天上(shàng)有太陽,
夜晚照樣黑暗,
還好(hǎo)地球是圓的。
花(huā)兒會(huì)凋謝(xiè),
就像時(shí)光,
可是春天總會(huì)來(lái)。
政治書上(shàng)說,
任何事(shì)物都有兩面,
正如黑和(hé)白(bái)。
如果藥物會(huì)失效,
難道(dào)人類要坐(zuò)以待斃?
……
我不談辯證法,
我隻想講一講,
PD-1抗體與PNGaseF的愛恨情仇。
↓
1
當身體發生感染時(shí),感染附近區(qū)域可變紅(hóng)、腫和(hé)熱。這(zhè)種發炎過程有助于排除體内的受損細胞和(hé)病原體等有害刺激并開(kāi)始愈合過程。但(dàn)若炎症長期不消退則會(huì)損害周圍的健康組織。爲了(le)限制這(zhè)種損害,細胞會(huì)在其表面表達PD-L1蛋白(bái)(Programmed death-ligand 1,程序性死亡配體1)。當PD-L1蛋白(bái)跟T細胞表面的PD-1蛋白(bái)(programmed death 1,程序性死亡蛋白(bái)1)接觸并發生反應時(shí),此T細胞便會(huì)凋亡,則該區(qū)域不發炎。癌腫瘤的生長常與慢性炎症相關聯。腫瘤細胞和(hé)正常細胞之間有許多相似之處,而且腫瘤細胞可在其表面表達很(hěn)多種蛋白(bái)質,這(zhè)都使抗癌藥物發展更具挑戰性。
通過調動自(zì)身的免疫系統來(lái)對(duì)抗腫瘤,是一種越來(lái)越流行的癌症治療方法,稱爲腫瘤免疫治療。這(zhè)種做法是讓自(zì)身适應并最終接管對(duì)抗腫瘤的過程,使患者更健康、經受的副作(zuò)用(yòng)更少。其中,PD-1和(hé)PD-L1抗體藥物已成爲這(zhè)種新型治療方法的支柱,因爲它們大(dà)多數表達在腫瘤細胞的表面,而在正常的細胞中幾乎不表達。這(zhè)使它們成爲很(hěn)好(hǎo)的候選藥物靶點,因爲這(zhè)樣藥物對(duì)健康細胞的傷害較少。
▲
人PD-1 抗體藥物nivolumab
PD-1抗體的抗癌效果是前所未有的,一次次地在美(měi)國臨床腫瘤年會(huì)上(shàng)刮起黑色旋風(fēng)。據權威期刊《新英格蘭醫(yī)學雜(zá)志》編委表述:PD-1抗體是過去30年裏抗癌效果最好(hǎo)的。有分析認爲,PD-1抗體的市場可能(néng)會(huì)達到(dào)350億美(měi)元。臨床實驗也(yě)表明(míng),跟其他(tā)免疫療法相比,PD-1和(hé)PD-L1抗體藥物能(néng)縮小(xiǎo)更多種腫瘤和(hé)對(duì)更多患者有效。以前的免疫療法反應率隻有10%,而PD-1和(hé)PD-L1藥物對(duì)25-40%的患者都有效,這(zhè)些(xiē)藥物也(yě)顯示較低(dī)的毒性水(shuǐ)平。與那些(xiē)使用(yòng)其他(tā)标準癌症治療方法的患者相比,使用(yòng)這(zhè)種藥物的患者可以活得更長。
目前臨床試驗中已經包括多種針對(duì)PD-1通路阻斷的單克隆抗體藥物 。然而,不是所有患者都會(huì)對(duì)PD-1抗體有響應。目前來(lái)看(kàn),各疾病對(duì)PD-1抗體的響應率如下(xià):黑色素瘤患者(17-40%)、肺癌(10-30%)、膀胱癌(25%)、卵巢癌(6-23%)、頭頸癌(14-20%)、霍奇金(jīn)淋巴瘤(87%)、肝癌(20%)、腎細胞癌(20%-30%)。
這(zhè)到(dào)底是爲什(shén)麽呢(ne)?
