单抗，双抗，ADC——IgG亚型怎么选？
自1997年第一个抗肿瘤药物利妥昔单抗首次获批以来，其高度特异性和卓越的药代动力学特征引起了制药行业的极大关注，抗肿瘤抗体通过以下几种机制发挥抗肿瘤特性，包括：（1）增强/激活Fc介导的效应功能（ADCC、ADCP、CDC）；（2）阻断肿瘤生长信号；（3）抑制肿瘤血管生成；（4）诱发肿瘤细胞凋亡信号；（5）激活免疫细胞。
IgG抗体由Fab区和Fc区组成，Fab区主要作用是特异性识别抗原，发挥免疫功能。Fc区可以识别并结合表达Fc受体的免疫细胞及血液中补体进而发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC），抗体依赖的细胞介导的细胞吞噬作用（ADCP）以及补体依赖的细胞毒作用（CDC）（表1）等效应功能；Fc还可以结合新生IgG转运受体（FcRn）从而使抗体在体内不被轻易清除而延长了其在机体内的半衰期。
1. IgG亚型抗体生物学功能的区别
人的1gG包括：1gG1、1gG2、1gG3、1gG4四个亚型，虽然所有的亚型在氨基酸水平上超过90%的同一性，但每个亚型在铰链区长度、链间二硫键数量（图1)和Fc效应功能方面都有独特的特性。1gG1与FcγR 亲和力最高，其次分别是1gG3、IgG2和1gG4。FcγR包括6种亚型（FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIB、FcγRIIC、FcγRIIIA、FcγRIIIB)，它们在细胞分布与Fc的亲和力以及由此产生的生物活性方面存在差异。
除FcγRI是一种对IgG具有高亲和力的活化受体，可以被单体IgG激活外，所有其他FcγRs只有与特异性抗原复合物接触时才能被IgG的Fc区功能性激活。FcγRIIB是唯一的抑制性FcγR。FcγRIIB在许多免疫细胞上表达，包括B细胞、单核细胞、巨噬细胞、DC细胞和肥大细胞。活化FcγRs的最佳方式是FcγRIIA和FcγRIIIA，FcγRIIA主要在单核细胞和巨噬细胞上表达，而FcγRIIIA主要在NK细胞上表达。
图1. 典型IgG 各亚型二硫键示意图
药物的靶点、靶细胞分布、肿瘤所处的特定环境以及作用机制等诸多因素都会影响药物的疗效，因此在抗体的开发过程中需平衡不同IgG亚型与上述作用的关系，本文将概述IgG亚型在单靶点抗体、双特异性抗体（BsAbs)和ADC 药物开发中的筛选原则。
单靶点抗肿瘤抗体一直较为热门，虽然单靶点抗体的IgG亚型选择没有严格的标准，但应考虑靶点的细胞分布和生物学功能。
肿瘤细胞上表达的抗体应首先考虑IgG1，因为IgG1对激活FcγRs具有较高的亲和力，可以对肿瘤细胞产生较强的ADCC和/或ADCP活性。当ADCP功能激活时，效应细胞（巨噬细胞或树突状细胞）能将加工过的肿瘤抗原呈递给T细胞，从而进一步引发肿瘤特异性免疫。例如CD47及其配体SIRPa结合后释放“别吃我”信号，逃避巨噬细胞的免疫监视。PD-L1在肿瘤细胞和抗原提呈细胞中达，PD-L1与T细胞PD-1的结合导致T细胞功能障碍。因此，阻断PD-1和PD-L1的结合可阻断抑制信号，从而激活效应T细胞杀灭肿瘤细胞。虽然阻断肿瘤抗体和其配体具备抗一定的肿瘤效果，但如抗体选择IgG1 亚型，其Fc端活性还可进一步提高抗肿瘤效应。
对于靶点在免疫细胞上的抗肿瘤IgG亚型选择较复杂，一些靶点向免疫细胞传导抑制/促进信号来调节免疫功能。这些抑制信号统称为抑制性受体（如CTLA-4,PD-1,TIM-3,LAG-3)，促进信号（4-1BB、CD40、OX40、CD27、GITR等）称为免疫刺激受体。靶点主要表达于免疫效应细胞的抑制型受体时，应尽量选择FcγRs亲和力最弱的IgG4，靶向其他免疫抑制型细胞应尽量选择IgG1，是因为IgG1可通过ADCC/ADCP机制将肿瘤微环境中的免疫抑制型细胞清除，从而更好的杀伤肿瘤，而选择IgG4的原理则与之相反。免疫刺激受体类抗体IgG在选择上更为复杂，需要考虑的因素更多。大多数免疫刺激型受体属于肿瘤坏死因子超家族（如4-1BB，CD40，OX40，CD27，GITR），抗肿瘤活性依赖于Fc与FcγR的交联。特别是FcγRIIB，作为支架促进抗体多聚化，多聚化会促进受体聚集，这是激活下游细胞内信号传导的先决条件。进一步优化抗TNFR超家族成员抗体的抗肿瘤活性的方法是工程化抗体的Fc区以改善其FcγRIIB接合。
