《Acta Pharmaceutica Sinica B》:Antibody?cell conjugates: A novel “off-the-shelf” modality bridging ADCs and CAR-T for cancer immunotherapy
抗体-细胞偶联物(ACCs)是一种有前景的治疗策略,正在生物制药行业中兴起,以克服当前免疫疗法的局限性。ACCs构成了一类新型活体药物,通过特定的连接子或偶联方法将功能性抗体锚定在活细胞表面而开发。这些载体细胞包括免疫效应细胞(如自然杀伤细胞(NK细胞)、γδT细胞和活化T细胞(ATCs))和非免疫细胞(如红细胞和血小板)。与基因工程不同,ACCs利用化学生物学、酶催化或物理组装直接修饰细胞表面,从而赋予细胞精确的肿瘤靶向能力,同时保留其内在生物学功能。该技术促进了“即用型”疗法的规模化生产,并在治疗血液系统恶性肿瘤和难治性实体瘤方面显示出有前景的潜力,且具有优越的安全性。本综述系统地审视了ACCs当前的构建策略和载体细胞选择,涵盖了免疫效应细胞和非免疫载体细胞,并讨论了临床进展、关键挑战和未来方向。
1. 引言
在21世纪,癌症免疫治疗已成为生物制药行业的基石。治疗手段从单克隆抗体(mAbs)发展到抗体-药物偶联物(ADCs),再到嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法,后者在血液系统恶性肿瘤中显示出显著疗效。然而,现有技术存在局限性:mAbs疗效不足;ADCs在实体瘤中受限于结合位点屏障效应和全身毒性;CAR-T疗法面临高昂制造成本、长制备周期、基因编辑复杂性以及细胞因子释放综合征(CRS)和神经毒性等严重不良事件。
2. ACCs的构建策略
ACCs的构建依赖于将功能性抗体高效、稳定、低毒地锚定在活细胞表面,同时保持抗体活性并保留载体细胞固有功能。现有策略主要分为四类:化学共价偶联、代谢糖工程与生物正交化学、酶促偶联以及物理/超分子组装。
2.1 化学共价偶联
利用细胞膜蛋白上的丰富反应基团(如胺基和硫醇基)与活化抗体形成共价键。
2.1.1 NHS-酯化学
N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯与膜蛋白伯胺反应形成酰胺键,反应快速(5-30分钟),可达到约10
3-10
4个抗体/细胞,细胞活力通常保持在85%-90%以上。但存在非特异性修饰,可能阻塞关键功能受体;过量修饰可能导致细胞毒性;NHS酯在水溶液中易水解。
2.1.2 硫醇-马来酰亚胺化学
利用Traut试剂将膜胺基转化为硫醇,再与马来酰亚胺功能化抗体通过迈克尔加成形成硫醚键。该方法选择性优于NHS-酯,但可能破坏细胞氧化还原稳态,且硫代琥珀酰亚胺键在生理条件下可能发生逆迈克尔反应,导致偶联物解离。
2.2 代谢糖工程与生物正交化学
通过向培养基中添加携带非天然官能团(如叠氮基)的单糖前体,利用细胞唾液酸生物合成途径将叠氮基整合到糖蛋白上,再通过无铜点击化学(如菌株促进的叠氮-炔环加成,SPAAC)将抗体连接至细胞表面。例如,在NK-92细胞上标记叠氮基后,可在30分钟内通过SPAAC偶联西妥昔单抗。该方法特异性高,但代谢标记步骤需48-72小时,且效率因细胞类型而异。
2.3 酶促偶联
利用酶的高特异性在温和条件下实现精确连接。
2.3.1 岩藻糖基转移酶策略
利用细菌来源的岩藻糖基转移酶(FT)将抗体-鸟苷二磷酸-岩藻糖(GF-IgG)偶联物转移至细胞表面LacNAc受体聚糖上。该方法无需代谢预标记,反应快速,但需事先合成GF-IgG,且效率取决于细胞表面LacNAc密度。
2.3.2 转肽酶Sortase A
Sortase A识别LPXTG基序并将其与细胞膜上天然存在的N端甘氨酸连接。该方法位点特异性高,但野生型Sortase A的偶联产率通常仅为30%-50%,受反应可逆性和水解副反应限制。可通过定向进化(如eSrtA-5M变体)或使用过量甘氨酸亲核试剂来提高产率。
2.4 物理与超分子组装
利用非共价相互作用,如疏水力和DNA杂交。
2.4.1 疏水插入
