抗體介導(dǎo)的ADCC和CDC作用

在人們與疾病抗?fàn)幍倪^程中，有兩種免疫作用像冉冉的新星一樣照亮了人們前進(jìn)的道路。這兩種功不可沒的免疫作用是：

1. 抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）

2. 補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒性作用（complement dependent cytotoxicity, CDC）。

前者是指抗體的Fab段與感染或腫瘤細(xì)胞的抗原表位結(jié)合，F(xiàn)c段與殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）表面的FcR結(jié)合，介導(dǎo)殺傷細(xì)胞直接殺傷靶細(xì)胞的作用。后者指的是補(bǔ)體通過特異性抗體與細(xì)胞膜表面相應(yīng)抗原結(jié)合，激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑，形成的攻膜復(fù)合物裂解靶細(xì)胞的作用。

說到這兩種作用我們就不得不提到一種歷史悠久的腫瘤藥物——利妥昔單抗(retuximab)。利妥昔單抗是一種CD20特異性抗體，非霍奇金淋巴瘤的特效藥物，它就是通過ADCC和CDC作用殺傷腫瘤細(xì)胞的。今天我們就以利妥昔單抗為例和大家聊聊ADCC和CDC作用。

圖1. 羅氏制藥利妥昔單抗

作為一種典型的IgG抗體，利妥昔單抗從作用機(jī)制方面來看擁有抗體-抗原結(jié)合部位Fab段和與Fc受體、補(bǔ)體結(jié)合的部位Fc段。利妥昔單抗的Fab段能夠與人CD20蛋白緊密結(jié)合。而Fc段決定了利妥昔單抗的效應(yīng)功能，包括ADCC作用和CDC作用，其作用機(jī)制見圖2。

圖2 由Fc段驅(qū)動的ADCC和CDC作用機(jī)制^[1]

一、抗體依賴的細(xì)胞毒性作用（ADCC）

當(dāng)利妥昔抗體結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面抗原以及免疫效應(yīng)細(xì)胞表面Fc受體時，ADCC作用便登上舞臺，激活免疫效應(yīng)細(xì)胞，如NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等。這些細(xì)胞被激活后，就向近在咫尺的腫瘤細(xì)胞或感染細(xì)胞釋放諸如穿孔素、顆粒酶等細(xì)胞毒性物質(zhì)。后續(xù)工作就由這些毒性物質(zhì)完成，破壞腫瘤細(xì)胞膜，使水和電解質(zhì)迅速進(jìn)入胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞崩解破壞，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，最終殺死腫瘤細(xì)胞�；蚴峭ㄟ^Fas與FasL途徑與TNF-α與TNFR-I途徑最終導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡，此處不再贅述。已知的Fc受體有多種，不過引發(fā)ADCC作用最關(guān)鍵的要數(shù)FcγRIIIa受體，而這種受體特異性表達(dá)在NK細(xì)胞中。因此，雖然巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、中性粒細(xì)胞都能產(chǎn)生ADCC作用，NK細(xì)胞卻能夠拔得頭籌，被認(rèn)為是ADCC作用中最重要的細(xì)胞類群。

二、補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞續(xù)性作用（CDC）

CDC作用則是利用了另一種手段，依賴一套復(fù)雜的免疫體系——補(bǔ)體。不過，復(fù)雜歸復(fù)雜，CDC作用可是利妥昔單抗殺傷腫瘤細(xì)胞的主要作用機(jī)理^[2]：當(dāng)補(bǔ)體蛋白C1q與利妥昔單抗結(jié)合后，就與細(xì)胞膜表面的相應(yīng)抗原結(jié)合形成復(fù)合物，起始補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑。接著C1q的八位兄弟C2-C9就像葫蘆娃一樣被招募而來，形成攻膜復(fù)合體（MAC），齊心協(xié)力把腫瘤細(xì)胞撕成碎片。該過程類似ADCC作用中的穿孔素的殺傷過程，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡。

圖3. 補(bǔ)體蛋白形成攻膜復(fù)合體^[3]

三、ADCC、CDC作用在抗體研發(fā)中的應(yīng)用

利妥昔單抗的成功，引起了大家見賢思齊的熱潮，開發(fā)了一系列ADCC、CDC作用相關(guān)藥物。比如利用ADCC作用的曲妥珠單抗(trastuzumab)和阿倫珠單抗（alemtuzumab）。前者用于治療HER-2陽性乳腺癌，后者用于治療慢性B細(xì)胞淋巴細(xì)胞性白血病和多發(fā)性硬化癥。還有利用CDC作用的CD52抗體、CEA抗體也紛紛加入到這一陣營中來，為多種疾病的患者帶來了康復(fù)的福音。

為了更好地利用這兩種免疫途徑，很多研究者希望通過改變抗體的設(shè)計來提高ADCC、CDC作用的激活。通過分析抗體序列并對照利妥昔單抗，發(fā)現(xiàn)IgG的CH2結(jié)構(gòu)域中與C1q結(jié)合的位點(diǎn)Asp270、Lys322、Pro329和Pro331，經(jīng)改造后可以增加與C1q的結(jié)合和CDC活性。鉸鏈區(qū)的氨基酸調(diào)整也可以明顯增加C1q的結(jié)合和CDC活性。同時抗體分型也與CDC作用的激活相關(guān)。有報道稱將IgG1和IgG3改造成二者的混合抗體后，激活CDC作用的能力一下子增強(qiáng)了幾十倍^[1]。而通過改造抗體糖鏈，將巖藻糖去掉之后，ADCC效應(yīng)瞬間提高了100多倍^[1]。為后續(xù)的抗體研發(fā)指明了道路。

四、小結(jié)

利妥昔單抗在商業(yè)上無疑是成功的，然而通過研究這種抗體的作用機(jī)制，我們認(rèn)識到了ADCC和CDC作用在腫瘤免疫以及自身免疫中的重要作用。在利妥昔單抗之后，我們期待有更多的ADCC、CDC相關(guān)抗體能夠為人類健康創(chuàng)造更多價值。

好啦，今天為小伙伴們帶來的ADCC、CDC的小知識就說這么多，小編希望大家也能像我自己一樣有所收獲，歡迎關(guān)注百奧賽圖，我們下次再見！

參考文獻(xiàn)

1. Kubota T, Niwa R, Satoh M, et al. Engineered therapeutic antibodies with improved effector functions[J]. Cancer science, 2009, 100(9): 1566-1572.

2. Manches O, Lui G, Chaperot L, et al. In vitro mechanisms of action of rituximab on primary non-Hodgkin lymphomas[J]. Blood, 2003, 101(3): 949-954.

3. Murphy K, Weaver C. Janeway's immunobiology[M]. Garland Science, 2016.

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