导读
在癌症免疫疗法中，免疫检查点阻断药物可以通过靶向免疫检查点分子的纳米抗体来增强，且是克服单克隆抗体(Monoclonal Antibodies, mAbs)缺点的理想方法。Cell Death and Disease（Q1，IF=8.1）上题目为《Anti-CTLA-4 Nanobody as a Promising Approach in Cancer Immunotherapy》的文章中描述了细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白-4(Cytotoxic T Lymphocyte-associated protein-4, CTLA-4)的细胞和分子功能、纳米抗体的结构、靶标以及在免疫治疗中的应用。
一、 癌症免疫治疗
免疫治疗是利用人体的自身免疫系统来识别和破坏肿瘤细胞，免疫检查点抑制剂是癌症免疫疗法最有效的方法之一。免疫检查点是一组抑制性受体，具有调节效应免疫细胞并防止它们消除正常细胞而引起自身免疫性疾病的重要机制，主要包括CTLA-4、程序性死亡受体1(Programmed Death Receptor 1, PD-1)和程序性死亡配体1(Programmed Death Ligand 1, PD-L1)等[1]。目前，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration, FDA)已经批准了大量针对这些分子的mAbs。
二、CTLA-4的结构与分子功能
CTLA-4又名CD152，分子量为25kDa。主要在活化的T淋巴细胞和调节性T淋巴细胞(Regulatory T Lymphocytes, Treg)中表达，可抑制T细胞的活化。CTLA-4包括一个前导肽和3个结构域，基因位于2q33处，与该基因相关的几个单核苷酸多态性，可能与对不同恶性肿瘤的易感性相关（图1）。除此以外，CTLA-4还可以B细胞、粒细胞、成纤维细胞和垂体细胞以及肿瘤微环境中的驻留免疫细胞，因此，CTLA-4可以在免疫监测引起的恶性肿瘤中发现[2-3]。
CTLA-4的生物学活性及其表达对控制T细胞活化至关重要。CTLA-4和CD28是同源的免疫球蛋白超家族受体，控制T细胞免疫调节的许多方面。与CD28相比，CTLA-4与CD86和CD80的结合更强烈，亲和力更高，通过CD80和CD86的缺失来调节APC的激活和功能是CTLA-4阻止CD28共刺激的细胞外源性机制（图1）。
图1 CTLA-4的结构与表达
三、纳米抗体的靶标及其应用
图2 纳米抗体在肿瘤靶向中的作用机制
癌症疫苗旨在刺激细胞毒性T细胞(Cytotoxic T lymphocyte, CTL)的活化和增殖，可以形成一种免疫记忆。为了激活CTL，肿瘤抗原必须在主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex, MHC)-I分子中呈递，并由专业APC共同刺激。靶向APC可提高疫苗的有效性并将潜在的副作用降至最低，其表面表达的多种蛋白，包括CD11b、MHCII、161和CD1d等已经被纳米抗体靶向。
四、 抗CTLA-4 Nb在癌症治疗中的作用
CAR-T与CTLA-4 Nb相关作用。嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptors, CARs)用于具有临床疗效的免疫细胞疗法，这些受体指导免疫细胞识别和靶向肿瘤细胞表面的分子，由于解决了肿瘤微环境，延长了CAR-T细胞的寿命，并抑制了肿瘤生长。纳米抗体由于其体积小、稳定性好、高亲和力和广泛制备而被用作CAR-T抗原结合域。一项关于CTLA-4与CD28-CD19特异性CAR-T细胞作用的研究表明，shRNA下调CTLA-4对CAR-T细胞无显著影响。然而，在CTLA-4被敲除后，共表达CD80的CD19特异性CAR-T细胞的抗肿瘤特性显著增加[4]。
基于siRNA的抗CTLA-4 Nb。小干扰RNA(Small interfering RNA, siRNA)可用于开发生物材料和增强免疫相关癌症基因治疗，在一项研究中，开发了一种阳离子脂质将CTLA-4 siRNA递送到小鼠黑色素瘤模型中的T细胞，研究表明，肿瘤浸润CD4+和CD8+T细胞将CTLA-4 siRNA内化，并在CD8+T细胞与Treg的比例增加后抗肿瘤活性增加[5]。
Fc受体修饰的抗CTLA-4 Nb。纳米抗体不具有特异性抗体的Fc区，而该区域具有许多被认为对免疫治疗至关重要的功能。纳米抗体的小尺寸可能会导致体内半衰期短，研究表明将用二硝基苯基半抗原进行C端修饰可间接恢复Fc功能，可以成为恢复Fc功能和开发基于纳米抗体的癌症免疫疗法的实用方法。使用Fc改善纳米抗体功能的另一种方法是使用新生儿Fc受体(Neonatal Fc Receptor, FcRn)，FcRn有助于组织药物积累，可能是改善肿瘤药物和纳米颗粒渗透的有价值的靶标。
抗CTLA-4 Nb的递送和工程益生菌的作用。由于纳米抗体的尺寸很小，会暴露在肾脏的快速清除下。因此，通过修饰纳米抗体可增加其在血清中的半衰期，例如，转基因益生菌可用于检查点阻断纳米抗体的局部递送。脂质体、聚合物体、免疫毒素、胶束、基于白蛋白的纳米颗粒和纳米抗体药物偶联物是治疗各种癌症的基于纳米抗体的载体，这些载体提供了纳米抗体的不同药物递送电位。口服纳米抗体是另一种已发现可接受电位的方法，除了静脉内和口服纳米抗体外，病毒载体还可用于编码肿瘤内的靶向纳米抗体。
五、基于CTLA-4的药物治疗
图3 抗CTLA-4抗体的功能作用
通过纳米抗体靶向肿瘤细胞抗原、免疫细胞和肿瘤环境蛋白，以便它们可以用作免疫肿瘤学中的诊断和治疗剂。尽管缺乏Fc介导的实用功能，但纳米抗体已显示出良好的治疗效果。而且，用Fc受体生产修饰的纳米抗体可来应对一些限制，包括由于体积小而导致肾脏快速清除。随着纳米技术在生物医学研究中的地位以及该科学在抑制免疫检查点方面的应用，有可能在联合治疗的帮助下克服未来的挑战并取得出色的结果。
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参考文献
