浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院血液科白血病團(tuán)隊(duì)金潔教授、張儀老師與美國(guó)希望之城國(guó)家醫(yī)學(xué)中心的學(xué)者們?cè)贘ournal of Hematology & Oncology（IF=29.5）雜志在線發(fā)表了題為“IL1RAP-specific T cell Engager Depletes Acute Myeloid Leukemia Stem Cells"的研究論文，介紹了自主研發(fā)的IL1RAP-特異性T細(xì)胞銜接抗體（TCE），BIF002，能夠在有效清除急性髓系白血?。ˋML）白血病干細(xì)胞（LSCs）的臨床前研究。研究中利用Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)作為IL1RAP特異性抗體的發(fā)現(xiàn)工具。

研究背景

目前認(rèn)為白血病干細(xì)胞（LSCs）的持續(xù)存在是急性髓性白血病（AML）患者治療失敗的主要原因之一。LSCs具有無(wú)限自我更新的能力，且對(duì)治療表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抵抗性。由于缺乏特異性抗原來(lái)區(qū)分LSCs和正常造血干細(xì)胞（HSCs），靶向和消除LSCs一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-1受體輔助蛋白（IL1RAP）在AML細(xì)胞和LSCs上高度表達(dá)，而在HSCs上則沒(méi)有表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)為靶向和消除AML細(xì)胞，同時(shí)又保護(hù)正常造血功能提供了新的可能性。

BIF002抗體發(fā)現(xiàn)和抗體設(shè)計(jì)

為開發(fā)抗人IL1RAP的抗體以用于白血病免疫治療，研究者使用重組人IL1RAP的細(xì)胞外域（ECD）對(duì)Balb/c小鼠進(jìn)行免疫。從免疫小鼠的脾臟中收集CD138+ B細(xì)胞，利用Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)篩選能夠分泌特異性結(jié)合IL1RAP抗體的單B細(xì)胞，通過(guò)單個(gè)細(xì)胞RT-PCR，最終成功分離出34對(duì)抗人IL1RAP的抗體的VH/VL序列，并基于CDR的序列多樣性選擇了十二個(gè)單克隆抗體（mAb）候選。這十二個(gè)VH/VL序列隨后被克隆到含有人類恒定域的載體中，創(chuàng)建了鼠-人嵌合抗IL1RAP抗體。研究者對(duì)這些候選單克隆抗體（mAbs）進(jìn)行了多種特征分析，最終選定了活性且IL1RAP-24 mAbs。

利用Fab臂交換技術(shù)（FAE），研究者將IL1RAP-24 mAbs及另一個(gè)自主研發(fā)的人源化CD3抗體（靶向T細(xì)胞），進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成IL1RAP x CD3 TCE。通過(guò)在抗體的Fc段引入突變，來(lái)消除其與FcγR的非特異性結(jié)合，從而獲得了BIF002 TCE抗體。此外，研究者還在BIF002的IL1RAP和CD3 Fab中分別引入突變，設(shè)計(jì)了CD3臂功能失活的BIF018（具有IL1RAP識(shí)別功能，但無(wú)T細(xì)胞引導(dǎo)能力），以及IL1RAP和CD3雙臂功能失活的BIF026（同時(shí)缺乏IL1RAP識(shí)別和T細(xì)胞引導(dǎo)能力）作為陰性對(duì)照抗體。

圖1. IL1RAP-24單克隆抗體的特性分析及抗IL1RAP/CD3雙特異性T細(xì)胞銜接器（TCE）的生產(chǎn)

主要研究結(jié)果

在體外實(shí)驗(yàn)中，BIF002顯示出對(duì)AML細(xì)胞的強(qiáng)效殺傷作用，這種作用依賴于BIF002的劑量以及效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的比率。令人鼓舞的是，即使在低劑量下，BIF002也能實(shí)現(xiàn)接近100%的腫瘤細(xì)胞裂解，并且其IC50值通常低于納摩爾水平，與IL1RAP的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。更重要的是，BIF002對(duì)正常CD34+骨髓細(xì)胞表現(xiàn)出較低的毒性，不影響其克隆形成能力，這表明BIF002在殺傷AML細(xì)胞的同時(shí)，能夠保護(hù)正常的造血干細(xì)胞功能。

圖2. BIF002誘導(dǎo)IL1RAP劑量依賴性的T細(xì)胞激活、細(xì)胞因子釋放和T細(xì)胞增殖。

在體內(nèi)模型中，BIF002聯(lián)合T細(xì)胞治療顯著降低了腫瘤負(fù)荷并延長(zhǎng)了小鼠的生存期。特別是在患者源性異種移植（PDX）模型中，使用10 µg劑量的BIF002能夠顯著提高小鼠的總生存期。此外，通過(guò)二次移植實(shí)驗(yàn)，研究者進(jìn)一步證實(shí)了BIF002對(duì)白血病干細(xì)胞（LSCs）具有顯著的清除作用，接受T細(xì)胞+BIF002治療的小鼠在外周血中未檢測(cè)到白血病細(xì)胞，并且在未進(jìn)行進(jìn)一步治療的情況下存活超過(guò)200天。相比之下，接受對(duì)照治療的小鼠則迅速死于AML。這些結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明BIF002作為一種有前景的AML治療候選藥物的價(jià)值。

圖3. BIF002在AML PDX模型中進(jìn)行二次移植的體內(nèi)療效。

研究結(jié)論

研究者的結(jié)果證明了BIF002具有強(qiáng)大的抗白血病活性，能夠選擇性地引導(dǎo)T細(xì)胞殺死AML中的腫瘤細(xì)胞和LSCs，且沒(méi)有明顯的血液學(xué)或非血液學(xué)毒性。這些結(jié)果尚屬初步，目前研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行新藥臨床試驗(yàn)申請(qǐng)（IND）所需的研究，包括藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)（PK/PD）以及其他的毒理學(xué)研究，以便迅速將這一有前景的T細(xì)胞銜接抗體從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化到臨床。

單克隆抗體不僅可以單獨(dú)成藥，新型的雙特異性抗體、抗體偶聯(lián)藥物、抗體融合蛋白等藥物的開發(fā)均為基于具有特異性結(jié)合的功能抗體的進(jìn)一步改造。Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)為越來(lái)越多科學(xué)家們針對(duì)新靶點(diǎn)和新型抗體療法的開發(fā)提供簡(jiǎn)便快捷的單克隆抗體發(fā)現(xiàn)工具。