《SCIENCE ADVANCES》：Induced-fit anti-GFRAL antibody ameliorates cancer cachexia and attenuates sympathetic outflow in tumor-bearing mice
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生长分化因子15（GDF15）–GDNF家族受体α样蛋白（GFRAL）–RET原癌酪氨酸激酶构成一条调控体重稳态与代谢的关键神经内分泌轴。GFRAL作为后脑受限表达的GDF15特异性受体，通过与GDF15及RET形成三元复合物介导病理状态下的体重丢失。研究人员
生长分化因子15（GDF15）–GDNF家族受体α样蛋白（GFRAL）–RET原癌酪氨酸激酶构成一条调控体重稳态与代谢的关键神经内分泌轴。GFRAL作为后脑受限表达的GDF15特异性受体，通过与GDF15及RET形成三元复合物介导病理状态下的体重丢失。研究人员报道一类结合GFRAL并阻断GDF15–GFRAL通路的中和抗体（GB2Ab）及其人源化先导分子。晶体结构显示，GB2Ab的Fab片段结合GFRAL D3结构域时呈现诱导契合机制：抗体不仅空间位阻封闭GFRAL–RET界面，还重塑RET半胱氨酸丰富结构域1–2（CLD1–CLD2）主要结合位点，从而解释其高亲和力、慢解离与强拮抗特征。经结构引导人源化后，抗体保留跨种属反应性与拮抗效力，可穿透至最后区（AP），减弱GDF15诱发的神经元激活，在原位癌症恶病质模型中改善消耗表型，并抑制交感节前神经元活动，为癌症恶病质及其他GDF15驱动疾病提供受体中心治疗策略。
论文解读：靶向GFRAL的诱导契合抗体在癌症恶病质中的结构与治疗机制
研究背景与立项依据
癌症相关恶病质（CAC）是晚期肿瘤患者常见且致死率高的代谢消耗综合征，以厌食、体重下降、骨骼肌与脂肪组织萎缩及功能衰退为核心特征。GDF15–GFRAL–RET神经内分泌轴是其中的关键驱动通路：应激细胞因子GDF15升高后，结合后脑最后区（AP）与孤束核（NTS）限制性表达的GFRAL，进而招募并激活RET酪氨酸激酶，将内脏不适与能量负平衡信号上传至中枢并放大交感输出。临床上抗GDF15配体中和抗体已显现获益，但受体水平阻断GFRAL始终缺乏稳定疗效与高亲和力工具分子，核心瓶颈在于难以兼顾跨种属反应性、慢解离动力学与对RET界面的彻底封闭。该研究即在上述背景下，试图从受体端开发一种基于结构认知的高效力抗GFRAL单抗。
主要研究内容与结论概览
研究人员通过小鼠免疫筛选获得靶向GFRAL D3的单克隆抗体17F5，将其嵌合化后命名为GB2Ab（GFRAL Binding and GDF15-GFRAL pathway Blocking Antibody）。结构生物学证明该抗体以诱导契合方式重塑GFRAL D3构象，空间封锁RET结合面；经序列与结构双重人源化得到3D-hz-GB2Ab，在正交信号报告系统、原代后脑细胞及荷瘤小鼠中均显示强效拮抗。原位MC38盲肠移植瘤模型证明，该人源化抗体可穿越血脑界面作用于AP GFRAL+神经元，抑制c-Fos与p-ERK激活，恢复摄食与去脂体重，逆转肌萎缩与脂肪消耗，同时下调胸腰段交感节前神经元张力。研究意义在于把“配体中和”策略推进到“受体构象调控”层面，并为GDF15驱动疾病提供可低频给药的受体中心候选药。
主要关键技术方法
