说起CTLA-4，想必你一定不会陌生。
2018年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了“免疫检查点抑制癌症疗法”，包括CTLA-4和PD-1的发现及其药物的疗效[1]。然而在推进免疫治疗的过程中，各种疗法的不足之处也逐一显现。不过，科学家们应对的计策也是层出不穷。
近日，发表在《科学》子刊上的一篇文章，实现了经典靶点CTLA-4和免疫治疗新星CD47的精彩碰撞[2]。
由美国德克萨斯大学的傅阳心带领团队，与中国科学院生物物理研究合作，设计了一种以CD47和CTLA-4为双重靶向的异源二聚体——anti-CTLA-4×SIRPα。与已有的单抗及其联合治疗相比，anti-CTLA-4×SIRPα对肿瘤浸润调节性T细胞的靶向性更强，抑制肿瘤的效果更好，这些结果在人源化小鼠身上也得到了验证。[2]
论文首页截图
在肿瘤免疫疗法中，减少肿瘤中起负向调节作用的调节性T细胞（Treg）是个常用策略[3-5]。但Treg有个保命技巧，就是CD47。CD47是一种“不要吃我”的信号，能使巨噬细胞“放过”表达CD47的细胞。这就导致消耗Treg的免疫疗法总是不尽人意[6,7]。
表达CD47的细胞有很多，肿瘤细胞也占其一。于是，靶向CD47和它的配体SIRPα的免疫疗法逐渐走进大家的视野，被冠以“下一代PD-1/PD-L1”的名号[8-10]。
然而，CD47-SIRPα免疫疗法的道路看似一片光明，实际上十分坎坷。正是因为很多正常的细胞也都通过表达CD47来避免被巨噬细胞清除，使得CD47单抗药物在还没有对肿瘤起抑制作用时就已经被消耗殆尽，如果加大剂量，则会导致大量红细胞被巨噬细胞清除，引起严重贫血症[11]。
所以，要想通过阻断CD47来改善Treg免疫疗法，还是有些难度。
能否让SIRPα抗体仅对肿瘤浸润Treg上的CD47“情有独钟”呢？傅阳心和他的同事们在经典靶点CTLA-4身上找到了答案。
他们发现，与其他细胞相比，肿瘤浸润Treg是CD47和CTLA-4双阳性最高的细胞。虽然它的CD47表达量不够突出，但CTLA-4表达量很出众。
于是，傅阳心和他的同事们想到，可以让抗CD47抗体通过“抱大腿”的方法来精准地靶向于肿瘤中的Treg细胞。这个“大腿”就是在肿瘤中Treg上高表达的CTLA-4。
他们设计了一个异源二聚体，也就是anti-CTLA-4×SIRPα。它是由抗CTLA-4抗体与CD47配体（SIRPα）重组而成，同时靶向于肿瘤浸润Treg上的CTLA-4和CD47，从而提高靶向性，关掉“别吃我”这个错误信号，促使巨噬细胞将Treg清除，改变肿瘤免疫微环境，达到抑制肿瘤的作用。
双重靶向CTLA-4和CD47的anti-CTLA-4×SIRPα。
理想很丰满，现实会骨感吗？接下来，傅阳心和他的同事们对anti-CTLA-4×SIRPα的可行性进行了一系列验证，同时与已有的单抗联合治疗进行对比。
他们首先对anti-CTLA-4×SIRPα的靶向性进行了评估。通过利用表面等离子共振（SPR）、流式细胞术等技术，他们发现，anti-CTLA-4×SIRPα与肿瘤中的Treg比与外周血的Treg结合能力更强。
傅阳心和他的同事们又进一步在MC38（结直肠癌）小鼠模型观察到，anti-CTLA-4×SIRPα能够在不影响外周血Treg的情况下，有效减少肿瘤浸润Treg的数量；而单抗联合治疗的效果则与之相差甚远，不仅会影响外周血Treg的数量，肿瘤浸润Treg的数量在短暂减少后还会反弹。
这说明，和已有的单抗联合治疗相比，anti-CTLA-4×SIRPα的靶向性更强。同时也意味着，不需要提高剂量消耗外周血Treg，就可以达到减少肿瘤浸润Treg数量的目的，改变肿瘤微环境。
注射anti-CTLA-4×SIRPα后，肿瘤中的anti-CTLA-4×SIRPα比其他组织的检测水平都高。
解决了最愁人的靶向性，也避免了使用高剂量引起副作用，研究者们的心思可算没有白费。那anti-CTLA-4×SIRPα抑制肿瘤的效果又如何呢？
傅阳心和他的同事们发现，在肿瘤植入到MC38小鼠后的第14天，单次低剂量（20μg）的anti-CTLA-4×SIRPα腹腔注射可以抑制小鼠的肿瘤生长；而同等剂量的联合治疗却没有效果。另外，他们还发现anti-CTLA-4×SIRPα是依赖于表达水平上调的INF-γ来实现肿瘤抑制作用的。
也就是说，在同等剂量下，anti-CTLA-4×SIRPα比单抗联合治疗能够更有效的抑制肿瘤。
经anti-CTLA-4×SIRPα治疗后，MC38小鼠的肿瘤免疫微环境发生改变。
傅阳心和他的同事们还为anti-CTLA-4×SIRPα设计了人源化版本——anti-hCTLA-4×SIRPα。
结果发现，anti-hCTLA -4×SIRPα保持了anti-CTLA -4×SIRPα的特性。相比于仅表达CD47的细胞，anti-hCTLA-4×SIRPα与表达CTLA-4的细胞结合能力更强。他们将人外周血单核细胞（PBMC）植入到免疫缺陷小鼠模型，并将A549肺癌细胞皮下接种到这个人源化小鼠模型中，在第12天时用anti-hCTLA-4×SIRPα进行治疗，发现能够有效清除Treg细胞，且没有明显的毒性。
这为anti-hCTLA-4×SIRPα将来应用于抑制人类肿瘤提供了更多的可能性。
相比于已有的单抗联合治疗，anti-hCTLA-4×SIRPα能够更加有效地改善肿瘤免疫微环境，抑制肿瘤的发展。
总而言之，傅阳心和他的同事们设计了一种结合了抗CTLA-4抗体和SIRPα的双重靶向异源二聚体，anti-CTLA-4×SIRPα。在小鼠模型中，anti-CTLA-4×SIRPα能够靶向结合于肿瘤浸润调节性T细胞，通过抑制CD47和激活FcR来促进巨噬细胞清除肿瘤浸润Treg，消耗肿瘤中的Treg，改变肿瘤微环境并达到肿瘤抑制的作用。
而且在本次研究中，将anti-CTLA-4×SIRPα与已有的治疗方法进行了一系列对比。无论是从靶向性还是抑制肿瘤的效果上来看，anti-CTLA-4×SIRPα都更胜一筹。