↓
2
2017年5月10日,一篇發表在《科學轉化醫(yī)學》期刊上(shàng)的論文(wén)《In vivo imaging reveals a tumor-associated macrophage–mediated resistance pathway in anti-PD-1 therapy》可以給我們答(dá)案:
那麽多患者
對(duì)PD-1/L1抗體不響應,
是因爲
巨噬細胞把PD-1/L1吃了(le)!!!
↓
▲
《科學轉化醫(yī)學》封面
↓
用(yòng)事(shì)實說話(huà)
論文(wén)出自(zì)哈佛大(dà)學醫(yī)學院附屬麻省總醫(yī)院的Mikael J. Pittet教授團隊,他(tā)們首先給PD-1抗體加上(shàng)黃色标記,再利用(yòng)活體顯微鏡實時(shí)監測标記後的PD-1抗體在結腸癌小(xiǎo)鼠模型中的動向。在将标記的PD-1抗體注射入結腸癌模型小(xiǎo)鼠體内5分鐘(zhōng)後,就發現(xiàn)腫瘤微環境内的T細胞上(shàng)有了(le)染色标記。最開(kāi)始标記的PD-1抗體結合到(dào)腫瘤浸潤T細胞周圍而幾分鐘(zhōng)後在T細胞表明(míng)形成色塊,之後這(zhè)些(xiē)色塊都在腫瘤相關巨噬細胞内。
▲
小(xiǎo)鼠活體成像前對(duì)抗體及各細胞的标記
▲
注射早期小(xiǎo)鼠PD-1抗體從(cóng)T細胞到(dào)巨噬細胞的轉移過程
爲了(le)深入了(le)解巨噬細胞吃掉PD-1抗體的過程,研究者首先提取了(le)三種腫瘤模型中小(xiǎo)鼠體内相關細胞,發現(xiàn)大(dà)部分的腫瘤相關巨噬細胞内都有PD-1抗體。數據線性回歸分析發現(xiàn),巨噬細胞吃掉抗體與巨噬細胞的數量無關:即使巨噬細胞的數量極低(dī),也(yě)能(néng)将PD-1吃光,而且巨噬細胞不會(huì)主動與PD-1抗體結合。研究者随後在體外(wài)創建了(le)一個由骨髓分離得到(dào)的巨噬細胞和(hé)T細胞共培養體系:首先将T細胞與标記的PD-1抗體共培養,然後與巨噬細胞共培養,結果顯示标記後的PD-1抗體在數分鐘(zhōng)内就從(cóng)T細胞轉移至巨噬細胞中,這(zhè)不能(néng)僅僅歸結爲巨噬細胞的吞噬作(zuò)用(yòng),因爲在加入了(le)吞噬抑制劑後,這(zhè)一轉移仍然很(hěn)快(kuài)就發生,并且巨噬細胞不會(huì)吞噬沒有與T細胞結合的PD-1抗體。
既然腫瘤相關巨噬細胞并不與PD-1抗體結合,也(yě)不會(huì)在注射的早期吃掉PD-1抗體。因此研究者推測,PD-1抗體的轉移是通過一種非抗原特異性機制。随後研究人員發現(xiàn)巨噬細胞表面存在Fcγ受體,這(zhè)一受體與T細胞PD-1抗體複合物上(shàng)Fc結構域相結合,介導PD-1抗體的吞噬。随後利用(yòng)以流式細胞計(jì)監測的抗體轉移實驗證明(míng)了(le)這(zhè)一發現(xiàn):T細胞首先與染色後的PD-1抗體共培養30分鐘(zhōng),然後與巨噬細胞一起培養 ,最後用(yòng)流式細胞計(jì)分析,大(dà)量PD-1抗體在巨噬細胞内被測出。然而,如果在實驗開(kāi)始時(shí)加入Fcγ受體抑制劑,那麽PD-1抗體就不會(huì)從(cóng)T細胞轉移到(dào)巨噬細胞。
▲
Fcγ受體抑制劑抑制巨噬細胞吞噬小(xiǎo)鼠PD-1抗體
之後研究人員通過酶偶聯免疫吸收劑實驗,發現(xiàn)巨噬細胞與T細胞以及IgG2a抗體(與鼠PD-1抗體同源)共培養後, IgG2a抗體同樣被巨噬細胞降解。由于Fc/FcγR與抗體的結合與抗體的Fc結構域上(shàng)的多糖結構相關,研究人員分析了(le)小(xiǎo)鼠的PD-1抗體以及人類PD-1抗體,結果發現(xiàn)小(xiǎo)鼠和(hé)人類PD-1抗體上(shàng)主要糖的類型是相同的,因此他(tā)們推測小(xiǎo)鼠體内Fcγ受體介導的抗體轉移也(yě)會(huì)發生在人體内。随後他(tā)們在體外(wài)将人PD-1抗體nivolumab用(yòng)AF647标記并與免疫 T細胞共培養,之後從(cóng)人體血液單核細胞中分離出巨噬細胞,再将兩者共培養3天,同樣看(kàn)到(dào)PD-1抗體轉移到(dào)巨噬細胞,轉移同樣可以被Fcγ受體抑制劑抑制,證明(míng)了(le)Fcγ受體也(yě)可以調節nivolumab在人體的攝取。
