细胞因子受体靶向嵌合体
作者：癌图腾
将细胞表面和细胞外蛋白递送至溶酶体进行降解是调节细胞外生物学的重要手段，然而，现有递送策略具有模块化和组织靶向性不足、无法同时适用于细胞表面和细胞外蛋白的缺陷。为解决这一问题，美国加州大学旧金山分校的Pance K等研究者开发出一种新的蛋白质降解策略：细胞因子受体靶向嵌合体 （KineTACs）。这项遗传编码策略，可用于降解组织特异性分布的细胞外和细胞表面蛋白质靶标。
01细胞表面和细胞外蛋白降解策略的研发进展
鉴于大多数药物靶点位于细胞表面或被分泌到细胞外，近几年来，研究者对开发细胞外蛋白降解策略进行了深入探究与尝试。为了解决常规抗体无法靶向的可溶性抗原的问题，2010年日本中井制药有限公司Lgawa团队通过对托珠单抗(tocilizumab, Actemra)进行工程设计，开发出“清除型抗体”，可通过pH依赖性释放的方式将靶蛋白递送至溶酶体。但这种策略中的pH依赖性设计是一个十分耗时的过程，限制了这种方法的模块化。2020年斯坦福大学Bertozzi教授的团队在Nature上报道了一项靶向胞外蛋白的降解技术—溶酶体靶向嵌合体(LYTAC)，可不依赖细胞外蛋白酶来介导细胞外蛋白质的降解。但LYTAC生产需要在多个位点化学合成和体外生物偶联大聚糖，以有效清除靶标。还有一种基于抗体的PROTAC策略—AbTAC，可招募膜结合的E3连接酶来降解细胞表面蛋白。由于该策略依赖细胞内泛素转移，仅限于靶向细胞表面蛋白，而无法触及分泌至细胞外的蛋白质。因此，仍然迫切需要开发完全基因编码的其他细胞外蛋白质降解技术。
图1现有细胞表面和细胞外蛋白降解策略
02KineTACs的作用特点
细胞因子受体靶向嵌合体——KineTACs ，是由简单的基因编码部分构建而成的完全重组双特异性抗体，不需要复杂的合成或生物偶联来生产，并且比具有不同轻链的双特异性抗体更容易表达。它通过内源性细胞因子介导的同源受体内化作用，来实现细胞表面和细胞外蛋白向溶酶体的有效递送，是一种多功能和模块化的靶向降解平台。
研究表明，带有CXCL12的KineTAC可以有效地与趋化因子受体CXCR7结合，通过内化作用将其递送至溶酶体进行降解，并且具有选择性高，脱靶效应小的优势。进一步研究表明这一策略还可用于PD-L1、HER2、EGFR、CDCP1、PD-1等不同的细胞膜蛋白降解。另一方面，研究者通过VEGF和TNF-α摄取实验，证实了KineTACs可以强有力地介导可溶性配体的细胞内摄取。
图2 KineTAC能够在细胞内摄取可溶性细胞外蛋白。
此外，研究者还发现，带有IL-2细胞因子的KineTAC可以与包含CD25、IL-2RB和 IL-2RG 的IL-2受体复合物 (IL-2R) 结合 ，也可通过内化作用在溶酶体降解。随后用携带IL-2的PD-1 KineTAC （IL-2-Nivo） 处理活化的T细胞24小时，与对照组相比细胞表面PD-1水平显着降低。这些数据表明，其他细胞因子也可以与KineTAC一起使用，从而 扩大了细胞选择性靶蛋白降解的范围 。
图3 携带IL2的KineTACs可以协同IL2R降解细胞表面的PD-1
03未来展望
在本项研究中发现，结合亲和力、表位、构建体设计和降解受体与靶蛋白的比例等因素可以显着影响KineTACs介导的蛋白质降解效率。而靶蛋白的信号传导能力和pH值，对降解效率没有明显影响。这些结果为如何设计、优化和扩展有效的KineTAC提供了宝贵的依据。另外，由于在降解过程中观察到选择性和靶标范围存在差异，因此需要不断发掘用于溶酶体降解的新型受体。
结语
细胞因子以自分泌和旁分泌的方式调节影响着先天和适应性免疫的多数细胞反应，且在癌症、免疫系统疾病、传染病的发生发展过程中发挥着重要作用。靶向细胞因子受体的嵌合体的开发，为充分发挥细胞因子作为治疗剂的潜力注入新的动力。
参考文献：
1. Igawa Tomoyuki,Ishii Shinya,Tachibana Tatsuhiko et al. Antibody recycling by engineered pH-dependent antigen binding improves the duration of antigen neutralization.[J] .Nat Biotechnol, 2010, 28: 1203-7.
2. Banik Steven M,Pedram Kayvon,Wisnovsky Simon et al. Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins.[J] .Nature, 2020, 584: 291-297.
3. Cotton, Adam D et al. “Development of Antibody-Based PROTACs for the Degradation of the Cell-Surface Immune Checkpoint Protein PD-L1.” Journal of the American Chemical Society vol. 143,2 (2021): 593-598.
4. Pance Katarina,Gramespacher Josef A,Byrnes James R et al. Modular cytokine receptor-targeting chimeras for targeted degradation of cell surface and extracellular proteins.[J] .Nat Biotechnol, 2022.
作者：一颗草莓
编辑人：Transparent
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来源：医药速览 2022-10-17
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