通过IgA Fc受体（FcαRI）介导的ADCC效应提高单克隆抗体抗肿瘤作用及机制研究

Antibody dependent cell-mediated cytotoxicity（ADCC）is an important mechanism of cell mediated immune defense for IgG, whereby an effector cell(usually NK cell and macrophage cell) expressing Fc recepter（FcγR1）actively lyses a target cell，whose membrane-surface antigens have been bound by specific antibodies.However, a major problem is tumor relapsing due to development of resistance to antibody therapy.When IgG binds to inhibitory FcγR1,the ADCC pathway will stop. For the patients with high tumor cell burden, antibody therapy may become inefficacious due to exhausted effector cells. So we engineered anti-CD20 antibodies with chimeric Fc including both IgG and IgA Fc domains.We found these antibodies could interact with both IgG and IgA Fc receptors, recruited a broader range of effector cells, and enhanced tumor cell killing through ADCC or CDC. And because IgA Fc recepter does not exists in mice,we made the transgenetic mice with human IgA Fc recepter specifically expressed on macrophages. We will investigate the mechanism of ADCC or CDC induced by the recombinant antibodies with chimeric IgG and IgA Fc. We will also study the mechanism of targeted cell apoptosis, cell signaling, as well as the change of tumor microenvironment followed the treatment with these antibodies. The study may shed new lights on addressing current challenges on exhausted effector functions or development of tumor resistance in antibody immune therapy.

现有肿瘤治疗性抗体均为IgG，主要通过抗体依赖的细胞介导细胞毒作用（ADCC）靶向性杀死肿瘤细胞。抗体Fc段与细胞IgG Fc受体（FcγR1）结合，募集NK细胞和巨噬细胞参与ADCC，但FcγR1存在抑制性信号转导途径导致ADCC效应减弱和肿瘤逃逸。最近研究表明，通过IgA Fc 受体能募集到更多的效应细胞，避免FcγR1的抑制性信号。我们已经构建出嵌合型IgG/IgA Fc抗CD20抗体，细胞实验证明该抗体具有更强的ADCC效应和肿瘤细胞杀伤效果。由于小鼠体内无FcαR1表达，我们还成功地构建了在单核巨噬细胞特异性表达FcαR1的转基因小鼠。本研究中将通过该FcαR1人源化小鼠进一步在体内评价该IgG/IgA Fc抗体的抗肿瘤效果，研究IgA受体介导的ADCC和CDC等机制，阐明IgG/IgA Fc抗体对效应细胞、靶细胞和肿瘤微环境细胞的影响，建立解决IgG抗体肿瘤耐药问题的技术平台。

治疗性抗体作为肿瘤免疫治疗手段已经取得了良好的临床效果，IgG1具有较长的半衰期和能引起NK细胞，巨噬细胞等一系列免疫细胞的ADCC反应，所以目前在临床上应用广泛。但对于大负荷量的肿瘤靶细胞，现有的IgG抗体药物存在着由于“效应细胞耗竭”和IgG的抑制性受体的存在，从而限制了抗体的ADCC作用。.IgA是人体内仅次于IgG 的第二大抗体，与IgG相比，IgA 能通过受体FcαRI更有效地募集中性粒细胞介导ADCC效应，与Fc受体结合效率高，不与抑制型 Fc 受体作用，可受细胞因子的调节，本项目结果证明IgA还可以募集M2型肿瘤相关巨噬细胞进行吞噬作用，阻止肿瘤逃逸。但是IgA抗体同时存在半衰期短等问题，从而限制了其在临床上的应用。.CD20是B细胞淋巴瘤以及白血病的理想肿瘤分子标志物。因此，本项目从CD20抗体入手，通过抗体工程手段将IgG和IgA两类免疫球蛋白的Fc段融合改造。将更多的效应细胞通过两类Fc受体纳入到抗体依赖的肿瘤杀伤过程中，并且改善抗体与效应器的相互作用。.通过流式细胞术验证了IgA/IgG（anti-CD20）重组抗体与CD20有很强的结合力。并在体外验证了CD20重组抗体有补体介导的细胞毒 (CDC)、抗体介导的细胞杀伤 (ADCC)，结果显示CD20重组抗体有较好的CDC作用，同时IgA/IgG融合抗体在人外周血中性粒细胞和单核细胞介导下，比单独IgA和IgG抗体有更强的ADCC功能。.由于小鼠体内无FcαRI同源物CD89的表达，缺少合适的动物模型，所以大多数相关的免疫治疗研究仍基于体外实验的研究。由于我们研究FcαRI在巨噬细胞的生理功能及作用，所以需要构建单核巨噬细胞特异性表达的hFcαRI转基因小鼠模型。故本项目利用CD14的调控序列来驱动FcαRI表达，构建转基因小鼠的模型，使得小鼠的单核巨噬细胞应特异性的表达hFcαRI。并且进一步利用转基因小鼠模型，对IgA/IgG（anti-CD20）重组杂合抗体进行抗肿瘤效果评估，并深入探讨在抗肿瘤过程中，抗体介导的ADCC、CDC等机制和效应细胞、靶细胞的信号转导、凋亡机制以及肿瘤微环境进行全面研究，最终获得解决肿瘤耐药问题的优化方案，为重组抗体的肿瘤免疫治疗提供理论依据。