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抗体药物作用机制——补体依赖的细胞毒性作用(CDC效应)

更新时间:2024-01-26      点击次数:561

目前,抗体类药物已成为肿瘤免疫或自身免疫性疾病治疗的热门研究方向,不同单抗应对肿瘤的作用机制也不尽相同。常见的抗肿瘤作用机制包括中和/阻断肿瘤特异性生长因子受体或免疫调节因子,以及发挥抗体结构上的效应功能即利用补体和细胞介导肿瘤细胞溶解。


一、CDC效应的概念


抗体的结构决定了其作用机制,抗体由Fab端和Fc端组成。其中Fab端可通过识别游离的分子(如VEGF)和细胞表面分子(如CD20,CD19)执行其功能);而Fc端则决定了抗体的效应功能,比如今天所要介绍的补体依赖性细胞毒性作用(Complement dependent cytotoxicity; CDC)。

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补体系统是重要的免疫调节系统,补体及其补体系统是由多种血清蛋白组成的级联酶促反应,其家族成员超过40种蛋白质,且这些蛋白相互调控补体系统的三条重要途径为经典途径(Classical Pathway,CP)、凝集素途径(Lectin Pathway,LP)和替代途径(Alternative Pathway,AP)。补体依赖的细胞毒性,指的是补体参与的细胞毒作用,即通过特异性抗体与细胞膜表面相应抗原结合,形成复合物而激活补体经典途径,所形成的攻膜复合物(MAC)对靶细胞发挥裂解效应。


补体经典途径由C1q分子起始。当抗体如IgG的Fab端与靶细胞上的抗原相结合后,IgG的Fc区域发生相互作用、联结,进一步暴露出C1q的位点。C1q是补体系统的第一个蛋白,它可以识别并结合到抗体上的补体结合位点,从而发生构型改变,随后激活C1r和基于Ca2+存在下具有酶活性的C1s。C1r和C1s开始引发一系列的级联反应,并涉及到C4,C2,C3,C5,C6,C7,C8和C9等补体家族成员。随后,C5b、C6-C9再组装成MAC并在细胞膜上凿孔,最终引起细胞裂解。

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图片来源:Complement System: a Neglected Pathway in Immunotherapy.


二、影响CDC作用的因素及检测方法


目前已知的影响CDC效应的因素为5点。


抗体亚型:通常,CDC效应强弱(或活化C1q能力高低)的抗体亚型比较为:IgM>IgG3>IgG1>IgG2。IgG4不具备激活补体经典途径的能力,但是凝聚的IgA、IgG4和IgE可通过替代途径激活补体。


靶细胞抗原的表达水平:靶细胞表面的抗原需足够多才可激活补体,若抗原表达水平较低时,补体不被激活。


补体调节蛋白:靶细胞表面或内部及血清中存在的部分蛋白可以调节补体的活性,进而影响CDC效应。


补体来源:通常选用人源或SPF级空白食蟹猴血清作为试验中补体的来源,鼠源血清对细胞有毒害作用但没有CDC效应。(来自食蟹猴的未灭活血清可用于表达靶抗原的人类靶细胞的CDC检测。)


抗原-抗体结合方位:抗原-抗体的结合方位及相邻抗体的排列方式会显著影响CDC效应。

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图片来源:Complement System: a Neglected Pathway in Immunotherapy.


CDC检测的流程通常为将靶细胞、待测抗体和作为补体来源的血清于37℃下共同孵育1-24小时,即可检查裂解后的死细胞或活细胞。目前常用的检测方法为:荧光染料(如PI)标记死细胞,台盼蓝标记死细胞,calcein-AM标记活细胞,Alamar blue标记活细胞,CCK-8检测细胞活力,51Cr释放实验等。


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