使用二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇(DSPE-PEG)作为锚定部分,其疏水尾部嵌入细胞膜,亲水PEG链延伸至胞外,可连接蛋白A/G或抗体。该方法模块化,但稳定性较差,脂质锚定易脱落或内化,表面持久性有限(约36-48小时)。
2.4.2 DNA杂交引导组装
将单链DNA(ssDNA)锚定在细胞表面,再与互补ssDNA偶联的抗体混合,通过碱基互补配对精确组装。该方法可编程且可逆,能同时组装多种抗体,但高探针密度会因空间位阻降低杂交效率,且脂质锚定DNA的半衰期较短。
4. ACCs载体细胞的选择
载体细胞的选择决定产品的安全性、体内持久性和治疗范围,包括免疫效应细胞和非免疫细胞。
4.1 免疫载体细胞
4.1.1 NK细胞
NK细胞天然安全性高,不引起移植物抗宿主病(GvHD),适合开发“即用型”疗法。常用NK-92细胞系及其衍生物(如高表达CD16的oNK细胞系),通过抗体依赖性细胞毒性(ADCC)发挥效应。输注前经辐照处理以消除无限增殖潜力,同时保留数天内的细胞毒性。
4.1.2 γδT细胞
Vγ9Vδ2亚群具有组织归巢能力,可浸润实体瘤。其固有细胞毒性通过识别肿瘤代谢产生的磷酸抗原实现非主要组织相容性复合体(MHC)限制性杀伤,与ACCs的抗体导向靶向互补,形成双重识别系统。例如,ACE1831通过DNA连接子将抗CD20抗体共价偶联至γδT细胞表面。
4.1.3 活化T细胞(ATCs)
经抗CD3抗体和白细胞介素-2(IL-2)体外扩增的ATCs为多克隆CD4
+和CD8
+T细胞混合物,能分泌多种细胞因子(如IFN-γ、GM-CSF),招募并激活宿主树突状细胞和巨噬细胞,重塑肿瘤微环境(TME),诱导持久系统性抗肿瘤免疫记忆。
3.2 非免疫载体细胞
3.2.1 红细胞
红细胞(RBCs)循环寿命约120天,表面积大,无核,表达CD47“不要吃我”信号,免疫原性低。通过将抗PD-1抗体共价锚定在红细胞膜上(αPD1-Ery/WTX-212),该偶联物优先归巢至脾脏,重塑脾脏免疫景观:扩增抗原特异性效应CD8
+T细胞,耗竭免疫抑制性髓源性抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)。I期临床试验显示,在14例抗PD-1/PD-L1耐药晚期实体瘤患者中,客观缓解率(ORR)为42.9%,疾病控制率(DCR)为78.6%,无剂量限制性毒性(DLTs)或≥3级治疗相关不良事件。
3.2.2 血小板
血小板循环寿命8-10天,可被招募至血管损伤部位(如手术伤口和肿瘤血管),激活后释放血小板衍生微粒(PMPs),实现局部免疫检查点阻断。例如,抗PD-L1抗体偶联血小板(αPDL1-Platelets)在术后黑色素瘤模型中抑制肿瘤复发。但血小板体内寿命短,需重复输注,且存在血栓风险。
3.2.3 其他非免疫细胞与新兴观点
间充质干细胞(MSCs)具有肿瘤归巢特性,但尚处探索阶段。Wang等建立了细胞-药物偶联物(CDCs)的概念框架,将ACCs定位为CDC的重要子类。
4. ACCs的临床研究进展
ACCs已进入临床转化阶段,多项试验正在开展。
ACE1831(抗CD20-γδT细胞偶联物)在复发/难治性非霍奇金淋巴瘤(R/R NHL)的I期试验中,低剂量组(0.3×10
9细胞)未观察到DLTs、CRS、免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS)或GvHD,5例可评估患者中1例完全缓解(CR)、3例病情稳定(SD),且未检测到抗药物抗体(ADA)。
ACE1702(抗HER2-oNK细胞偶联物)在HER2阳性实体瘤I期试验中,输注数十亿细胞后患者耐受良好,无严重免疫相关不良事件,部分低HER2表达患者达到SD。
双特异性抗体武装活化T细胞(BAT)技术:在转移性乳腺癌患者中,中位总生存期(mOS)达36.2个月;在转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)中,能诱导内源性抗肿瘤免疫应答;在胶质母细胞瘤(GBM)中,与放疗和替莫唑胺联合安全且增强免疫反应。
αPD1-Ery(WTX-212)在抗PD-1/PD-L1耐药晚期实体瘤中取得突出结果,ORR 42.9%,DCR 78.6%,无DLTs或≥3级不良事件,可门诊给药。
