定向进化与模块化整合：高亲和力ICOS-L变体在T细胞介导的肿瘤清除中的突破性应用

本研究针对癌症免疫治疗中ICOS（诱导性T细胞共刺激分子）靶向生物制剂开发受限的问题，通过酵母表面展示定向进化技术，成功获得亲和力提升100倍的ICOS-L变体Y8（Q51P/N57H）。该变体通过重构受体结合界面增强T细胞活化，并与抗PD-1抗体帕博利珠单抗融合形成双功能分子，显著提升肿瘤细胞裂解效率。研究为克服PD-1单药耐药提供了新型模块化免疫调节策略，发表于《Journal of Biological Engineering》。

　　

癌症免疫治疗的瓶颈与突破之路

尽管PD-1/PD-L1抑制剂已成为肿瘤治疗的里程碑，但患者响应率不均和耐药问题始终困扰临床。究其原因，T细胞耗竭、代偿性免疫检查点上调及共刺激信号不足构成三重障碍。其中，ICOS（Inducible T-cell Co-Stimulator）作为关键共刺激受体，通过PI3K-AKT通路维持效应T细胞功能并促进记忆T细胞形成，但其天然配体ICOS-L存在亲和力弱（K_D≈10^-7 M）、功能依赖分子格式的缺陷。韩国大学医学院（Korea University College of Medicine）与首尔国立大学（Seoul National University）的研究团队通过蛋白质工程策略，成功将ICOS-L改造为高活性免疫调节模块，相关成果发表于《Journal of Biological Engineering》。

关键技术方法

研究采用酵母表面展示定向进化筛选ICOS-L突变体，通过四轮荧光激活细胞分选获得Y8变体；利用生物膜干涉技术（BLI）定量结合动力学；通过结构建模解析突变机制；构建帕博利珠单抗-ICOS-L融合蛋白评估双靶点协同效应；采用实时细胞分析（RTCA）和混合淋巴细胞反应（MLR）量化肿瘤杀伤与细胞因子分泌。

研究结果

定向进化筛选高亲和力变体

通过C端展示策略优化酵母表面展示系统，筛选获得Y8变体（Q51P/N57H）。BLI显示其K_D达1.19×10^-9 M，较野生型提升100倍，主要源于解离速率（k_off）降低。结构模拟揭示Q51P通过脯氨酸刚性稳定局部构象，N57H与ICOS的Asp86形成盐桥，协同增强界面相互作用。

Fc融合变体的功能验证

LALAPG突变体（消除Fc效应）实验中，Y8-Fc在50 nM浓度下诱导最强T细胞增殖（CFSE稀释法）与IFN-γ分泌（提升3倍）。流式证实其与活化T细胞表面ICOS结合效率显著高于野生型（MFI 240 vs 80）。

模块化抗体融合设计

将Y8连接至帕博利珠单抗（抗PD-1 IgG4）重链（PBZ-H-Y8）或轻链（PBZ-L-Y8）。桥联ELISA证实双靶点结合能力，其中PBZ-L-Y8在MLR中诱导最高IFN-γ（1580 pg/mL）和IL-2（420 pg/mL），几何构象分析表明轻链融合更利于ICOS空间接近。

协同抗肿瘤效应

在E:T=1:2的共培养体系中，2 nM PBZ-L-Y8对A375和MDA-MB-231细胞的裂解率分别达68%和54%，显著优于单药（35%/28%）。RTCA动态监测显示联合组阻抗信号最早下降，提示快速激活杀伤程序。

结论与展望

该研究通过理性设计将ICOS-L转化为模块化免疫调节元件，其核心创新在于：① 揭示脯氨酸刚性化与盐桥协同的亲和力增强机制；② 证实抗体融合可转化可溶性配体的拮抗性为激动性；③ 确立轻链融合的构效优势。这种"阻断+激活"双功能策略为克服PD-1耐药提供新思路，Y8模块更可拓展至其他共刺激靶点（如CD28、OX40）的工程化改造。未来需在实体瘤模型验证其穿透性与安全性，并探索片段化设计（如scFv融合）以优化组织分布。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如ICOS-L（Inducible T-cell Co-Stimulator Ligand）、BLI（Bio-layer interferometry）等均在首次出现时标注英文全称；机构名称按国内惯例翻译并保留英文对照；上标下标均采用规范表示）