研究采用杂交瘤筛选获得GFRAL胞外域单抗；以表面等离子共振（SPR）定量结合动力学；解析嵌合Fab–GFRAL D3复合物的X射线晶体结构；通过序列比对与结构同源框架进行人源化回溯突变设计；利用SRE荧光素酶报告系统与磷酸化检测验证通路抑制；在原位MC38结肠癌细胞盲肠移植瘤队列中，以每周皮下给药评估后脑神经元激活、组织消耗与脊髓交感前神经元活动。
研究结果
生成并表征靶向GFRAL D3的高亲和力单抗
研究人员用hGFRAL D2–D3免疫小鼠并筛选杂交瘤，获得17F5等克隆。SPR显示17F5嵌合体对hGFRAL胞外域亲和力达百皮摩尔级，且交叉识别小鼠GFRAL D3；细胞染色证实其结合HEK293表面GFRAL及原代后脑细胞内生GFRAL。
GB2Ab Fab–GFRAL D3晶体结构揭示诱导契合机制
2.3 ?晶体结构显示，抗体结合使GFRAL D3的α3螺旋位移、屏蔽螺旋由螺旋转为环，暴露深疏水口袋；重链CDR3三个酪氨酸插入该口袋。该构象重塑同时覆盖RET CLD1–CLD2界面，形成大于3P10的埋藏表面积，解释慢解离与高亲和力。
GB2Ab是GDF15–GFRAL–RET通路强效拮抗剂
报告基因与Western blot证明GB2Ab剂量依赖性抑制GDF15诱导的SRE活性及RET、ERK磷酸化，效力与参照抗体3P10相当；结构比对表明其通过占据非重叠表位封锁GFRAL–RET组装。
序列与结构引导人源化保留效力
常规序列人源化与基于结构同源（抗ErbB2框架）人源化初始均丢失亲和力，经框架回溯突变与轻链D56R盐桥设计，获得Seq-hz-GB2Ab与3D-hz-GB2Ab，KD恢复至约0.2 nM并保留跨种属拮抗特异性，且不交叉结合GFRα1–3。
3D-hz-GB2Ab抵达脑干并抑制急性GDF15神经元激活
正常小鼠皮下给药后抗体富集于AP GFRAL+神经元；外源GDF15刺激下，c-Fos与p-ERK在AP/NTS的激活被剂量依赖性压低，且Gfral敲除小鼠无特异结合。
3D-hz-GB2Ab衰减荷瘤模型GFRAL+神经元与交感输出
在MC38原位瘤队列中，抗体降低AP与NTS中GFRAL+c-Fos+比例，同时减少T3–T6与T10–L1脊髓中间外侧柱胆碱能交感节前神经元的c-Fos信号，伴随循环皮质酮水平回落，说明病理交感外流被受体阻断解耦。
3D-hz-GB2Ab逆转恶病质表型
三周给药不改变血浆GDF15浓度与肿瘤负荷，但累积摄食恢复，去脂体重回升；腓肠肌与胫骨前肌质量及肌纤维截面积改善，附睾白色脂肪脂滴形态恢复，握力增强，呈现疾病修饰而非单纯预防。
讨论与结论翻译
讨论指出，GB2Ab的诱导契合不同于单纯空间阻挡：其主动重构GFRAL D3并锁死RET CLD1–CLD2接触面，因而具备皮摩尔亲和力与长靶标停留时间。相比中和循环GDF15需对抗百倍升高配体负担，受体中心策略直接切断后脑信号入口。3D-hz-GB2Ab依托临床已验证的pertuzumab来源框架，兼具可开发性。原位模型提示其同时削弱交感产热与内脏交感驱动，改善能量平衡；但慢性阻断可能波及GFRAL在神经免疫中的保护功能，需长期安全性界定。
研究结论部分翻译如下：
研究人员发现并机制表征了GB2Ab——一种通过新颖诱导契合机制拮抗GFRAL的单克隆抗体。基于结构的人源化路线产出治疗候选3D-hz-GB2Ab，在严格模拟临床的荷瘤模型中减轻癌症恶病质、抑制后脑GFRAL+神经元与交感节前激活。该工作建立受体中心阻断GDF15–GFRAL–RET轴的临床前概念验证，并将3D-hz-GB2Ab定位为面向癌症恶病质及更广GDF15驱动疾病的高潜力候选分子。
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