雪貂Fcγ受体的IgG结合特性

《mAbs》：IgG binding characteristics of ferret Fcγ receptors

ferret Fcγ受体与IgG结合特性研究揭示其作为疫苗和被动免疫模型的潜力，但存在与人类Fcγ受体结构差异及糖基化依赖性不同的问题。

　　本研究聚焦于通过分析小动物模型中的抗体（Ab）与Fcγ受体（FcγR）之间的相互作用，以期为临床前研究提供更精确的参考依据。作为重要的实验动物模型，仓鼠（Mustela putorius furo）在模拟人类呼吸道病毒感染和免疫反应方面具有独特优势。近年来，仓鼠因其在呼吸系统生理结构和病原体传播特性上与人类高度相似，被广泛用于评估疫苗免疫原性、被动抗体转移效果及多种病毒的感染机制。然而，与人类和小鼠相比，关于仓鼠中FcγR及其与抗体的结合特性研究仍显不足。为此，本研究首次系统地鉴定并表征了仓鼠的FcγRI、FcγRII和FcγRIII受体，探索其与仓鼠及人类IgG的结合特性，并进一步分析糖基化对结合亲和力的影响。

### Fcγ受体的鉴定与结构分析

通过比对人类和小鼠的FcγR序列，研究人员在仓鼠基因组中识别出三种可能的FcγR同源物：FcγRI、FcγRII（b）和FcγRIIIa。这些受体在结构域组成和序列同源性上表现出与人类和小鼠的相似性，但某些关键特征存在差异。例如，仓鼠FcγRI具有三个外源结构域，而FcγRII和FcγRIIIa各有两个。在信号传导方面，FcγRI和FcγRIIIa通常依赖共同的γ链，而FcγRII（b）则包含一个免疫受体酪氨酸基抑制性基序（ITIM），提示其在免疫调节中的潜在作用。这一发现为理解仓鼠免疫系统中FcγR的多样性及其功能提供了重要线索。

此外，研究还通过系统发育分析揭示了不同物种间FcγR的进化关系。结果显示，仓鼠的FcγR与人类的亲和力和序列相似性较高，尤其在FcγRI和FcγRII方面，与人类的匹配度显著优于小鼠。然而，仓鼠FcγRIIIa与人类FcγRIIIa的相似性较低，表明其在信号传导机制上可能有所不同。这种跨物种的结构和功能比较有助于更准确地预测仓鼠模型在免疫学研究中的适用性。

### 抗体的糖基化与FcγR结合

在抗体与FcγR的结合过程中，糖基化是一个关键影响因素。研究人员发现，仓鼠IgG与人类IgG子类在结合FcγR时表现出相似的糖基化依赖性。具体而言，糖基化修饰显著增强了抗体与FcγR的结合亲和力，特别是在FcγRI和FcγRIIIa的结合中。通过去除N-糖基化修饰，研究人员发现抗体与FcγR的结合信号明显减弱，这表明糖基化在调节FcγR结合过程中起着重要作用。

值得注意的是，仓鼠IgG的糖基化模式与人类IgG1类似，但与人类IgG2和IgG4的结合亲和力较低。这种差异可能源于糖基化修饰的类型和位置不同。例如，人类IgG1的N297位点在FcγRIIIa结合中起关键作用，而仓鼠IgG的N302位点则具有类似的功能。此外，研究还发现，仓鼠IgG在去除核心岩藻糖基化后，其对FcγRIIIa的结合能力有所增强，这与人类中Afucosylated IgG的增强效应相一致。这表明，糖基化修饰对FcγR结合亲和力的影响在不同物种中具有一定的保守性，但具体机制可能因物种而异。

### FcγR与IgG的结合亲和力分析

为了进一步量化FcγR与IgG的结合亲和力，研究团队采用了多种生物物理方法，包括生物层干涉（BLI）和表面等离子体共振（SPR）。这些方法能够提供更精确的结合常数（Kd）和动力学参数（kon和koff）。结果显示，仓鼠IgG与仓鼠FcγRI和FcγRIIIa的结合亲和力较高，分别达到3.7 nM和67 nM。相比之下，仓鼠FcγRII（b）的结合亲和力较低，约为150 nM，表明其在免疫应答中的作用可能更为有限。

此外，人类IgG1、IgG3和IgG4在仓鼠FcγR上的结合亲和力也表现出较高的相似性，而人类IgG2的结合能力较弱。这表明，仓鼠模型可能更适用于研究那些以IgG1和IgG3为主导的免疫反应，而对IgG2的特异性研究则需要进一步探索。研究还发现，仓鼠IgG与人类IgG1在结合亲和力上具有高度一致性，这为利用仓鼠模型评估疫苗和抗体疗法的免疫效果提供了理论支持。

