Cell Research亮点 | 背道超车：保护CTLA-4 免疫检点, 创造更安全更有效的癌症免疫治疗

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免疫检查点阻断假说认为阻断免疫检查点可以取得肿瘤免疫治疗效果。由于这些免疫检查点也会保护机体免受自身免疫病，阻断这些免疫检查点会增加自身免疫性疾病的风险。特别是在CTLA-4（细胞毒性T细胞相关抗原4）基因敲除小鼠模型以及临床患者CTLA-4基因失活时会产生严重的自身免疫性疾病。单用CTLA-4抗体或和PD1抗体联取得良好的抗癌效果，但是50-90%的联用患者会产生三到四级的免疫治疗相关的副作用（immunotherapy-related adverse effects，irAEs）。

2018年美国马里兰大学医学院的刘阳/郑盼联合实验室以及昂科免疫生物技术有限公司（OncoImmune, Inc.）的合作者在Cell Research上连发两篇研究长文（两篇研究长文报道CTLA-4抗体在肿瘤免疫治疗中的新机制新模型）【1,2】，对CTLA-4免疫检查点阻断假说提出了挑战。他们的研究表明对于CTLA-4这个免疫检查点来说，检查点阻断与免疫疗效无关。由于具有免疫抑制性功能的瘤内调节性T细胞（Treg）上高表达的CTLA-4，CTLA-4抗体介导的的细胞杀伤或吞噬作用（ADCC/ADCP）选择性地消灭Treg，进而增强抗肿瘤效果。

2019年7月2日，Cell Research再次发表了刘阳/郑盼联合实验室的最新成果，题为Hijacking antibody-induced CTLA-4 lysosomal degradation for safer and more effective cancer immunotherapy。该研究提出一个与传统免疫检点学说背道而驰的新观点：为了取得更加安全有效的抗肿瘤效果，我们应当保留而不是灭活CTLA-4免疫检查点。

这项研究不仅阐述了CTLA-4抗体产生免疫相关副作用的机制，也为我们提供了一种减少CTLA-4抗体副作用的新思路，即通过改造CTLA-4抗体的pH敏感性。通过这种抗体改造减少副作用的同时并没有影响CTLA-4抗体的抗肿瘤效果，反而增强了CTLA-4抗体的抗肿瘤效果。为方便理解，特将这项研究的主要观点以图1的形式展现给大家。

首先，如图2所示，研究人员发现具有免疫相关副作用倾向的CTLA-4抗体（Ipilimumab伊匹单抗和TremeIgG1）通过溶酶体降解CTLA-4的方式来拮抗CTLA-4的功能，而安全的CTLA-4抗体（HL12/HL32）逃避了溶酶体的降解，保留了CTLA-4分子，促进了CTLA-4分子的再循环。

Tremelimumab是另外一种CTLA-4抗体，在多个临床试验中由于未达到预期终点且副作用比较严重而终止。研究人员为了方便和同为hIgG1亚型的Ipilimumab和HL12/HL32抗体比较，产生了human IgG1亚型的Tremelimumab（TremeIgG1），此TremeIgG1在CTLA-4基因人源化小鼠模型里同样具有严重的副作用。他们发现，临床上正在用的CTLA-4抗体（伊匹单抗和Tremelimumab）废除了CTLA-4这个免疫检查点，而安全有效的CTLA-4抗体（HL12/HL32）却保留了CTLA-4这个免疫检查点分子。这个区别对于CTLA-4抗体非常重要，因为如果CTLA-4抗体阻断了CTLA-4分子的再循环，会将一个安全的抗体变成一个具有严重副作用的抗体。 

其次，为了从分子水平解释具有免疫副作用和没有免疫副作用的CTLA-4抗体的区别，研究人员检测了各种CTLA-4抗体在不同pH环境下结合CTLA-4分子的情况（如图3所示）。因为不同的pH环境对应于细胞内不同的囊泡，比如pH为4.5-5.0的溶酶体 (lysosome)，pH为5.5左右的晚期内体 （late endosome）, pH为6左右的早期内体 (early endosome)，pH大于6.5再循环内体(recycling endosome) 等。研究人员发现具有免疫相关副作用倾向的CTLA-4抗体在各种pH条件下都能够紧密的结合CTLA-4，而没有免疫相关副作用倾向的CTLA-4抗体在晚期核内体对应的pH下却不能和CTLA-4分子结合。这些数据为我们解释了为什么没有免疫相关副作用倾向的CTLA-4抗体进入细胞后会和CTLA-4分子解离。                                           

接下来，为了验证不同的pH敏感性是否导致了不同的免疫相关的副作用倾向。研究人员将具有严重免疫相关副作用的TremeIgG1抗体进行不同的突变，得到了具有不同pH敏感性的突变体。如图4所示，研究人员通过将TremeIgG1抗体的互补决定区CDR的酪氨酸Y突变成组氨酸H，成功地增加了TremeIgG1抗体的pH敏感性，阻止了抗体诱发的CTLA-4分子的溶酶体降解与下调，并且显著减少了免疫相关的副作用。这项研究引人注目的地方就是通过增加CTLA-4抗体的pH敏感性就可以成功的将一个有严重副作用的CTLA-4抗体改造成安全的抗体。

最后，通过保留细胞表面的CTLA-4分子，并且增加其生物活性，pH敏感性抗体可以更加有效的通过CTLA-4抗体介导的细胞杀伤或胞吞作用（ADCC/ADCP）选择性删除肿瘤微环境内高表达CTLA-4分子的调节性T细胞（Treg），进而增强机体对大肿瘤的抗肿瘤效果。（图5，抗体介导的细胞杀伤作用ADCC 和 HL12/HL32/伊匹单抗Ipilimumab的抗肿瘤效果）。

综上所述，这项最新研究在肿瘤免疫治疗领域提出了一个新概念与思路。对CTLA-4免疫检查点阻断假说再次发起了挑战: 为了开发安全有效的CTLA-4抗体免疫治疗药物，我们应该保留而不是阻断CTLA-4这个“免疫检查点”。文中创导的pH敏感抗体也与低pH依赖抗体的概念背道而驰。

据悉，美国马里兰大学医学院的刘阳/郑盼实验室的项目负责人张燕博士以及杜雪相博士和刘明月博士为论文共同第一作者。同一实验室的唐飞博士，张鹏博士，艾春霞医生，人类病毒学研究所的James K.Fields, Eric J. Sundberg, Olga S Latinovic 以及昂科免疫生物技术有限公司（OncoImmune, Inc.）的Martin Devenport对这项研究也做出了重要贡献。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41422-019-0184-1

制版人：珂

1.Du X, Liu M, Su J, Zhang P, Tang F, Ye P, Devenport M, Wang X, Zhang Y, Liu Y, Zheng P. Uncoupling therapeutic from immunotherapy-related adverse effects for safer and effective anti-CTLA-4 antibodies in CTLA4 humanized mice. Cell Res. 2018;28(4):433-47. doi: 10.1038/s41422-018-0012-z. PubMed PMID: 29463898; PMCID: PMC5939041.

2.Du X, Tang F, Liu M, Su J, Zhang Y, Wu W, Devenport M, Lazarski CA, Zhang P, Wang X, Ye P, Wang C, Hwang E, Zhu T, Xu T, Zheng P, Liu Y. A reappraisal of CTLA-4 checkpoint blockade in cancer immunotherapy. Cell Res. 2018;28(4):416-32. Epub 2018/02/24. doi: 10.1038/s41422-018-0011-0. PubMed PMID: 29472691.