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抗CD47抗体的抗肿瘤活性依赖于与Fc-FcγR的相互作用
2026-03-17 来源:本站 点击次数:392
背景介绍
CD47广泛表达于肿瘤细胞表面,通过与巨噬细胞上的抑制性受体SIRPα结合,传递“别吃我”信号,帮助肿瘤逃避先天免疫攻击。抗CD47抗体通过阻断“
别吃我
”信号(CD47-SIRPα)来促进巨噬细胞吞噬肿瘤细胞,是近年来免疫治疗的热点。然而,早期临床试验显示,
抗CD47抗体
单药治疗在多种肿瘤中疗效有限,表明仅阻断CD47-SIRPα结合不足以实现高效的肿瘤抑制,因此产生的一个问题是,这些抗体的抗肿瘤活性除了依赖于与Fab区域的结合,是否也与Fc-Fcγ受体结合密切相关。但关于Fc段的集合作用机制目前仍未达成共识。
针对该问题,2023年11月,Juan C. Osorio 等人在Cancer cell发表题为“The Antitumor Activities of Anti-CD47 Antibodies Require Fc-FcγR interactions”的研究论文。研究通过构建
人源化CD47、SIRPα及FcγRs的小鼠模型
,克服了传统模型无法准确模拟人源相互作用的局限,系统揭示了
Fc-FcγR
相互作用是抗CD47抗体发挥
最佳抗肿瘤活性
的必要条件,并阐明了其通过重塑肿瘤微环境来增强免疫应答的机制,在此基础上探索了
Fc优化策略以提升其治疗指数
。
该研究中,抗CD47抗体的可变区序列由
BSI DeepAB抗体测序服务
通过高精度质谱法完成从头测序,所得序列信息随后用于Fc修饰抗体的设计。BSI DeepAB测序服务方案采用多酶消化结合高分辨率质谱技术,借助
PEAKS AB软件
进行深度序列覆盖分析,并通过将自下而上组装的序列理论质量与完整蛋白质量测量值进行比对完成序列验证。此外,该服务还涵盖
亮氨酸/异亮氨酸
区分、翻译后修饰(PTM)及糖型分析等内容。这一套完整的测序服务流程能够高效实现抗体序列的高精度从头解析与全面表征,为本研究的Fc工程改造提供了关键的序列起点。
研究方法
该研究通过抗体Fc工程构建不同FcγR亲和力的抗CD47变体,并结合FcRγ链敲除小鼠模型,证明激活型FcγR结合是疗效的必要条件;利用流式细胞术与细胞耗竭实验明确巨噬细胞和CD8+ T细胞是关键效应细胞,并证实Fc优化抗体可清除Treg、诱导抗原特异性T细胞应答及免疫记忆;
为跨越种属差异,采用CRISPR/Cas9技术构建hCD47/hSIRPα/hFcγR三基因人源化小鼠及相应人源化肿瘤细胞系,实现临床抗体的真实评估;在此基础上,通过系统性vs局部给药对比及血常规监测,揭示Fc优化抗体虽疗效增强但系统毒性增加,而瘤内注射可在保持疗效、诱导远隔效应的同时显著减轻贫血与血小板减少。
研究结果
01.
激活型FcγR受体的参与是抗CD47抗体发挥最佳抗肿瘤活性的必要条件
为明确Fc段在抗CD47抗体疗效中的真实贡献,研究者通过对抗小鼠CD47抗体MIAP301进行Fc工程改造,获得对小鼠FcγRs具有不同亲和力的三种Fc亚型变体,并在免疫健全小鼠模型中系统比较其抗肿瘤活性。实验证明,只有能够高效结合激活型FcγRs的mIgG2a变体在皮下瘤及肺转移模型中均表现出显著抑瘤效果,而无FcγR结合能力的D265A变体及激活型FcγR信号缺失的小鼠中,该疗效均消失。此外,在联合抗gp75抗体或抗PD-1抗体的治疗策略中,mIgG2a变体同样展现出最优协同效应。由此得出结论:
抗CD47抗体必须通过Fc段有效招募激活型FcγRs,方能发挥最佳体内抗肿瘤活性,这一发现为后续Fc优化策略提供了关键理论依据。
Figure 1.激活FcγR的参与增强了阻断mCD47的抗体在体内的抗肿瘤活性
02.
