增强ADCC效应的三种工艺

抗体通过Fab的CDR区识别抗原，通过其Fc段和FcγR结合发挥效应功能，如抗体依赖的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC），抗体依赖的细胞胞吞作用（antibody-dependent cellular phagocytosis，ADCP），补体依赖的细胞毒性作用（complement-dependent cytotoxicity，CDC)，以及和FcRn结合，延长抗体半衰期等。

抗体Fc段介导的效应功能（文献2）

三种增强ADCC效应的工艺

在常见的四种IgG亚型中，IgG1和IgG3可以诱导强的ADCC效应，但是IgG1比IgG3有更长的半衰期和更稳定的结构，所以ADCC效应抗体通常选择IgG1亚型（文献1）。

要发挥ADCC效应，抗体需要和Fc受体（FcγR）结合。抗体通常通过铰链区及CH2区域和FcγR结合。CH2结构域的Asn-N297链接糖基化修饰，及修饰的糖型成分（如乙酰葡糖胺，甘露糖，岩藻糖和唾液酸等）决定CH2结构的稳定性及结合特性。因而ADCC效应抗体，Fc段糖修饰是主要的工程工艺。

工艺1：Fc糖基化改造

IgG和FcγR的结合一般是低亲和力的，为了增强ADCC的功能，需要增加二者结合的亲和力。从FcγR在免疫细胞分布来看，NK细胞作为ADCC的主要效应细胞，主要表达FcγRIIIa。

Fcγ受体免疫细胞分布（文献3）

增强ADCC糖基化工程策略是增加和FcγRIIIa的结合，方法是去除核心的岩藻糖，增加IgG1 Fc与 FcγRIIIa Asn162结合。

IgGFc和FcγRIII结合（文献4）

当然去除Fucose也有一些问题，比如减少了FcγRIIIa可结合的IgG Fc构象多样性，抑制了糖和糖的直接结合。但是去除核心岩藻糖是增强ADCC普遍使用的策略。

小范围内，半乳糖苷化可以调节Fc和FcγRIIIa的结合，但是在没有去除岩藻糖的情况下，结果变异比较大，从完全没有增强效应到有很好的增强效应，原因是半乳糖与FcγRIIIa不同N糖结合。Fc段的唾液酸化对ADCC的影响是最小的。

方法2：定点突变

高分辨率结构分析，可以解析IgG Fc和FcγR结合的氨基酸位点，可以有针对性的进行点突变，现在发现的主要位点有，下铰链的Leu234–Ser239和CH2结构域的Asp265–Glu269,  Asn297–Thr299。所以在这些区域，或者临近区域的突变，提高亲和力。目前S298A/E333A/K334A 和S239D/I332E已经被证实可以增强ADCC。

P247I/A339Q被用于第三代CD20抗体ocaratuzumab，被证实有很好的效果。

IgGFc和FcγRIIIa的结合位点（文献5）

结构分析显示，Fc和FcγR结合是不对称的，Fc段突变造成的不对称性，可以最大程度增加和FcγR的亲和力。Fc突变形成的异二聚体，可以提高CH2结构的稳定性，以及和FcγR的亲和力。

工艺3：Fc段多聚体

和糖型改造，点突变相比，增加IgG1的Fc段数量（一个抗体带多个Fc段）显得更加的直接。一个IgG1带有多个Fc段，结合多个FcγRIIIa,增强ADCC作用。

增加Fc段数量（文献6）

增加亲和力及杀伤活性（文献6）

总结

抗体介导的细胞毒效应（ADCC）是抗体药物杀伤肿瘤细胞非常重要的手段之一。而抗体和FcγR的天然亲和力比较弱，工程化改造增强亲和力成为常用手段。

NK细胞是ADCC的主要效应细胞，其表达FcγRIIIa受体，因而核心策略是增加IgG1抗体Fc段和FcγRIIIa受体亲和力。目前去岩藻糖化使用最为广泛；点突变也在多个药物被使用；多聚化目前主要是Momenta的SIFbody在使用。

参考文献

1. Brezski, R.J.; Georgiou, G. Immunoglobulin isotype knowledge and application to Fc engineering. Curr. Opin. Immunol. 2016, 40, 62–69.

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