▲
小(xiǎo)鼠和(hé)人PD-1抗體結構的比較示意圖
▲
Fcγ受體調節nivolumab在人體的攝取
最重要的是,
研究人員也(yě)找到(dào)了(le)
防止PD-1抗體被吞噬的方法!!!
↓
他(tā)們利用(yòng)一種叫做PNGaseF的酶來(lái)除去小(xiǎo)鼠PD-1抗體上(shàng)的糖鏈,然後用(yòng)AF647标記,發現(xiàn)除去糖之後的PD-1仍能(néng)與T細胞結合,卻不會(huì)被巨噬細胞吃掉。而且Fcγ受體被抑制後PD-1抗體與T細胞結合的時(shí)間顯著延長,并且Fcγ受體被阻斷的所有小(xiǎo)鼠結腸癌模型對(duì)PD-1抗體都産生了(le)響應,所有小(xiǎo)鼠腫瘤都被完全抑制。目前PD-1抗體單獨使用(yòng)的響應率僅30%左右,而小(xiǎo)鼠體内PD-1抗體加Fcγ受體阻斷劑卻對(duì)所有小(xiǎo)鼠産生響應,這(zhè)一發現(xiàn)無疑對(duì)目前免疫治療領域造成巨大(dà)影響,爲免疫治療不敏感癌症患者提供新的治療方案,讓癌症變得不再可怕。
▲
PNGaseF處理(lǐ)PD-1抗體前後巨噬細胞吞噬效果對(duì)比
更重要的是,功臣産品PNGaseF在AtaGenix的官網随時(shí)有售。點擊鏈接即可直達:
http://www.atagenix.com/product_detail-72911.html
↓
▲
Final QC of PNGase F
參考文(wén)獻:
1. http://stm.sciencemag.org/content/9/389/eaal3604
2. E.B. Garon, N. A. Rizvi, R. Hui, N. Leighl, A. S. Balmanoukian, J. P. Eder, A.Patnaik, C. Aggarwal, M. Gubens, L. Horn, E. Carcereny, M.-J. Ahn, E. Felip,J.-S. Lee, M. D. Hellmann, O. Hamid, J. W. Goldman, J.-C. Soria, M.Dolled-Filhart, R. Z. Rutledge, J. Zhang, J. K. Lunceford, R. Rangwala, G. M. Lubiniecki, C. Roach, K. Emancipator, L. Gandhi; KEYNOTE-001 Investigators, Pembrolizumab for the treatment of non–small-cell lung cancer. N. Engl. J. Med. 372, 2018–2028 (2015).
3. Arlauckas SP, Garris CS, Kohler RH, Kitaoka M, Cuccarese MF, et al. 2017. In vivo imaging reveals a tumor-associated macrophage–mediated resistance pathway in anti–PD-1 therapy. Science Translational Medicine 9
4. Baumeister S H, Freeman G J, Dranoff G, et al. Coinhibitory pathways in immunotherapy for cancer[J]. Annual review of immunology, 2016, 34: 539-573.