免疫细胞双特异性抗体在抗肿瘤中的优秀表现

使用aPD-1单克隆抗体的免疫检查点抑制治疗是一种极具前景的癌症免疫疗法。然而，由于大多数患者对治疗无反应或出现复发，其对肿瘤免疫的作用范围较为有限。Shapir Itai等[1]人证明，传统I型树突状细胞（cDC1）与T细胞之间的相互作用对于有效的aPD-1介导的抗肿瘤反应至关重要。因此，该研究开发了一种双特异性树突状细胞-T细胞结合剂（BiCE），该试剂可促进PD-1+ T细胞与cDC1之间的物理相互作用。BiCE治疗可促进肿瘤及引流淋巴结中活性树突状细胞/T细胞交叉谈话的形成。体内实验、单细胞分析及物理相互作用细胞分析均表明，与常规aPD-1治疗相比，经BiCE处理的肿瘤及肿瘤引流淋巴结表现出独特且更优的免疫重编程效果。通过连接免疫细胞，BiCE增强了有效抗肿瘤免疫所需的细胞回路和通信通路。为肿瘤免疫治疗提供了新的思路。

图1 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）抗肿瘤作用机理.png

图1 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）抗肿瘤作用机理

1.双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）设计背景和结构：

该研究的实验结果凸显了PD-1抑制治疗过程中PD-1+T细胞与cDC1相互作用的重要性。鉴于cDC1在肿瘤微环境（TME）中属于相对稀少的免疫细胞群，T细胞与cDC1相互作用概率较低可能是限制aPD-1治疗产生有效T细胞介导应答的因素之一。因此，该研究设计了一种双特异性抗体（bsAb），旨在促进cDC1与PD-1+T细胞在肿瘤及肿瘤引流淋巴结中的物理相互作用，从而促进抗肿瘤免疫激活。该双特异性抗体（bsAb）称为双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）。该BiCE采用天然IgG样双特异性格式设计，其中一个Fab片段结合PD-1并阻断其与PD-L1的相互作用，另一个Fab片段结合cDC1表面标志物CLEC9A（DNGR1）（图2）。选择CLEC9A是因为它在小鼠和人类中均表现出高度特异性的cDC1表达模式。

图2 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的结构.png

图2 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的结构

2.双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的表征：

该研究还设计了一种单价aPD-1双特异性抗体（PD-1/IC），其CLEC9A结合臂被同型对照抗体替代，作为与BiCE格式可比的、不涉及cDC1结合的PD-1阻断对照。BiCE的Fc片段经过突变，以避免与Fcg受体（FcgR）相互作用，并防止Fc效应功能的激活以及靶细胞的不必要耗竭。BiCE经制备和纯化后，呈均质异二聚体形式，具有其两个组成抗体预期的结合特异性（图3A-C）。与亲本aPD-1单克隆抗体相比，BiCE表现出较低的PD-1结合能力（IC50值分别为3.54 mg/mL和1.50 mg/mL），这与预期一致，因为双特异性抗体（bsAb）采用单价结合模式，而单克隆抗体（mAb）采用双价结合模式。BiCE能够同时结合其两个靶点，并促进剂量依赖性的PD-1+和CLEC9A+细胞偶联（图3D-E）。此外，BiCE在小鼠脾细胞中促进了剂量依赖性的T细胞-树突状细胞（DC）双细胞复合体的形成，表明其能够有效地将靶向细胞连接起来（图3F-I）。

图3 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的表征结果.png 图3 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的表征结果2.png

