药理学论文
[摘 要] 单克隆抗体药物的问世，使疾病治疗的方式发生了革命性的变化。过去的 20 年，单克隆抗体药物在癌症、自身免疫等疾病的治疗领域发挥了重要的作用。单克隆抗体药物低毒和高特异性优势是其成功的关键。单克隆抗体药物的这两个优势使其快速替代传统的化学疗法，但其治疗效果也同样受到耐药性的困扰。耐药性是导致单克隆抗体药物治疗效果被抑制的原因之一，单克隆抗体药物靶向结合肿瘤细胞后又被清除的情况，称为抗体的调制。靶细胞通过顺式或反式方式实现调制，并形成二次吞噬，导致细胞聚集沉淀。本文将对每个过程的证据以及应对策略进行讨论。
[关键词] 单克隆抗体药物； Fcγ 受体； 内化作用； 削除作用； 免疫疗法。
0 引言
1975 年，Kohler 和 Milstein 对单克隆抗体的制备进行了描述，为抗体大规模应用于疾病治疗奠定了基础[1].Kohler 和 Milstein 也因此获得1984 年诺贝尔医学奖，他们的技术导致了最早一代单克隆抗体药物的诞生。此后，单克隆抗体治疗充满了挑战，如早年使用鼠原抗体带来严重的免疫原性问题，随着嵌合抗体、人源化抗体技术及噬菌体筛选技术，小鼠表达人源抗体技术以及临床前及临床试验监管力度的加大，免疫原性问题等有关单克隆抗体药物安全性的情况得到了明显改善。一些单克隆抗体药物在临床上表现出潜在的治疗效果。抗 CD20 单克隆抗体药物利妥昔单抗可以明显提高药物的响应率和患者的总生存期，其批准上市，标志着 B 细胞恶性肿瘤治疗新时代的开始。单克隆抗体药物不仅用于 B 细胞功能障碍相关疾病的治疗，最近，其治疗范围扩大到自身免疫性疾病领域，标志着单克隆抗体药物治疗已经进入了“后利妥昔单抗时代”.
抗肿瘤坏死因子（ TNF,Anti-tumour necrosisfactor） 单克隆抗体药物英夫利昔单抗（ Infliximab）对自身免疫性疾病的治疗产生了重要的影响。1998 年，英夫利昔单抗被批准用于克罗恩病（ Crohn's disease） 的治疗，现在被批准的适应证扩大到了强直性脊柱炎、银屑病关节炎、类风湿性关节炎及溃疡性结肠炎等。然而，这两个成功的单克隆抗体药物面临着同样的挑战，即单克隆抗体药物的耐药性问题[2].
1 单克隆抗体药物的药效机制
单克隆抗体药物的药效机制同小分子药物完全不同。例如，单克隆抗体药物结合特异靶点分子作用于天然配体（ 如： Infiximab,单克隆抗体药物的靶点是 TNF-α） ,单克隆抗体药物还用于信号传导 的 调 节 （ Herceptin 阻 止 Her-2neu 的 二 聚化）[3],或用于免疫系统的效应调节，如启动血清中的补体效应，或通过抗体 Fc 同 NK 细胞和巨噬细胞上 Fc 受体结合而启动的 ADCC 效应（ 抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用） .
实际上，大多数治疗性单克隆抗体是通过 Fc受体，特别是 Fcγ 受体产生细胞效应用于疾病治疗。Fcγ 受体属于进化相关的受体蛋白家族，一般依照其与 IgG 结合性和下游信号效应进行分类。人类和小鼠具有高亲和力 Fcγ 受体，可以同 IgG单体结合，其余种属的 Fcγ 受体属于中度亲和力受体，只能同水溶性 IgG 多聚体或细胞结合免疫复合物结合。FCγ 受体的主要功能是通过 FcR 区域的 γ 链结合产生激活信号，γ 链包含了免疫受体酪氨酸活化组件。然而，小鼠和人都具有单一的抑制性 FcγRIIB （ CD32B） ,是基于酪氨酸的免疫抑制性受体，可以降低 FcγR 或 SHIP 招募的其他刺激受体的激活作用[4].