EGFR靶向BATs在胰腺癌中,17例可评估患者mOS达31个月,显著优于历史对照;2例初始进展患者在重新化疗后达到CR。
HER2 BATs联合帕博利珠单抗在mCRPC中,mOS 31.6个月,6个月无进展生存率38.5%,主要为1-2级输液相关不良事件。
6. 挑战与展望
6.1 当前技术挑战
5.1.1 体内稳定性与治疗持久性
偶联抗体因膜动态周转而逐渐丢失,体内靶向功能通常仅维持数天。需开发抗内吞锚定策略或选择膜周转较慢的载体细胞亚群,如利用糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定蛋白、多价锚定支架或红细胞长循环寿命。
5.1.2 肿瘤微环境屏障
实体瘤致密基质和免疫抑制信号(如TGF-β、IL-10)削弱载体细胞功能。策略包括:工程化载体细胞过表达趋化因子受体(如CXCR1/2),使用血管正常化药物,或联合免疫检查点抑制剂。
5.1.3 化学、制造与控制(CMC)及ACR质量框架
需建立抗体-细胞比(ACR)作为关键质量属性(CQA),采用定量流式细胞术、靶向质谱和成像流式细胞术等方法进行ACR定量。ACR与疗效呈倒U型关系,需优化。
5.1.4 肿瘤抗原异质性与免疫逃逸
单靶点ACCs面临抗原丢失风险。可通过生物正交化学或DNA杂交实现多抗体组装,或联合溶瘤病毒、免疫检查点抑制剂。
6.2 未来方向:通用化与智能化设计
5.2.1 通用化与智能多靶点组装
基于同种异体NK细胞或γδT细胞的“即用型”产品,结合自动化连续制造;利用生物正交化学实现多抗体组装,联合免疫检查点抑制剂以重塑TME。
5.2.2 超越抗体的有效载荷多样化
可偶联免疫刺激性细胞因子(如IL-15超激动剂)、免疫检查点拮抗剂或共刺激激动剂,以及成像探针,实现“智能化”ACCs。
6.3 新兴联合策略
5.3.1 与化疗联合
化疗诱导免疫原性细胞死亡(ICD),释放肿瘤抗原和损伤相关分子模式(DAMPs),增强ACCs引发的免疫应答。BAT平台观察到“免疫增敏”现象:初始进展患者重新化疗后达到CR。
5.3.2 与放疗联合
放疗上调MHC-I、死亡受体和肿瘤相关抗原,增强免疫介导杀伤。EGFR BATs联合放疗和替莫唑胺在GBM中安全,增强胶质瘤特异性溶细胞活性。
5.3.3 细胞因子增强
IL-15可显著扩增NK细胞(38倍)和CD8
+T细胞(5.8倍),延长NK细胞为基础的ACCs的治疗窗口。
5.3.4 与溶瘤病毒联合
溶瘤病毒可表达双特异性T细胞衔接器(BiTEs)、细胞因子和检查点抑制剂,与ACCs互补,应对肿瘤异质性。
6.4 在免疫治疗格局中定位ACCs
5.4.1 双特异性抗体(BsAbs)
BsAbs依赖患者内源性T细胞,CRS风险高。ACCs通过外源效应细胞武装,克服该依赖,且CRS风险极低。
5.4.2 CAR-NK细胞
CAR-NK需复杂基因工程,生产周期长;ACC-NK可在数小时内制备,且可作为CAR-NK的快速“附加模块”。
5.4.3 CAR-巨噬细胞(CAR-M)
CAR-M需自体来源和腺病毒转导;ACC平台可拓展至巨噬细胞载体。
5.4.4 肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)疗法
TIL需肿瘤活检和长时间扩增;ACCs快速、可扩展,也可将抗体偶联至TILs以增强特异性。
6.5 超越肿瘤学的治疗潜力
5.5.1 自身免疫性疾病
可工程化Tregs或耐受性树突状细胞,偶联免疫抑制性抗体,选择性抑制自身免疫反应。
5.5.2 传染病
ACCs可作为快速响应平台,武装免疫效应细胞以中和病原体,适用于大流行场景。
5.5.3 代谢性疾病
红细胞基ACCs可用于酶替代疗法,延长循环时间,减少给药频率。
7. 结论
ACCs是一种新兴免疫疗法,融合抗体靶向精准性与活细胞生物学效力,无需基因修饰。本综述系统审视了四种构建策略和载体细胞选择,临床证据表明其安全性优越,无CRS、ICANS和GvHD。αPD1-Ery通过脾脏免疫重编程在抗PD-1耐药实体瘤中实现42.9%的ORR,BAT技术展示持久生存获益。关键挑战包括体内稳定性、TME屏障、ACR质量框架和抗原异质性。未来方向包括通用化制造、智能多靶点设计、有效载荷多样化及联合治疗,应用范围可扩展至肿瘤以外的疾病领域。