2024年7月8日,深圳湾实验室葛韵团队和饶浪团队合作在Angewandte Chemie International Edition《德国应用化学》上发表题为“Engineered Cellular Vesicles Displaying Glycosylated Nanobodies for Cancer Immunotherapy”的研究论文。该研究提供了一种全新的、通用的、具有展示单一高甘露糖型修饰的纳米抗体细胞囊泡的方法,不仅有效地阻断了CD47/SIRPα轴,携带高甘露糖修饰还能够激活MBL补体途径,同时凭借细胞囊泡长半衰期和高肿瘤靶向的优势,最终增强抗肿瘤免疫效应。
近年来,癌症免疫疗法领域经历了显著的发展,其中包括免疫检查点阻断和CAR-T细胞疗法等,这些突破性治疗方法彻底改变了治疗癌症的方式。在这些新兴治疗策略中,CD47-SIRPα信号通路引起了广泛的关注。CD47作为一种细胞膜蛋白,通过与巨噬细胞表面的SIRPα结合,发出“别吃我”信号,使得肿瘤细胞能够避免被巨噬细胞吞噬,从而实现肿瘤免疫逃逸。这一信号通路具有巨大的治疗潜力,已成为癌症免疫治疗中备受关注的靶点之一,其前景不亚于PD-1/PD-L1靶点。相关研究表明通过阻断CD47-SIRPα的相互作用,可以增强巨噬细胞的吞噬能力,并改善肿瘤微环境,从而提高免疫疗法的疗效。然而,针对CD47的抗体药物的研发面临着挑战,其中主要是肿瘤外血液毒性和T细胞消耗等问题,且传统的单克隆抗体(mAbs)在经过糖基化后,其临床表现在疗效和安全性方面良莠不齐。纳米抗体是一种缺失轻链的单域抗体,具有分子量轻(12-15 kDa)、体积小、抗原结合力好、稳定性高、屏障渗透能力强等诸多优势。由于缺乏Fc段,纳米抗体没有传统抗体的抗体依赖细胞毒性,广泛用于癌症治疗和检测、分子探针显像、ADC药物及核素药物研发等基础和临床研究。但纳米抗体由于不含糖基化修饰,体内循环周期短,其应用也受到了限制。因此作者想在纳米抗体中引入特定的糖基化修饰,拓展其功能范围。
首先,通过基因工程和调控N-糖基化合成途径,作者发展了纳米抗体通用性的高甘露糖型修饰方法,成功将高甘露糖修饰引入抗CD47纳米抗体中,并保留其与CD47分子的高亲和力。随后,作者将这种高甘露糖修饰的nCD47展示在细胞膜表面,并利用超声波处理和机械挤压的方法,获得了高甘露糖型纳米抗体修饰的细胞囊泡HM-nCD47-CVs。HM-nCD47-CVs一方面借助抗CD47纳米抗体,有效阻断CD47-SIRPα信号通路,另一方面借助高甘露糖修饰与甘露糖结合凝集素2(MBL2)的结合,激活先天免疫系统的补体途径,多管齐下增强抗肿瘤免疫效应。同时,细胞囊泡有效克服了纳米抗体自身半衰期和循环时间短的缺点,高效实现了肿瘤部位的靶向和累积。最后,在CT26结肠肿瘤模型和4T1三阴性乳腺癌转移瘤模型中,作者均证明了HM-nCD47-CVs的优异抗肿瘤表现,呈现肿瘤微环境重塑和显著的抑瘤效果,同时保留了生物安全性。
图1 (A-C)高甘露糖修饰的纳米抗体的制备与表征;(D-E)展示高甘露糖修饰的纳米抗体的细胞囊泡的制备与表征;(F-G)该细胞囊泡在小鼠体内的肿瘤积累和半衰期