对于anti-CTLA-4×SIRPα的“前途”，傅阳心和他的同事们认为，“要想将anti-hCTLA-4×SIRPα应用到临床上，还需要更多的深入研究。而且，能否大规模生产也有待探索”[2]。
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参考文献：
[1]https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2018/summary/
[2]Zhang A, Ren Z, Tseng KF, Liu X, Li H, Lu C, Cai Y, Minna JD, Fu YX. Dual targeting of CTLA-4 and CD47 on Treg cells promotes immunity against solid tumors. Sci Transl Med. 2021 Aug 4;13(605):eabg8693.
[3]A. E. Mahne, S. Mauze, B. Joyce-Shaikh, J. Xia, E. P. Bowman, A. M. Beebe, D. J. Cua, R. Jain, Dual roles for regulatory T-cell depletion and costimulatory signaling in agonistic GITR
targeting for tumor immunotherapy. Cancer Res. 77, 1108–1118 (2017).
[4]S. Piconese, B. Valzasina, M. P. Colombo, OX40 triggering blocks suppression by regulatory T cells and facilitates tumor rejection. J. Exp. Med. 205, 825–839 (2008).
[5]S. Onizuka, I. Tawara, J. Shimizu, S. Sakaguchi, T. Fujita, E. Nakayama, Tumor rejection by in vivo administration of anti-CD25 (interleukin-2 receptor α) monoclonal antibody.Cancer Res. 59, 3128–3133 (1999)
[6]A. N. Barclay, T. K. Van den Berg, The interaction between signal regulatory protein alpha (SIRPα) and CD47: Structure, function, and therapeutic target. Annu. Rev. Immunol. 32,
25–50 (2014).
[7]A. Sharma, S. K. Subudhi, J. Blando, J. Scutti, L. Vence, J. Wargo, J. P. Allison, A. Ribas, P. Sharma, Anti-CTLA-4 immunotherapy does not deplete FOXP3 regulatory T cells (Tregs) in human cancers. Clin. Cancer Res. 25, 1233–1238 (2019).
[8]R. Majeti, M. P. Chao, A. A. Alizadeh, W. W. Pang, S. Jaiswal, K. D. Gibbs Jr., N. van Rooijen, I. L. Weissman, CD47 is an adverse prognostic factor and therapeutic antibody target on human acute myeloid leukemia stem cells. Cell 138, 286–299 (2009).
[9]K. Weiskopf, A. M. Ring, C. C. Ho, J. P. Volkmer, A. M. Levin, A. K. Volkmer, E. Ozkan, N. B. Fernhoff, M. van de Rijn, I. L. Weissman, K. C. Garcia, Engineered SIRPα variants asimmunotherapeutic adjuvants to anticancer antibodies. Science 341, 88–91 (2013).
[10]X. Liu, Y. Pu, K. Cron, L. Deng, J. Kline, W. A. Frazier, H. Xu, H. Peng, Y. X. Fu, M. M. Xu, CD47 blockade triggers T cell-mediated destruction of immunogenic tumors. Nat. Med. 21, 1209–1215 (2015).
[11]J. Chen, M. C. Zhong, H. Guo, D. Davidson, S. Mishel, Y. Lu, I. Rhee, L. A. Perez-Quintero,
S. Zhang, M. E. Cruz-Munoz, N. Wu, D. C. Vinh, M. Sinha, V. Calderon, C. A. Lowell, J. S. Danska, A. Veillette, SLAMF7 is critical for phagocytosis of haematopoietic tumour cells via Mac-1 integrin. Nature 544, 493–497 (2017).
本文作者 | 张艾迪
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