本研究由以色列魏兹曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)系统免疫学系的Yahel Avraham、Natasha Barth(共同第一作者)以及Moshe Biton和Rony Dahan(通讯作者)等人完成,发表于 *Nature Cancer*,在线发表日期为2026年。研究聚焦于通过Fc工程优化靶向糖皮质激素诱导的TNFR相关蛋白(glucocorticoid-induced TNFR-related protein,GITR)的激动型单克隆抗体(monoclonal antibodies,mAbs),以增强其抗肿瘤免疫疗效。
在学术背景方面,靶向免疫检查点的单克隆抗体已成为癌症免疫治疗的重要策略。GITR是一种表达于效应T细胞和调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)上的共刺激受体,激动型抗GITR抗体在临床前研究中显示出强大的抗肿瘤潜力,但在临床试验中疗效有限。抗GITR抗体的抗肿瘤活性依赖于其可结晶片段(fragment crystallizable,Fc)与Fcγ受体(Fcγ receptors,FcγRs)的结合:激活型FcγRs可介导肿瘤内Treg的清除,而抑制性FcγRIIb则可通过交联增强激动信号。然而,以往研究多使用小鼠或非人IgG骨架,未系统评估人源抗GITR抗体的FcγR通路。因此,本研究旨在通过Fc蛋白与糖工程改造人源抗GITR抗体的FcγR相互作用,并在人源化FcγR小鼠模型中鉴定最优Fc骨架及其作用机制。
在研究流程方面,研究者首先构建了一系列具有不同人FcγR结合特性的人IgG1 Fc变体,包括野生型IgG1、无糖基化的N297A突变体、增强结合激活性FcγRIIIA的去岩藻糖化(afucosylated,afuc)变体、增强结合激活性FcγRIIA的G236A变体、选择性增强结合抑制性FcγRIIB的V11变体,以及同时携带G236A与去岩藻糖化修饰的GA-afuc变体。通过酶联免疫吸附实验验证了这些变体对hFcγRIIA、hFcγRIIB和hFcγRIIIA的结合特性。随后,在表达人FcγRs的hFcγR小鼠中建立了MC38结肠癌、B16F10黑色素瘤和MCA-205纤维肉瘤等肿瘤模型,评估不同Fc变体的抗肿瘤活性、药代动力学、受体占位及补体通路贡献。通过流式细胞术分析肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中Treg、CD4+和CD8+ T细胞及树突状细胞(dendritic cells,DCs)的频率与活化状态。利用单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)对肿瘤内CD45+免疫细胞及DC亚群进行转录组分析。使用Zbtb46-DTR和Xcr1-iDTR遗传模型条件性清除常规DC(conventional DCs,cDCs)亚群,验证DC在抗GITR抗体疗效中的必要性。通过细胞清除实验(抗CD4、抗CD8、抗NK1.1抗体)解析效应细胞类型。利用成像流式细胞术观察DC–T细胞偶联物及抗体桥接。此外,生成单价GITR结合的双特异性抗体以降低激动活性,比较Fc介导效应与GITR激动信号对抗肿瘤活性的独立贡献。
在主要结果方面,研究发现FcγR相互作用决定了人抗GITR抗体的抗肿瘤活性。Fc功能缺失的N297A变体仅产生轻微活性,而增强结合激活性FcγRIIA的G236A或增强结合FcγRIIIA的去岩藻糖化变体显著提高抗肿瘤疗效;同时增强结合两种激活性受体的GA-afuc变体在晚期MC38肿瘤中表现出最高疗效,5/9小鼠肿瘤完全消退,而N297A组0/9、IgG1组1/9。在B16F10黑色素瘤和MCA-205纤维肉瘤中也观察到GA-afuc的优效活性。补体C3敲除小鼠实验与FcγRα链敲除小鼠实验表明补体通路不参与,而FcγR通路是必需的。对TME的分析显示,具有Fc活性的IgG1和GA-afuc变体选择性清除肿瘤内Treg,尤其是活化和Th1样Treg亚群,而在引流淋巴结和脾脏中无此效应。scRNA-seq进一步揭示Treg–髓系细胞配体–受体交互在GA-afuc治疗后显著减弱。
更重要的是,尽管IgG1与GA-afuc清除Treg的程度相似,但GA-afuc具有更强的抗肿瘤活性,提示存在额外的FcγR介导机制。分析发现DC亚群主要表达FcγRIIA,GA-afuc治疗显著增强肿瘤和引流淋巴结中DC的活化与频率。在Zbtb46-DTR和Xcr1-iDTR小鼠中清除cDCs完全废除抗GITR抗体的抗肿瘤作用,证明cDC1和cDC2是必需的。scRNA-seq显示GA-afuc处理的cDC1上调I型干扰素应答、FcγR结合、细胞周期和炎症反应相关基因;cDC2发生代谢重编程和NF-κB信号激活;成熟DC(mregDC)上调吞噬、IgG处理、Fc受体信号及MHC I/II抗原加工呈递基因。细胞清除实验表明CD4+ T细胞而非CD8+ T细胞或NK细胞是DC活化和治疗疗效所必需。成像流式细胞术显示GA-afuc能够在DC与CD4+效应T细胞之间形成物理桥接,且抗体主要定位于DC–T细胞接触面。与抗CD25、抗CCR8和抗CTLA4等Treg清除抗体相比,仅抗GITR抗体可同时诱导DC活化,且其疗效依赖于cDCs,表明GITR抗体具有独特的Fc介导DC激活通路。阻断激活性FcγRs可消除DC活化但不影响Treg清除,说明Treg清除与DC活化是两条独立通路。此外,GA-afuc治疗可诱导CD4+ T细胞上调颗粒酶A、颗粒酶B、穿孔素和NKG7等细胞毒性基因,体外杀伤实验证实这些CD4+ T细胞以MHC II依赖、细胞接触依赖的方式特异性杀伤MC38肿瘤细胞。使用降低激动活性的单价GITR双特异性抗体进行实验发现,其抗肿瘤活性甚至优于激动型抗体,说明GA-afuc的疗效主要依赖Fc介导效应而非GITR激动信号。
在结论方面,本研究确定G236A联合去岩藻糖化的GA-afuc是人激动型抗GITR抗体的最优IgG骨架,其通过多重FcγR机制增强抗肿瘤免疫:介导肿瘤内Treg清除,以及促进CD4+效应T细胞与DC之间的相互接合与活化,进而诱导CD4+ T细胞的细胞毒性并增强CD8+ T细胞活性。该研究为优化人抗GITR抗体提供了策略与理论依据,支持开发具有增强Fc效应功能的下一代抗GITR抗体以克服早期临床试验中的疗效局限。
本研究的亮点在于:首次在匹配的人Fc–FcγR系统中系统解析人抗GITR抗体的FcγR通路层级;发现并验证了CD4+ T细胞–DC串扰在抗GITR抗体疗效中的核心作用;证明Fc优化抗体的治疗效力独立于GITR激动活性;揭示了抗GITR抗体区别于其他Treg清除抗体的独特DC激活机制。这些发现为GITR靶向免疫治疗的临床转化提供了重要的机制基础与转化方向。