Fc优化抗CD47抗体通过重塑肿瘤微环境、增加巨噬细胞浸润与吞噬活性发挥抗肿瘤效应
在确认Fc-Fcγ受体轴的必要性后,研究进一步剖析肿瘤微环境中的免疫细胞动态。流式细胞术和免疫组化分析显示,MIAP301-mIgG2a处理后肿瘤内CD11b+F4/80+巨噬细胞数量显著增加,并向肿瘤核心区浸润;而中性粒细胞、树突状细胞等无明显变化。
表型分析显示,巨噬细胞表面MHCII、CD80、CD86表达下调,但免疫抑制标志物CD206、CD163、PD-L1未见上调,提示其处于活化后状态而非抑制性表型。
为进一步明确效应细胞类型,研究者分别耗竭巨噬细胞和CCR2+单核细胞,结果显示巨噬细胞耗竭完全消除MIAP301-mIgG2a的抗肿瘤活性,而单核细胞耗竭无此效果,证明巨噬细胞是该抗体疗效所必需的效应细胞。
体外吞噬实验进一步证实,MIAP301-mIgG2a可显著增强骨髓源巨噬细胞对多种肿瘤细胞的吞噬能力,且该效应伴随MHCII、CD80、CD86下调,与体内表型一致。由此得出结论:
抗CD47抗体通过Fc段结合激活型FcγR,直接增加肿瘤浸润巨噬细胞数量并增强其吞噬活性,巨噬细胞是该治疗策略的核心效应细胞。
Figure 2. 经Fc优化增强激活型FcγR结合的抗mCD47抗体与肿瘤浸润巨噬细胞数量增加及吞噬活性增强相关
03.
Fc优化抗CD47抗体清除调节性T细胞、激活CD8+T细胞并诱导长期免疫记忆
研究同时发现,肿瘤浸润的调节性T细胞表面CD47表达水平显著高于CD4+或CD8+ T细胞,这一特征使其成为Fc优化抗体的优先清除靶点。MIAP301-mIgG2a处理后,瘤内调节性T细胞比例及绝对数量均显著下降,证实该清除效应是Fc介导的。
通过抗CD8抗体体内耗竭CD8+T细胞后,MIAP301-mIgG2a的疗效同样消失,证明适应性免疫应答不可或缺。
调节性T细胞减少的同时,CD8+ T细胞的颗粒酶B产生及抗原特异性T细胞比例显著升高,且未见耗竭标志物上调。CD8+ T细胞耗竭后抗体疗效完全消失,证明CD8+ T细胞是该治疗策略的必要效应细胞。
更为重要的是,经MIAP301-mIgG2a治疗达到完全缓解的小鼠,在首次肿瘤接种后90天以5倍剂量再次接种相同肿瘤细胞时,仍可完全排斥肿瘤,而初治小鼠则迅速成瘤。
由此得出结论:
Fc优化抗CD47抗体通过Fc段结合激活型FcγR,可选择性清除高表达CD47的调节性T细胞,解除免疫抑制,进而激活肿瘤特异性CD8+ T细胞应答,并最终形成长期、系统性的抗肿瘤免疫记忆。
Figure 3. FC优化的抗mCD47抗体可减少Tregs并促进抗原特异性CD8+T细胞的浸润
04.
人源化CD47/SIRPα/Fcγ受体三基因敲入小鼠模型的建立为临床抗体评估提供高置信度体内平台
在明确了小鼠系统中mFcγR参与对抗CD47抗体活性的贡献后,研究进一步探讨该发现是否同样适用于靶向人CD47的抗体。研究团队采用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将小鼠内源性CD47与SIRPα的胞外域分别替换为相应人源序列,成功构建hCD47/hSIRPα双基因敲入小鼠;并与实验室前期建立的人源化Fcγ受体小鼠杂交,获得hCD47/hSIRPα/hFcγR三基因人源化小鼠。与此同时,研究团队采用相同策略构建了表达人CD47的MC38及B16肿瘤细胞系,实现了在人源化免疫背景下的同基因移植。
基于这一平台,研究者将临床候选抗体5F9改造为三种不同小鼠Fc亚型的嵌合抗体,并在皮下瘤及肺转移模型中系统比较其抗肿瘤活性。结果显示,只有能够高效结合激活型小鼠FcγR的mIgG2a变体在体内表现出显著抑瘤效果,且在体外吞噬实验中也具备最强活性。
上述结果验证了该研究在免疫健全小鼠系统中得出的初步结论,证明
“激活型FcγR参与是疗效必要条件“这一机制同样适用于抗人CD47抗体。
Figure 4. hCD47/hSIRPα KI小鼠的表征及经Fc优化增强激活型FcγR结合的阻断型与非阻断型抗hCD47抗体的抗肿瘤活性
05.