双特异性抗体与单抗相比增加了一个特异性抗原结合位点，特异性更强、更能准确靶向肿瘤细胞以及降低脱靶毒性。对于双靶点抗体的选择主要分为以下三种情况：（1）两个靶点均位于肿瘤细胞上；（2）两个靶点均位于免疫细胞上；（3）两个靶点分别位于肿瘤细胞和免疫细胞上。
当双靶点靶向肿瘤细胞的两个不同受体时与单靶点要考虑的因素基本相同，即IgG1的Fc段介导的ADCC/CDC对肿瘤的作用；对于靶点位于免疫细胞时考虑的因素首先应确定靶向的免疫细胞的种类（效应或抑制），当靶点均位于效应性免疫细胞时，则应选用IgG2或IgG4量减少或避免Fc端介导的ADCC/ADCP效应；反之，当靶点均位于抑制免疫细胞时则首先应考虑IgG1以清除免疫抑制细胞。如果抗体的靶点分别位于抑制和效应细胞的双特异性抗体时，则具有一定的难度，因为这两个靶点抗体的作用相悖，无论选择哪种类型的IgG 都难平衡两端的关系。
对于靶点分别位于免疫细胞和肿瘤细胞的双抗，CD3作为免疫细胞上的靶点是最为常见的（如图2）。CD3是T细胞的特异性标志，以CD3为双抗的其中一个靶点时不能选用IgG1，其原因是不能通过ADCC/ADCP作用将T细胞清除。
图2 双抗靶点示意图
双靶点抗体具备1 1>2的治疗效果，但在研发时的需要平衡和协调两个靶点的安全性、有效性，靶点的位置，是否表达在同一细胞上，这些问题在临床前研究中难以预测或评估，且可能在临床阶段导致严重甚至危及生命的不良事件。
抗体偶联药物是采用特定的连接子将抗体和小分子细胞毒药物连接起来，其主要组成成分包括抗体、连接子和小分子细胞毒药物。抗体分子主要发挥靶向投递作用，小分子药物发挥效应。其作用方式主要包括以下几个步骤：（1) 抗体与靶抗原结合；(2)抗体与靶点结合后发生内吞；(3) 连接子在酶的作用下断裂，药物释放；(4) 小分子细胞毒药物发挥作用，杀伤肿瘤细胞。也有一些抗体偶联药物药物设计不进行内化，而在胞外释放，在肿瘤微环境中发挥作用。
抗肿瘤的抗体偶联药物的最基本要求是靶点一定要在肿瘤细胞上特异性表达，正常组织中不表达或极少表达。现有的抗体偶联药物所选择的靶点往往都是已经被商业化抗体的疗效所验证了的靶点，或是直接在已经上市的单抗的基础上进行药物开发，在IgG的选择上，多数选择IgG1，因IgG1可以在与靶细胞结合后能够诱导多种免疫反应，如ADCC和CDC，这两种作用无疑会加持小分子细胞毒对肿瘤细胞的杀伤作用。
抗肿瘤抗体通过多种方式发挥它们的功能，包括靶标调控、中和可溶性靶标（如细胞因子）、破坏配体－受体互作以影响细胞信号转导、与免疫效应功能衔接等，抗体的的作用机制影响着它的临床应用及开发潜能，为达到期望的治疗效果并且避免不良反应，在开发前首先考虑抗体亚型的选择显得越来越重要，在抗体的设计和开发过程中，必要考虑的因素包括：抗体的理化性质（溶解度、均一性、结构稳定性）、生物活性（中和活性）、效应功能及独特的生物学特性等。
参考文献：
1. DanN,Setua S,Kashyap V K, et al. Antibody-drug conjugates for cancertherapy:chemistry toclinical implications[J]. Pharmaceuticals, 2018, 11(2): 32.
2. Disulfidebond structures of IgG molecules.Structural variations, chemical modificationsand possible impacts to stability and biological function. Hongcheng Liu,2012.
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