### 跨物种结合特性的比较

通过比较不同物种间的FcγR与IgG的结合特性，研究人员发现，尽管存在一些序列差异，但抗体与FcγR的结合模式在多个物种中具有一定的保守性。例如，仓鼠IgG在结合FcγRI和FcγRIIIa时表现出与人类IgG1和IgG3相似的亲和力。这提示，仓鼠模型可能能够有效模拟人类中由IgG1和IgG3介导的免疫效应，如抗体依赖性细胞毒性（ADCC）和抗体依赖性细胞吞噬（ADCP）。然而，由于仓鼠缺乏类似人类的FcγRIIa受体，其在激活免疫细胞和引发炎症反应方面的功能可能有所限制。

这种跨物种的结合特性差异对疫苗和抗体疗法的开发具有重要意义。例如，在人类中，IgG2和IgG4通常与较弱的免疫效应相关，而仓鼠模型中可能无法充分反映这些子类的生物学功能。因此，在利用仓鼠模型进行疫苗评估时，应重点关注IgG1和IgG3的表达和功能，同时注意避免过度依赖IgG2和IgG4的分析。此外，仓鼠IgG的Afucosylation现象可能与人类类似，这为研究Afucosylated IgG在增强免疫效应中的作用提供了新的视角。

### 糖基化对免疫功能的影响

糖基化修饰不仅影响抗体与FcγR的结合能力，还可能通过调节FcγR的信号传导来影响免疫功能。例如，在人类中，Afucosylated IgG1在结合FcγRIIIa时表现出更高的亲和力，从而增强ADCC效应。这种现象在仓鼠模型中也得到了验证，表明Afucosylated IgG可能在仓鼠中同样具有增强免疫功能的潜力。然而，由于仓鼠缺乏某些关键的FcγR类型（如FcγRIIa），其免疫应答的某些方面可能无法完全模拟人类情况。

此外，研究还发现，仓鼠IgG的糖基化模式与人类IgG1相似，但与人类IgG2和IgG4的结合能力较低。这提示，糖基化修饰在不同IgG子类中的作用可能具有物种特异性。例如，人类IgG1的N297位点在结合FcγRIIIa时起重要作用，而仓鼠IgG的N302位点则表现出类似的功能。这种保守性表明，糖基化修饰在调节抗体功能方面具有一定的普遍性，但具体机制可能因物种而异。

### 仓鼠模型在免疫研究中的潜力

尽管仓鼠在某些方面与小鼠存在差异，但其在模拟人类免疫反应方面表现出更高的相似性。例如，仓鼠的FcRn（新生儿Fc受体）与人类的同源性较高，约为80%，而小鼠的FcRn同源性仅为66%。这种差异可能使仓鼠在评估抗体的半衰期和免疫保护效果方面更具优势。此外，仓鼠的IgG1和IgG3在结合FcγR时表现出较强的亲和力，这与人类中IgG1和IgG3的功能相似，提示仓鼠模型可能更适用于研究这些IgG子类的免疫机制。

然而，仓鼠模型在某些方面仍存在局限。例如，由于缺乏某些关键的FcγR类型（如FcγRIIa），其在模拟人类中由IgG2和IgG4介导的免疫反应方面可能不够准确。因此，在利用仓鼠模型进行疫苗和抗体疗法研究时，应结合其他动物模型，以获得更全面的免疫反应数据。此外，尽管仓鼠的FcγR结构和结合特性与人类相似，但其免疫细胞的表达模式和功能可能仍需进一步研究。

### 研究方法与技术细节

为了确保实验的准确性，研究人员采用了多种先进的技术手段。例如，通过质谱分析（MS）和蛋白质纯化技术，能够精确测定抗体与FcγR的结合亲和力。此外，利用生物层干涉（BLI）和表面等离子体共振（SPR）技术，研究人员能够同时评估结合的亲和力和动力学参数，从而提供更全面的结合信息。这些技术的应用不仅提高了实验的分辨率，还为理解抗体与FcγR之间的相互作用提供了新的工具。

在实验设计方面，研究人员对仓鼠和人类的IgG进行了系统比较，包括序列比对、结构建模和糖基化分析。通过使用不同类型的酶处理（如PNGase F），研究人员能够去除糖基化修饰，并观察其对结合能力的影响。这种方法有助于识别糖基化修饰的关键位点，并为抗体工程和糖基化调控研究提供依据。

### 未来研究方向

尽管本研究为仓鼠模型在免疫研究中的应用提供了重要基础，但仍有一些问题需要进一步探索。例如，仓鼠免疫细胞中FcγR的表达模式和功能仍需通过单细胞转录组学等技术进行深入研究。此外，不同糖基化修饰对FcγR结合能力的影响机制仍需进一步阐明，特别是在仓鼠和人类之间的差异。这些研究将有助于优化仓鼠模型在疫苗和抗体疗法开发中的应用，同时为理解FcγR在免疫调节中的作用提供更全面的视角。

总之，本研究通过系统分析仓鼠的FcγR和IgG，揭示了这些分子在免疫应答中的关键作用。这些发现不仅有助于更准确地评估疫苗和抗体疗法在仓鼠模型中的效果，还为跨物种免疫反应的比较研究提供了重要依据。未来的研究可以进一步利用这些数据，结合其他动物模型，以更全面地理解免疫系统的复杂性，并推动疫苗和抗体疗法的开发与优化。