研究者以 CD20 单克隆抗体药物作为研究对象，寻找 FcγR 在单克隆抗体药物发挥耐药的机制，并需求解除这种耐药现象的策略。以 CD20 单克隆抗体药物的体外功能将其划分为Ⅰ型（ 利妥昔单抗样） 和Ⅱ型（ 托西莫单抗样） .Ⅰ型 CD20单克隆抗体药物的 Fc 片度的富集增强了 C1q 的招募作用，显示其激活组分的能力，将 CD20 重新分布到细胞膜微区域的脂筏上。Ⅱ型 CD20 单克隆抗体药物不具备这些作用，而是激发同质粘附和溶酶体介导的非凋亡细胞死亡[5].此外，Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体比Ⅱ型抗体更易从细胞表面内化到细胞内。我们对这两类单克隆抗体的研究进展进行综述，揭示单克隆抗体药物的耐药机制及应对策略。
2 单克隆抗体药物的细胞内化
CD20 在恶性肿瘤细胞中高度表达，是抗体治疗中理想的靶标分子。但是产生抗体的浆细胞和干细胞缺失 CD20,并缺少抗原的下调现象。
转基因小鼠表达人 CD20 的 B 细胞研究显示，Ⅱ型抗 CD20 单克隆抗体较Ⅰ型单克隆抗体更易清除 B 细胞。使用Ⅱ型抗体治疗需要的时间较长，程度较大，Ⅰ型和Ⅱ型单克隆抗体药物通过不同的通路独立介导补体激活和细胞程序性死亡。体内实验显示，Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体被内化并在转基因小鼠的 B 细胞中降解，这和抗 CD20 单克隆抗体处理体外原代和治疗人类恶性 B 细胞的细胞实验结果相同，这一点和Ⅱ型抗 CD20 单克隆抗体的表现不同。内化会缩短单克隆抗体药物半衰期，并影响调理细胞的吞噬功能，这将直接导致单克隆抗体药物治疗效果降低和用药费用增多。
2. 1 单克隆抗体药物的细胞内化
Lim 等[6]对抗 CD20 单克隆Ⅰ型抗体的细胞内化机制进行了研究。实验中利妥昔单抗 F（ ab‘） 2 片段的结合反应下降，表明可能有 Fc 受体参与了这个过程。当B 细胞只表达抑制性 FcγRIIB 或使用特异性抗体封闭 FcγRIIB 时，抗体的细胞内化作用被抑制。另外，体外实验表明，细胞表达的 FcγRIIB 同细胞结合的利妥昔单克隆抗体药物呈负相关。研究还表明，mAb 的 Fc 片段和 FcγR 的 Fc 结合区域相互作用增强了单克隆抗体药物的内化作用。
Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体和 FcγRIIB 通过下述两种方式发挥作用，与相邻的细胞发生反式作用，在单细胞表面发生顺式作用。Lim 等[6]的重复实验结果没有发现细胞间发生的直接相互作用。结果表明，为了实现抗体的细胞内化，需要Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体和 FcγRIIB 的顺式相互作用，这一过程被称为抗体的双极桥接。有研究表明，使用利妥昔单克隆抗体药物治疗时，肿瘤细胞高水平表达 FcγRIIB 的患者较低水平表达的患者的生存期明显降低[6].另外，利妥昔单克隆抗体药物治疗滤泡性淋巴瘤患者的研究也显示，Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体的细胞内化作用影响了治疗效果。
抗 CD20 的 Ⅰ 型 抗 CD20 单 克 隆 抗 体 和FcγRIIB 的顺式相互作用与 FcγRIIB 和抗体包被抗原免疫复合物间的相互作用方式相似。当抗原抗体复合物与 B 细胞受体结合时，抗体的 Fc 片段和 FcγRIIB 通过顺式发生相互作用，在细胞膜处将抑制型 FcγR 和 B 细胞受体结合； 激活抑制型 B细胞受体，对于抗原特异性 B 细胞反应是一个负反馈。抑制型 BCR 的活化，IgG 免疫复合物引导FcγRIIB 的 B2 亚型的快速内化，这个过程是不依赖细胞区域完整ITIM 序列的。上述研究表明，抗CD20Ⅰ型单克隆抗体和 FcγRIIB 的相互作用引导复合物向细胞膜接近，与磷酸化的 FcγRIIB ITIM 形成三聚体复合物，增强了复合物的细胞内化作用，过程与免疫复合物的内化相似。然而，Vaughan 等[7]的研究显示，FcγRIIB 的突变体缺乏完整的胞质结构，同样可以完成对抗 CD20 的Ⅰ型单克隆抗体内化的增强作用，与野生型的 FcγRIIB 效果相同。这表明 FcγRIIB 和免疫复合物之间的相互作用、抗体连接 CD20 的内化并不是通过 FcγR 依赖的信号转导，FcγRIIB 的作用可能仅限于物理结构的相互作用。
2. 2 脂筏的作用
Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体不仅与 FcγRIIB 相结合。事实上，B 细胞靶标的抗原抗体复合物通过顺式反应 FcγRIIB 结合到细胞表面，还包括单克隆抗体与 MHC Ⅱ、CD40 和 CD38的结合。然而，这些内化作用一般不会对抗体连接受体的内化产生影响，只有抗 CD38 和 CD19 的抗体会产生较为明显的影响。
为了进一步阐明抗原调变机制，研究者对脂筏结构 FcγRIIB 在单克隆抗体药物链接 CD20 内化过程中的增强作用进行研究。Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体介导了 CD20 向脂筏的重分布，而Ⅱ型抗CD20 单克隆抗体与其他单克隆抗体直接和 B 细胞表面受体结合。此外，在与 BCR 相互作用时，FcγRIIB 也向脂筏重分布。向脂筏的重分布及后续的内吞过程存在于许多受体配体复合物及病毒的内化过程中。研究者推测，FcγRIIB 和利妥昔单克隆抗体药物在脂筏上的相互作用对于增强内化是必需的，这就解释了尽管 FcγRIIB 被磷酸化，Ⅱ型抗 CD20 单克隆抗体内化和抗体直接与其他受体的内化比例基本相当[8].
