癌症免疫疗法新靶点——糖免疫检查点 | Nature子刊

免疫检查点抑制剂(ICI)疗法彻底改变了某些癌症的治疗。例如，阻断PD-1、PD-L1和CTLA-4的抗体，可以根除部分患者的转移性肿瘤，导致长期生存。不过，虽然免疫激活能够挽救生命，但大多数患者无法响应或无法长期响应现有的这些免疫疗法。患者对PD-1/PD-L1抗体、CTLA-4抗体原发性和继发性耐药的潜在机制也尚不清楚。

其它T细胞检查点（如TIM-3、LAG-3、A2AR）、先天免疫受体和配体（如CD47、SIRPα）和一些酶（如IDO、ADAR1）被认为可能在耐药中发挥了关键作用。这些靶点中已有一些正在临床试验中接受评估。除此之外，细胞表面糖基化作为一种免疫抑制调控机制在近期引起了科学家们的兴趣。

有文献证实，糖基化改变是恶性肿瘤的一个标志。而大量证据表明，唾液酸聚糖（sialoglycans，一种糖免疫检查点）可通过多种机制抑制免疫激活，如1）阻止补体依赖的细胞毒性作用；2）抑制免疫介导的细胞凋亡；3）掩饰NK细胞受体NKG2D8的免疫激活配体；4）阻止巨噬细胞清除等。

来源：Palleon Pharmaceuticals官网

研究还揭示，唾液酸聚糖是表达在肿瘤浸润髓系细胞上的免疫抑制性检查点受体Siglecs（sialic acid-binding immunoglobulin-type lectins）的配体。Siglec受体家族的8个成员（Siglecs-3,5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11）具有与PD-1同源的胞内结构域，包括 ITIM/ITSM域。这些胞内ITIM/ITSM域可招募蛋白酪氨酸磷酸酶，最终导致免疫细胞抑制。基于这些发现，研究者们认为，细胞表面唾液酸聚糖与Siglec结合具有类似PD-L1与PD-1结合的抑制作用。而近期有研究证实了，Siglec-9在肿瘤浸润T细胞中上调，并与癌症患者的生存率降低相关。反过来，通过基因敲除或抑制肿瘤唾液酸合成来减少Siglec配体唾液酸聚糖，可增强免疫浸润，降低肿瘤生长。也因此，科学家们推测，唾液酸聚糖轴可能是肿瘤免疫抑制的一个主要贡献者，以及一个有吸引力的肿瘤免疫治疗新靶点。

不过，由于唾液酸聚糖表现出了显著的化学异质性，且被融合到广泛的细胞表面蛋白和脂质支架上，因此开发类似于PD-L1阻断的配体隔离性抗体（ligand-sequestering antibodies）非常具有挑战性。

来源：Nature Chemical Biology

近日，在发表于Nature Chemical Biology杂志上的一项研究中，斯坦福大学 Carolyn R. Bertozzi教授及其同事报道了一种以肿瘤特异性的方式催化唾液酸聚糖靶向降解的新技术——αHER2抗体-唾液酸酶偶联物（antibody–sialidase conjugate）。在小鼠乳腺癌模型中，抗体-酶偶联物T-Sia 2延缓了肿瘤生长，增强了免疫细胞浸润，延长了小鼠生存。

用抗体-酶偶联物T-Sia 2靶向去唾液酸化Siglec配体是免疫治疗的一种方式（来源：Nature Chemical Biology）

早在2016年发表于PNAS上的一项研究中，Bertozzi教授团队就曾证实，将用于治疗乳腺癌的抗体曲妥珠单抗（trastuzumab）与唾液酸酶连接起来能够在体外使HER2+癌细胞去唾液酸化，导致Siglec配体被清除，增强NK细胞对癌细胞的杀伤。为了将这项发现转化到体内，研究小组需要克服两个挑战。

T-Sia 2的合成（来源：Nature Chemical Biology）

第一个挑战是，先前使用的唾液酸酶会产生脱靶效应，使非目标细胞去唾液酸化（desialylate），而这可能与唾液酸酶较低的Km和lectin域有关。此次，通过对其他几种细菌唾液酸酶进行筛选，科学家们从鼠伤寒沙门氏菌中发现了一种合适的候选唾液酸酶，该酶具有更高的Km，并且缺乏lectin域。

在对曲妥珠单抗单药治疗耐药的HER2+ EMT6同基因小鼠乳腺癌模型中，T-Sia 2能够降解唾液酸聚糖并减缓肿瘤生长（来源：Nature Chemical Biology）

第二个挑战是，先前抗体与酶之间的肟连接缺乏稳定性。而此次，使用HIPS（hydrazino-iso-Pictet Spengler）化学方法，研究人员用碳-碳键有效取代了肟，这极大地增强了稳定性。利用由第二代抗体-酶融合技术产生的T-Sia 2（T代表trastuzumab；Sia 代表sialidase），在移植Her2+癌细胞的小鼠模型中，Bertozzi教授团队观察到去唾液酸化增强了免疫细胞浸润和激活，延长了小鼠生存，且这种疗效依赖于Siglec-E在肿瘤浸润髓系细胞上的表达。

体内靶向肿瘤去唾液酸化 | 利用HIPS化学方法，研究人员构建了一种生物学上稳定的抗肿瘤抗体（曲妥珠单抗）-唾液酸酶偶联物——T-Sia 2。用T-Sia 2治疗移植了Her2+肿瘤的小鼠，导致癌细胞去唾液酸化，增强了抗肿瘤免疫，具体表现为肿瘤浸润淋巴细胞数量增加，肿瘤生长放缓。在Siglec-E–/–小鼠中，T-Sia 2无法产生相同的益处。（来源：Nature Chemical Biology）

总结来说，研究者们认为，抗体-唾液酸酶偶联物代表了调控糖免疫检查点的一种有前途的策略。Nature Chemical Biology 杂志针对该成果配发的观点文章指出，由Bertozzi教授团队提出的连接抗体与酶的这种策略使得抗体与蛋白质之间产生了稳定的连接。不过他们的技术仍有改进的空间，因为含单拷贝唾液酸酶的偶联物显示出最强的活性，而该研究中分离出的抗体-酶偶联物是含有0个、1个或2个唾液酸酶的混合物。

Carolyn R. Bertozzi教授（来源：Palleon Pharmaceuticals官网）

对于这类新型免疫疗法的临床转化，Bertozzi教授早有布局。2015年，她与Siglecs的发现者、糖免疫学教授Paul Crocker共同创办的Palleon Pharmaceuticals，一家致力于通过靶向Siglec-Sialoglycan轴来治疗癌症的公司。官网消息称，Palleon在2017年完成了4760万美元的A轮融资，制药巨头辉瑞、福泰、武田、艾伯维均参与了此轮融资。究竟这类糖免疫检查点抑制剂能否为癌症免疫治疗添砖加瓦，期待更多数据的披露。

参考资料：

1# Melissa A. Gray et al. Targeted glycan degradation potentiates the anticancer immune response in vivo. Nature Chemical Biology (2020).

2# Degrading sialoglycans delays tumour growth（来源：Nature Reviews Drug Discovery）

3# Targeted self-destruction(来源：Nature Chemical Biology)

4# Palleon Pharmaceuticals官网

5# Han Xiao et al. Precision glycocalyx editing as a strategy for cancer immunotherapy. PNAS(2016).

6# Nat. Chem. Biol. | 通过聚糖降解增强体内抗肿瘤免疫反应（来源： 王初课题组）

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