图3 双特异性DC-T细胞结合剂（BiCE）的表征结果

3.BiCE形成活化的DC-T细胞复合物

为了评估BiCE在体内靶向部位形成T细胞-树突状细胞（DC）突触的能力，该研究对注射了BiCE的小鼠的B16F10黑色素瘤肿瘤及其肿瘤相关淋巴结（dLNs）在多个时间点进行了分析（图4A）。结果显示在注射PD-1/CLEC9A BiCE后24小时，dLN中T细胞-cDC1双细胞复合体的频率有所增加，但在注射aPD-1 bsAb对照（一种不具有cDC1结合臂的格式，即PD-1/IC）后则未见此现象（图4B）。在此时间点，BiCE注射小鼠的dLN中，cDC1的频率（图4C）及其与T细胞形成双体的比例均有所增加（图4D），这表明BiCE通过扩大cDC1池，增加了T细胞与DC之间物理相互作用的比例。

图4 BiCE形成了活化的DC-T细胞偶联物表征.png

图4 BiCE形成了活化的DC-T细胞偶联物表征

4.BiCE 具有强效的抗肿瘤活性

为了验证BiCE介导的树突状细胞-T细胞相互作用的治疗效果，该研究针对三种侵袭性肿瘤模型——肺大细胞癌（LLC）、B16F10黑色素瘤和AT3三阴性乳腺癌（TNBC）——中应用了相应的治疗方案。BiCE治疗（而非对照组PD-1/IC双特异性抗体）显著降低了LLC和B16F10肿瘤的生长速率和体积（图5A-B）。在这些实验条件下，AT3模型对BiCE治疗未产生反应（图5C）。该研究评估了传统PD-1阻断疗法（将原始PD-1单克隆抗体克隆构建为BiCE格式）在这些模型中的效果，发现LLC和AT3对aPD-1治疗无反应，而在B16F10中，其治疗效果与BiCE相当（图5D-F）。

图5 BiCE促进抗肿瘤活性评估.png

图5 BiCE促进抗肿瘤活性评估

肿瘤微环境（TME）分析显示，与未经治疗的对照组相比，接受aCD40单克隆抗体治疗（一种通过诱导cDC1/CD8应答来靶向树突状细胞（DC）的免疫疗法）的小鼠其AT3肿瘤中的肿瘤相关淋巴结（dLNs）中CD8+T细胞和cDC1水平均有所升高，接受aCD40单克隆抗体治疗的小鼠AT3肿瘤中CD8+ T细胞水平均较未治疗对照组有所升高（图6A-B）。aPD-1与aCD40单克隆抗体的联合治疗，在抑制肿瘤生长方面未产生超出aCD40单克隆抗体单药治疗效果的协同作用。相比之下，与仅使用aCD40单克隆抗体治疗的小鼠相比，接受BiCE治疗的小鼠肿瘤体积显著缩小（图6C）。在LLC和B16F10肿瘤中，BiCE与aCD40单克隆抗体的联合治疗也观察到了类似的协同效应（图6D-F）。

图6 BiCE与aCD40协同抗肿瘤活性评估.png

图6 BiCE与aCD40协同抗肿瘤活性评估

5. 小结

该研究结合了先进的单细胞多组学技术与抗体工程技术，在免疫疗法领域提出了一个新概念：通过工程化手段实现免疫细胞的物理相互作用，以促进抗肿瘤免疫。预计针对人类肿瘤、自身免疫和神经退行性疾病队列中细胞网络特征分析所开展的大量工作，将进一步提升开发更多类型免疫结合剂的能力，为未来埃及疾病的免疫治疗提供新的思路和数据支撑。泰克生物客户（天津）有限公司基于噬菌体展示技术和酵母展示技术建立了完善的靶向抗体药物发现平台，能够为全球客户提供高质量的前期候选序列发现服务，同时能够提供配套的下游双特异性抗体设计与制备、体外验证（包括蛋白水平、细胞水平结合验证等多种定制化验证方案）、体内药效评估（动物模型实验及疗效评估）等一站式服务，为客户的科研项目提供有力的技术支撑。

参考文献：

[1] Shapir Itai Y, Barboy O, Salomon R. et al. .Bispecific dendritic-T cell engager potentiates anti-tumor immunity. Cell, 187, 375-389.e18（2024）

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