Fc相关作用机制之抗体依赖细胞毒作用（ADCC）

单克隆抗体的Fc部位决定抗体的效应功能，包括抗体依赖细胞毒作用（ADCC）和补体依赖细胞毒作用（CDC）。ADCC由Fc与FcγRⅢa相互作用触发，而CDC则是Fc与一系列血液中的补体系统组分相互作用触发。抗体的Fc还与FcRn相互作用，决定着抗体的半衰期/清除速率。

抗体依赖细胞毒作用（ADCC）

当抗体通过抗原结合部位结合肿瘤细胞表面抗原以及Fc部位结合免疫效应细胞表面Fc受体时,免疫效应细胞得到激活，杀死肿瘤靶细胞，这个过程称为ADCC。人的IgG抗体分为IgG1、IgG2、IgG3和IgG4四个亚型，与Fc受体的亲和力不一，通常IgG最高。Fc受体主要3种FcγRⅠ（CD64）、FcγRⅡ（CD32）和FcγRⅢ（CD16）。其中后面两种低亲和力的受体可以进一步细分为FcγRⅡa（激活性受体）、FcγRⅡb（抑制性受体）和FcγRⅡc（激活性受体），以及FcγRⅢa（激活性受体）和FcγRⅢb（没有胞内区，通过糖基磷脂酰肌醇锚定在细胞表面）。不同的免疫细胞种群表达特定的Fc受体，例如中性粒细胞通常表达FcγRⅠ、FcγRⅡ和FcγRⅢb，而NK细胞只表达低亲和力FcγRⅢa。FcγRⅢa通常认为是引起ADCC的关键受体，所以虽然NK细胞，单核巨噬细胞和中性粒细胞都可以产生ADCC作用，但是NK细胞被认为是其中最重要的细胞种群。激活的NK细胞分泌穿孔素和颗粒酶等细胞毒颗粒直接杀死肿瘤靶细胞，同时也分泌IFN-γ等细胞因子和化学因子来调控其他免疫细胞。

虽然许多抗肿瘤抗体在体外都显示ADCC作用，但是ADCC这一作用机制与临床有效性的关联还设有得到完全证实。单克隆抗体介导的ADCC强弱跟许多因素有关，比如抗体与抗原的亲和力，抗体与Fc受体的亲和力、肿瘤抗原的密度、肿瘤靶细胞的特性以及免疫效应细胞的特性等。一般情况下，肿瘤靶细胞与免疫效应细胞通过抗体的桥联结合越紧密ADCC作用越强。因此，对抗原或Fc受体亲和力高的抗体介导的ADCC作用更强。表达靶抗原高的肿瘤细对ADCC更为敏感，容易被ADCC作用所杀死。但是我们在实践中也发现一些高表达抗原的肿瘤细胞对ADCC表现出抗性，这可能与肿瘤细胞的本身特性有关，比如下调与免疫突触形的黏附分子，上调与细胞修复有关的蛋白等。同时，免疫效应细胞本身的特性也影响ADCC，比如NK细胞表达的Fc受体的多态性，对免疫调节因子的反应性等。改造抗体，提高其对抗原或Fc受体的亲和力,可以提高抗体介导的ADCC作用，这是提高抗体抗肿瘤活性的直接、快速和有效的一个途径。

提高抗体对Fc受体的亲和力可以通过改造抗体Fc部位的糖基化和氨基酸序列来实现。位于IgG抗体CH2结构域297位的天冬酰胺是一个保守性的氨基酸，其糖基化对于抗体与Fc受体的相互作用很关键。IgG N297上N-连接的低聚糖通常是一个复合型结构，由甘露糖化-壳二糖核心（Man3GlcNAc2-Asn）外加不等的平分型乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）、核心岩藻糖、非还原性末端Gal和唾液酸组成。对一系列截短糖基IgG的研究显示，Fc部位低聚糖的α（1-6）结构的糖残基与CH2结构域内表面的非共价相互作用决定了蛋白-低聚糖复合物的整体构象。如果逐渐截短低聚糖组成，一个类似马蹄形的结构就会显露出来，当低聚糖截短到三糖时，其结构完整性和功能性都下降。当进一步截短到只剩最初的N-乙酰葡萄糖胺残基时，其功能性完全丧失。核心β-甘露糖残基上的平分型GlcNAc对抗体的生物学活性，尤其是ADCC的影响比较大。从N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶Ⅲ转染的CHO细胞中产生的抗体含有大量的平分型GlcNAc。这种抗体较普通抗体的ADCC活性强10倍。过多的唾液酸残基降低抗体与FcγRⅢa及抗原表而的结合。在所有的糖组分中，岩藻糖被认为是影响ADCC活性的重要的糖。去掉岩藻糖可显著提高抗体与FcγRⅢa的亲和力及ADCC活性。研究显示，不论抗体识别的抗原是什么，抗体的种属来源和亚型是什么，其Fc部位的去岩藻糖化都可以提高ADCC活性高至100多倍，同时也提高了体内抗肿瘤活性。由于目前几乎所有商业化的治疗用抗体都是利用哺乳动物细胞大规模发酵产生，而且α-1,6-岩藻糖基转移酶（FUT8）催化低聚糖岩藻糖化的关键。所以，抑制或者完全消除生产细胞的FUT8活性，就可以很容易得到去岩藻糖化的抗体。

对于突变Fc部位的氨基酸序列以获得可以介导高强度ADCC的抗体研究得比较充分。通过引入不同的点突变改造人IgG1 Fc部位的氨基酸，再测定这些突变抗体的亲和力及介导ADCC的能力，研究人员初步绘制出了人IgG1抗体与不同的激活性Fc受体和抑制性受体FcRⅡb的结合图谱。

通过对抗体的改造获得具有更强ADCC活性的强化抗体，具有显著的临床应用价值。一方面，一些原本对野生型抗体不敏的抗原低表达肿瘤对强化抗体治疗敏感。同时，强化抗体的使用剂量也可以缩减，同样可以达到高剂量野生抗体的疗效。