靶向肿瘤热点胞内突变的治疗性抗体是怎样研发的

经典突变——TP53(肿瘤蛋白p53)突变是发现的第一个肿瘤抑制基因,在绝大多数人类肿瘤中是失活的,在NCBI Clinvar数据库中共存在2235种突变,其中致病与可能致病突变809种,这些致病突变中发现时间最早的可追溯到1993年,且每年都有新的致病突变被发现。

尽管一直对TP53进行研究,但是没有一种针对突变型p53的药物被批准用于治疗肿瘤中含有这些突变的患者。作为胞内抗原突变,TP53突变靶点的抗体药物用经典靶向细胞表面蛋白的抗体设计很难奏效。为了靶向打击TP53突变阳性的肿瘤细胞,设计TP53突变的TCR 模拟抗体就成了很有价值的道路。

靶点

最常见的TP53突变(R175H)抗原,其与细胞表面的一种常见人类白细胞抗原-a(HLA-a)等位基因形成复合物,通过开发高度特异性抗体,并其转化为免疫治疗剂。尽管癌细胞表面的p53肽-MHC复合物密度极低,但双特异性抗体在体外和小鼠体内有效地激活T细胞来裂解呈递新抗原的癌细胞。这种方法可以帮助我们有效地解决传统方法难以攻克的靶向肿瘤突变新抗原研究。

TP53中的突变最常以单核苷酸变体的形式出现在DNA结合域中。来自突变的TP53等位基因的蛋白被蛋白酶体降解后,被主要组织相容性复合体(MHC)加工和呈递,产生T细胞受体(TCR)可识别的新抗原(neoantigen)。R175H是其中175位的精氨酸被组氨酸取代,是TP53中观察到的最常见的突变,HMTEVVRHC(肽链)来源于p53R175H,与人类白细胞抗原(HLA)等位基因(A*02:01)结合,该等位基因存在于超过40%的美国高加索人中。

设计

近年来,TCR-Mimic(TCRm)抗体已成为一类靶向肿瘤细胞内蛋白pHLA(多肽-MHC复合物)的药物。与TCR相比,TCRm抗体具有更高的亲和力,可以很容易地转化为各种治疗形式,如全长抗体、抗体-药物结合物和双特异性抗体。

另外,T细胞重定向双特异性抗体具有肿瘤抗原和TCR-CD3复合物的双重特异性,是现成的试剂,理论上可以用于治疗任何肿瘤含有目标抗原的患者。双特异性抗体的一端与肿瘤细胞结合,另一端与T细胞结合,触发T细胞的细胞毒作用和细胞因子的产生。

这种形式主要是针对高表达的、非肿瘤特异性的、野生型(WT)细胞表面蛋白。基于以上理论,开发了本研究中靶向TP53突变和CD3的双特异性单链抗体(scDb)。

来自肿瘤细胞的TP53 524G>A突变蛋白(R175H),经过蛋白酶体降解成为肽段后,被运输至胞膜与HLA-A2形成复合物,靶向复合物的抗体H2-scDb模拟TCR的功能,与TP53 524G>A突变蛋白(R175H)+HLA-A2复合物结合后,抗体的CD3结合部位连接T细胞的CD3蛋白,刺激T细胞释放一系列细胞因子,靶向杀伤肿瘤细胞。图片来源于Targeting a neoantigen derived from a common TP53 mutation. Science

开发过程

首先确证了p53R175H在三种人肿瘤细胞系(KMS26,TYK-nu,KLE)中表达,并以p53R175H/HLA-A02:01复合物的形式被呈递到细胞表面。通过噬菌体文库技术筛选得到了两个特异性靶向p53R175H/HLA-A02:01复合物的抗体克隆,分别命名为H2-scDb和H20-scDb。这两个克隆可以特异性地与p53R175H/HLA-A02:01复合物结合,并激活T细胞,然而对p53WT/HLA-A02:01复合物并没有类似作用。

抗体的细胞活性验证

评估H2-scDb识别不同表达水平的HLA-A*02:01和具有不同p53突变状态的癌细胞的能力。结果发现,H2-scDb可以特异性识别靶抗原,并诱导和激活T细胞反应,且具有剂量依赖性。T细胞释放颗粒酶B、穿孔素、IFN-γ等对靶细胞造成杀伤。

用三种不同的方法进一步验证了H2-scDb的特异性。为了检测H2-scDb是否存在交叉反应,评估其安全性,基于抗体结构对可能的交叉反应表位进行了检测和验证。结果显示,H2-scDb的特异性非常好,并不会诱导交叉反应。

抗体的体内验证

最后,在小鼠模型中进行了体内实验的验证,再次证明了H2-scDb可以特异性识别和激活T细胞,发挥良好的抗肿瘤作用。研究团队已经证明,这一双特异性单链抗体H2-scDb可以特异性识别和激活T细胞,发挥抗肿瘤作用,且不会诱导产生交叉反应,具有良好的安全性。

价值总述

虽然目前只是在动物模型上获得了验证,但是为后续的肿瘤治疗提供了很多的思路和选择,如与免疫检查点抑制剂的联合应用;TCR-T细胞疗法的开发;以同种新抗原为基础的通用疫苗研发等。

另外,常规的抗体治疗通常只能结合细胞表面的抗原,而肿瘤中大部分抗原是胞内抗原,这令抗体治疗常常束手无策。本研究中的抗体巧妙地识别了被呈递到细胞表面的抗原肽-MHC复合物,激活了T细胞的抗肿瘤效应。这为抗体的研发、靶向实体瘤的CAR-T细胞疗法研发等提供了新的思路和证据。

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