Fc优化型抗人CD47抗体疗效增强伴随系统性毒性增加,瘤内注射可实现疗效与毒性解耦
基于上述人源化平台,研究对比了临床在研的Fc弱结合型抗体5F9-hIgG4与Fc优化型变体5F9-GAALIE的系统性给药效应。结果显示,5F9-GAALIE在MC38-hCD47及B16-hCD47人源化肿瘤模型中均表现出显著更强的抑瘤活性;然而,系统性腹腔注射该抗体诱发了剂量依赖性的贫血与血小板减少,且毒性强度与Fc激活能力呈正相关,5F9-GAALIE在2.5 mg/kg剂量即导致显著血细胞下降,而5F9-hIgG4在10 mg/kg剂量下方出现类似改变,高剂量下5F9-GAALIE组小鼠出现死亡。这一毒性谱系精准重现了临床抗CD47抗体治疗中“靶向肿瘤外毒性”的瓶颈。
值得注意的是,将给药方式由腹腔注射改为瘤内局部注射后,5F9-GAALIE在2.5 mg/kg剂量下仍可有效抑制注射侧肿瘤生长,并在双侧肿瘤模型中诱导显著的远隔效应,同时外周红细胞与血小板计数维持在正常范围。这一发现为Fc优化抗体的临床转化提供了可行的风险控制路径:局部给药可在保留Fc优化疗效增益的同时,有效规避系统性靶向毒性。
此外,在抗PD-1单药耐药的B16-hCD47黑色素瘤模型中,5F9-GAALIE单药治疗即显著有效,且与系统性PD-1阻断联合呈现协同抗肿瘤效应。由此得出结论:
局部给药可在保留Fc优化疗效增益及远隔免疫效应的同时,有效规避系统性靶向毒性。这一策略为Fc优化型抗CD47抗体的临床转化提供了可行的风险控制路径。
Figure 5. CD47Sirpα和FcγR的人源化小鼠模型复现了全人源抗CD47抗体的活性和毒性特征
Figure 6. Fc优化型人源化抗CD47抗体促进有效的体内抗肿瘤活性
06.
有效的体内抗肿瘤活性需要同时具备CD47/SIRPα轴阻断与激活型FcγR信号参与
利用已建立的人源化CD47抗体评估系统,研究进一步探究:究竟是激活型FcγR的参与本身足以驱动抗肿瘤活性,还是必须同时实现CD47/SIRPα信号的阻断?
为解决这一问题,研究设置了对照实验:将阻断型抗人CD47抗体5F9与非阻断型抗人CD47抗体2D3统一改造为相同的小鼠IgG2a Fc骨架,确保二者Fc段对激活型Fcγ受体的招募能力完全对等,从而单独评估Fab段功能差异对疗效的影响。
体内药效结果显示,5F9-mIgG2a在B16-hCD47肺转移模型中显著降低肿瘤负荷,而2D3-mIgG2a完全无效。这一对比最终闭合了逻辑链条:
抗CD47抗体欲实现最佳抗肿瘤活性,必须同时满足两个条件:Fab段有效阻断CD47-SIRPα以解除“别吃我”信号,Fc段有效招募激活型Fcγ受体以启动“来吃我”信号。二者缺一不可,单有其一均不足以驱动显著疗效。
结论与意义
该研究系统探讨了抗CD47抗体的Fc结构域在多个种属匹配模型中对体内最佳抗肿瘤活性的必要贡献,为理解此类新兴治疗性抗体的作用机制提供了新的视角。利用人源化CD47-SIRPα及FcγRs的三基因敲入小鼠模型,研究证实:经Fc工程改造、增强与激活型FcγR结合的抗CD47抗体,可显著促进巨噬细胞及抗原特异性T细胞向肿瘤内浸润,同时有效耗竭调节性T细胞,从而重塑肿瘤微环境、激活长效抗肿瘤免疫。然而,系统给药时Fc优化亦导致剂量依赖性靶向性肿瘤外毒性。值得注意的是,采用局部瘤内注射可在保留上述疗效增益及远隔效应的同时,将靶向性肿瘤外毒性降至最低。该研究结果强调了Fc优化在开发高效抗CD47疗法中的核心地位,并为增强这一前景广阔的免疫治疗策略的临床疗效提供了可行的风险控制路径。
原文链接:https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1535-6108%2823%2900363-X
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