窦非课题组与马里兰大学、上海交通大学研究人员合作发现pH敏感型CTLA-4抗体作用方式新机制
2020-11-09 浏览次数：
CTLA-4作为近年肿瘤免疫治疗领域的明星分子，在肿瘤免疫治疗领域做出重大贡献。Ipilimumab作为由百时美施贵宝公司开发的第一个获得FDA批准上市的CTLA-4单抗，虽然在临床上获得了巨大的成功，但也伴随着强烈的免疫治疗相关不良事件（severe immunotherapy-related adverse events，irAEs）。美国马里兰大学刘阳教授课题组先前开发的靶向CTLA-4治疗性抗体在小鼠模型中相比Ipilimumab显示出更少的irAEs、更强的肿瘤组织Treg细胞耗竭以及抗肿瘤能力。为了更好的了解该CTLA-4治疗性抗体的作用机制以及低副作用，我院窦非教授课题组与刘阳教授、 上海交通大学医新京澳门葡萄城周爱武研究员课题组共同合作探究了该抗体（HL32）作用于CTLA-4的结构机制。
通过解析HL32-Fab和人二聚体CTLA-4的复合物晶体结构（分辨率3.05 Å），整体显示出两个单独的HL32-Fab分别垂直结合在CTLA-4远离跨膜区端。HL32-Fab主要通过长β发夹状的重链CDR3结构域与CTLA-4前β片层底部（strands A、G和FG loop）以一个由6个酪氨酸组成的巨大疏水结合面相互作用。这与前人报道的Ipilimumab和CTLA-4主要以氢键为基础的相互作用存在巨大差异。进一步的结合作用面分析发现，与B7配体和其他抗体结合表位不同，HL32主要结合于CTLA-4远离跨膜区的右侧底端，该结合区域虽远离其他抗体的正面结合，但依然存在和B7配体表位结合竞争关系，因此该抗体为CTLA-4阻断性抗体。理解CTLA-4的生理功能的重点主要是CTLA-4涉及的组成性循环并介导B7的内吞作用，不同的抗体结合CTLA-4对其内循环产生的不同影响可能是抗体产生毒性的主要因素，周爱武研究团队之前发现Ipilimumab影响了CTLA-4从细胞内向细胞表面的循环系统，并进入溶酶体降解途径。本研究中发现HL32通过在溶酶体的酸性环境下与CTLA-4有效的解离，则保持了CTLA-4继续向细胞表面定位的循环机制。晶体学的分析最终解释了这一现象的分子机制，即在CTLA-4和HL32的结合界面附近存在四个组氨酸残基，pH的变化可能会影响这些组氨酸残基的咪唑环的电荷状态，从而导致局部相互作用改变，扰乱HL32与CTLA-4之间的结合相互作用。
该研究以“Structure of CTLA-4 complexed with a pH-sensitive cancer immunotherapeutic antibody”为题，于2020年11月3日在Cell Discovery在线发表。新京澳门葡萄城博士研究生高焓为第一作者，窦非教授、刘阳教授和上海交通大学医新京澳门葡萄城周爱武研究员为共同通讯作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41421-020-00202-9