在脂筏的研究中，研究者使用具有 CD20 突变型的人骨髓瘤细胞作为研究对象，因为 CD20 的突变型不能重分布到脂筏上。在 FcγRIIB 缺失时，表达突变型 CD20 的细胞表现出比野生型细胞较慢的抗体内化作用，这说明 CD20 向脂筏的重分布对于抗体内化有重要影响。当细胞共转染 FcγRIIB 时，抗体内化开始加速，这说明转染的 FcγRIIB 代替了突变的FcγRIIB 引领突变的 CD20 向脂筏的重分布。为了验证这种情况，研究者利用 FcγRIIB 得到不能向脂筏重分布的突变体 FcγRIIA.突变体 FcγRIIA可以增强 CD20 的内化，这说明内化过程中 CD20向脂筏的作用中 FcγRIIB 可能不是必须的。CD20内化过程中，Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体和 FcγRIIB相互作用的具体机制尚不清楚。
内吞作用的前提是膜的曲率，这将形成内吞小泡。Stachowiak 等[9]对人工脂膜的研究显示，高度拥挤的蛋白可以诱发膜形成褶皱及脂质小管，褶皱的增加同蛋白质浓度相关。研究者发现，Ⅰ型抗 CD20 单克隆抗体、FcγRIIB 和 CD20 在细胞膜上聚集，而Ⅱ型抗体没有这种重分布的情况发生。Stachowiak 等人工脂膜的研究显示，Ⅰ型抗CD20 单克隆抗体诱发 CD20 和 FcγRIIB 的重分布，这可能触发膜褶皱和随后的内吞。这个过程中 FcγRIIB 可能与抗体受体复合物发生强烈的相互作用，促进细胞膜上高密度的蛋白招募反应，进而引起细胞膜的形变。但这并不能完全解释在Ⅱ型抗 CD20 单克隆抗体的顺式反应中 FcγRIIB 和CD20 也发生相互作用，但是并没有触发 CD20 的内化。然而，Ⅱ型单克隆抗体 GA101 （ Obinutu-zumab） 的晶体结构的研究表明，Ⅱ 型抗体结合CD20 的定位同Ⅰ型抗体不同。这种差异可能是顺式反应中Ⅰ型和Ⅱ型单克隆抗体同 FcγR 的相互作用的亲和力和密度不同。虽然Ⅱ型单克隆抗体和磷酸化的 FcγRIIB 相互作用，但是活化的水平不高。即使对Ⅱ型抗 CD20 单克隆抗体的空间结构进行调整，也不能启动足够的招募反应使膜引发皱褶并发生内吞反应。基于上述的研究，我们认为，Ⅱ型单克隆抗体不能诱导 CD20 向脂筏的重分布，Ⅱ型单克隆抗体直接定向特异性的靶点蛋白，并保留在细胞表面而不被内化。
3 单克隆抗体药物的削除机制
另一种抗体耐药性的解释是抗体的削除机制或是 Trogocytosis 作用（ 细胞吞噬的一种机制）.Taylor 等[10]基于使用利妥昔单克隆抗体药物的慢性淋巴细胞白血病（ Chronic lymphocytic leukemia,CLL） 患者进行研究，提出抗体削除机制可能是患者对单克隆抗体药物产生耐药性的原因。这种机制有助于解释在使用利妥昔单克隆抗体药物治疗初期循环 CLL 细胞数量降低，但是随着药物的持续使用，CD20 阴性的 CLL 细胞数量逐步增加。
单核细胞或巨噬细胞的 FcγR 依赖免疫反应中，抗体和靶点复合物从靶细胞表面削除或拔掉。最初人们认为 FcγRI 介导了这一过程，之后研究发现，抗原抗体复合物与效应细胞 FcγR 的结合可以完成削除机制。抑制型 FcγRIIB 的小鼠实验也证明了削除机制的存在。而使用腹腔肿瘤小鼠得到的关于 FcγR 的数据证实补体发挥了一定作用。认为单核细胞和巨噬细胞表达的补体受体和补体自身介导了细胞的吞噬作用，这个系统的激活造成 FcγR 划分困难。
Taylor 等[10]提出，当效应细胞群趋于饱和疲劳时，易于发生削除效应。削除机制后，由于单克隆抗体不在靶细胞上结合，因此，针对靶细胞的后续细胞效应也无法完成。使用利妥昔单克隆抗体药物后，补体成分和 NK 细胞被耗竭，但是没有证据支持单核细胞或巨噬细胞功能下降或是衰竭。这可能是白血病或其他肿瘤细胞中丰富的网状内皮系统执行了细胞的摄取和清除功能。在正常稳态条件下，肝脏和脾脏的吞噬细胞每秒可以清除200 万血红细胞。