在针对NK细胞的肿瘤免疫研究中发现,MICA/B蛋白的α链由α1、α2、α3三个亚基组成,NK细胞则通过与α1、α2两个亚基相结合来达成免疫目的。然而在肿瘤细胞会利用MICA/B的α3区域,通过多种蛋白酶(如MMP- 9/14、ADAM10、ADAM17等)对肿瘤细胞表面的MICA/B进行蛋白水解脱落并成为可溶性MICA/B(sMICA/B),其与NKG2D结合会导致NKG2D受体内吞和降解,从而破坏NKG2D的肿瘤免疫监视功能,影响NK细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤,使肿瘤细胞得以逃避 NK 细胞的免疫攻击[1]

       由于MICA/B的脱落过程有多种蛋白酶的参与,小分子抑制剂难以达到特异性阻断,因此研究人员希望设计出一种可以在不影响NKG2D与MICA/B结合的情况下,还能抑制MICA/B脱落的生物分子来达到治疗目的。

       对此,美国丹娜法伯癌症研究院、哈佛医学院及布莱根妇女医院的联合研究团队在实验中发现了一种可以靶向MICA/B的α3结构域的特异性抗体来抑制其脱落。该特异性抗体利用重组MICA-α3结构域免疫小鼠,筛选出三种结合α3结构域和全长MICA胞外域的单克隆抗体7C6、6F11 和1C2,它们能结合所有测试的MICA变体和MICB,且不干扰NKG2D与MICA的结合。并且该特异性抗体的Fc段还可通过激活Fc受体发挥进一步的治疗作用,如7C6 mAb(hIgG1 Fc区)单抗不仅能短期抑制人黑色素瘤细胞系的MICA和MICB脱落,还能使NK细胞产生更多干扰素-γ,增强NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用[2]

       同样针对MICA/B-α3结构域的研究中,由John Goulding和Bahram Valamehr的研究团队开发出名为3MICA/B CAR的嵌合抗原受体(CAR)。这种结构域在不同的MICA/B等位基因中均具有较高的序列保守型,使得它可以广谱识别MICA/B的变体。该嵌合体同样具有抑制肿瘤细胞利用蛋白水解酶对MICA/B的裂解作用,达成与NKG2D高效结合的目的。研究还发现该嵌合体在整合到iPSC-衍生的NK细胞中后使得该NK细胞还表达抗脱落的CD16 Fc受体,可通过这两种靶点识别肿瘤细胞,具有更强的特异性识别和杀伤肿瘤细胞的能力,且增强了免疫治疗的安全性和有效性,在与Trastuzumab单抗药物联合使用时可协同增强肿瘤细胞的灭杀效果[3]

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       而以纳米抗体构建的嵌合体稳定性低,且构建难度与成本均远低于传统抗体。由波士顿儿童医院和莱顿大学医学中心共同发表的研究中构建了一种基于VHHₘᵢᴄₐ的CAR NK细胞,这种细胞能在体外特异性结合MICA/B+的肿瘤细胞,A1 CAR NK细胞可精准靶向肿瘤细胞并抑制其生长,且在肿瘤细胞转移过程中起到一定的追踪和抑制作用[4]

       另一篇发表于《Frontiers in Immunology》的研究中发现VHH-A1和VHH-H3可特异性识别MICA/B的其他表位,并将DM1微管抑制剂作为细胞毒性药物部分与VHH-A1结合后得到的VHH-A1-DM1纳米抗体偶联药物可以特异性的杀伤MICA/B+肿瘤细胞,且对普通细胞无明显毒性,即使在培养基中加入sMICA/B后也仍未降低对MICA/B+肿瘤细胞的细胞毒性。同时,该研究发现VHH-A1/H3避免了与7C6结合,保证了抗7C6药物对MICA/B脱落抑制效果,这种机制上在联合治疗策略中表明VHH-A1/H3和抗7C6药物有可能发挥协同作用,提高抗肿瘤免疫治疗的效果[5]

       无论是基于何种策略的研究,在肿瘤治疗策略中均具有潜在的应用价值,有望克服肿瘤异质性和抗原逃逸等问题,但仍具有难以避免的缺陷和改进空间。如7C6 mAb仅能短期抑制肿瘤细胞的MICA/B脱落,而3MICA/B CAR iNK在临床转化中的安全性、有效性以及复杂性需进一步评估,而基于纳米抗体的药物策略还需要有更广泛的可行性及安全性的研究。

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参考资料
[1] Whalen KA, Rakhra K, Mehta NK, Steinle A, Michaelson JS, Baeuerle PA. Engaging natural killer cells for cancer therapy via NKG2D, CD16A and other receptors. MAbs. 2023 Jan-Dec;15(1):2208697. doi: 10.1080/19420862.2023.2208697. PMID: 37165468; PMCID: PMC10173799.
[2] Ferrari de Andrade L, Tay RE, Pan D, Luoma AM, Ito Y, Badrinath S, Tsoucas D, Franz B, May KF Jr, Harvey CJ, Kobold S, Pyrdol JW, Yoon C, Yuan GC, Hodi FS, Dranoff G, Wucherpfennig KW. Antibody-mediated inhibition of MICA and MICB shedding promotes NK cell-driven tumor immunity. Science. 2018 Mar 30;359(6383):1537-1542. doi: 10.1126/science.aao0505. PMID: 29599246; PMCID: PMC6626532.
[3] Goulding J, Yeh WI, Hancock B, Blum R, Xu T, Yang BH, Chang CW, Groff B, Avramis E, Pribadi M, Pan Y, Chu HY, Sikaroodi S, Fong L, Brookhouser N, Dailey T, Meza M, Denholtz M, Diaz E, Martin J, Szabo P, Cooley S, Ferrari de Andrade L, Lee TT, Bjordahl R, Wucherpfennig KW, Valamehr B. A chimeric antigen receptor uniquely recognizing MICA/B stress proteins provides an effective approach to target solid tumors. Med. 2023 Jul 14;4(7):457-477.e8. doi: 10.1016/j.medj.2023.04.004. Epub 2023 May 11. PMID: 37172578; PMCID: PMC10524375.
[4] Verhaar ER, van Keizerswaard WJC, Knoflook A, Balligand T, Ploegh HL. Nanobody-based CAR NK cells for possible immunotherapy of MICA+ tumors. PNAS Nexus. 2024 May 6;3(5):pgae184. doi: 10.1093/pnasnexus/pgae184. PMID: 38756234; PMCID: PMC11096969.
[5] Verhaar ER, Knoflook A, Pishesha N, Liu X, van Keizerswaard WJC, Wucherpfennig KW, Ploegh HL. MICA-specific nanobodies for diagnosis and immunotherapy of MICA+ tumors. Front Immunol. 2024 Mar 14;15:1368586. doi: 10.3389/fimmu.2024.1368586. PMID: 38550583; PMCID: PMC10973119.