCC的主要受体）结合潜能。IgG2和IgG4可与人FcγRII结合，IgG4可与FcγRI结合，结合亲和力低于IgG1。人的FcγR和IgG比鼠的稍微复杂一些，和人类一样，小鼠具有三种主要激活的FcγR（FcγRI、FcγRIII和FcγRIV）以及一种抑制性受体（FcγRIIB）。鼠存在三种IgG同种型（mIgG1、mIgG2a和mIgG2b），就其对激活FcγR的亲和力和诱导ADCC的潜力而言与人中的四种相反。mIgG2a与人IgG1最同源。因此，鼠mIgG2a的研究可以为人IgG1同种型提供参考。

在小鼠癌症模型中的共刺激激动剂抗体（鼠替代物）的研究可能在很大程度上受所用抗体相应同种型的影响。在某些情况下，观察到的抗肿瘤活性与所用的同种型直接相关。例如，在使用OX40和GITR靶向鼠替代激动剂抗体的小鼠中观察到的抗肿瘤反应取决于使用激动剂抗体的mIgG2a变体。这是由于mIgG2a具有与激活的FcγR结合并通过ADCC机制耗尽调节性T（T_reg）细胞的能力，因为在缺乏激活FcγR的小鼠中抗肿瘤活性受到严重损害。这些激动剂抗体在小鼠模型中优先消耗T_reg细胞的独特能力是由于OX40和GITR在肿瘤内的T_reg细胞群中高表达，表明人OX40和GITR抗体（其中许多是IgG1）的治疗效果与这些药物通过ADCC消耗肿瘤内T_reg细胞群的能力有关。这种机制也可以考虑用于其他IgG1共刺激激动剂抗体，推测其中一些共刺激激动剂抗体可以通过双重机制起作用，即除了通过其他免疫细胞（特别是T_reg细胞）的ADCC耗竭外，还有一些免疫细胞群的激动剂激活。OX40和GITR激动剂抗体均可以通过该细胞群中的直接共刺激受体激活来逆转T_reg细胞的抑制功能。OX40和GITR激动剂抗体的T_reg细胞抑制，无论是通过靶向抑制还是ADCC耗尽，预计都将有益于癌症治疗。

在癌症患者中开发免疫激动剂抗体的关键问题是在人肿瘤中是否也观察到在鼠肿瘤模型中观察到的肿瘤内T_reg细胞过度表达的相同窗口。最近一些以人类肿瘤中免疫共刺激受体表达为特征的研究表明，某些情况下肿瘤内的T_reg细胞存在某些受体的高表达，但这并不是所有共刺激受体共有的特征。因此，我们在确定癌症患者中免疫细胞活化与免疫细胞耗竭的相对影响时需要密切关注受体的表达情况，特别是对IgG1的共刺激激动剂而言。即使患有相同类型的癌症，患者之间的免疫环境也可能有很大差异，因此基于患者的免疫谱来选择有效的激动剂抗体可能会变得至关重要。

图6：受体超聚体形成的最佳化学计量学

理论上，为了实现最大的受体超聚体形成，需要合适摩尔当量的抗体和受体以促进抗体和受体之间的不间断桥接。在受体丰度远远超过抗体浓度的情况下，由于缺乏抗体而导致桥接不足，导致具有2：1化学计量的分离的受体-抗体复合物（图上部）。在相反的情况下，抗体浓度远远超过受体，这也将导致次优的抗体-受体桥接，导致具有1：2化学计量的分离的复合物（图下部）。而等摩尔量的抗体和受体会导致最佳的、不间断的受体桥接和超聚体的形成（图中部）。从机理上讲，该模型与免疫共刺激受体的已知结构功能关系非常吻合。

结语

受体占用-功能关系和抗体同种型选择是激动剂抗体设计中的两个关键问题，深入研究受体占用-功能关系对于临床治疗时药物的剂量选择具有重要参考意义，同时基于患者的免疫谱来选择相应同种型的激动剂抗体及抗体组合对于肿瘤精准治疗也是非常重要的补充，有助于最大化治疗效果和最小化副作用。

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