Fc融合蛋白是指利用基因工程等技術(shù)將某種具有生物活性的功能蛋白分子與免疫球蛋白(IgG、IgA 等)的 Fc片段融合而產(chǎn)生的新型重組蛋白。其不僅保留了功能蛋白分子的生物學(xué)活性,還具有一些抗體的性質(zhì),如通過結(jié)合相關(guān)Fc受體延長半衰期和引發(fā)抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性效應(yīng)等,在疾病的診斷與治療方面有重要的意義。
Fc融合蛋白分類
根據(jù)是否需要發(fā)揮Fc段結(jié)合FcγR來介導(dǎo)抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(antibody-dependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC)或結(jié)合補(bǔ)體C1q來介導(dǎo)補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒性(complement-dependent cytotoxicity, CDC)等的生物學(xué)活性,可將Fc融合蛋白分為溶細(xì)胞性(cyto-lytic)和非溶細(xì)胞性(non-lytic)
1.溶細(xì)胞性融合蛋白
由功能性蛋白與天然或活性提高的Fc片段融合而成。不僅具有功能蛋白的生物學(xué)活性和長效血漿半衰期,并且保留 Fc 段介導(dǎo) ADCC及CDC效應(yīng)的能力,可以靶向殺傷功能蛋白受體陽性細(xì)胞。
2.非溶細(xì)胞性融合蛋白
由功能性蛋白與活性降低的Fc片段融合,通過對Fc片段上補(bǔ)體受體結(jié)合域或糖基化模式的突變改造,調(diào)節(jié)Fc與相關(guān)受體的結(jié)合親和力,降低或消除ADCC和CDC效應(yīng),只保留功能蛋白的生物學(xué)活性和 Fc 段長效體內(nèi)半衰期,而不產(chǎn)生細(xì)胞毒性。
Fc片段結(jié)合FcR發(fā)揮的生物學(xué)功能
(1)結(jié)合免疫細(xì)胞表面的激活性或抑制性受體,正向或負(fù)向調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。激活性受體(如FcγR Ⅱ A等)的胞漿區(qū)含有免疫受體酪氨酸活化基序(ITAM),而抑制性受體(如FcγRⅡB等)胞漿區(qū)則含有抑制性基序(ITIM),分別起到活化和抑制免疫效應(yīng)的作用。
(2)作為免疫復(fù)合物一部分,協(xié)助免疫細(xì)胞攝取抗原。如FcγR介導(dǎo)的抗原攝取能夠加強(qiáng)樹突狀細(xì)胞遞呈抗原和激活CD4+和CD8+T細(xì)胞的能力。
(3)參與免疫球蛋白的運(yùn)輸,如IgG與FcRn的結(jié)合。
Fc蛋白的應(yīng)用
在臨床方面
(1)大部分 Fc 融合蛋白藥物的作用機(jī)制為受體與配體之間的相互作用,同時輔以 Fc 片段的多種生物學(xué)功能。截止 2014年 9 月,已有 9 種人 IgG-Fc 融合蛋白藥物經(jīng)美國食品及藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)臨床使用。
(2)Fc 融合蛋白也可以作為一種新型疫苗形式,將病原體的部分抗原肽與 IgG-Fc 片段進(jìn)行融合,誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗原特異性免疫應(yīng)答。研究表明,HIV-1 Gag p24、gp120 V3 以及流感病毒 HA 胞外域與小鼠 IgG2a-Fc 的融合疫苗,可提高小鼠抗原特異性體液免疫反應(yīng)。
(3)Fc 融合蛋白較傳統(tǒng)蛋白類藥物具有多種新特性,在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。隨著相關(guān)技術(shù)與理念的不斷進(jìn)步,F(xiàn)c 融合蛋白在臨床治療、醫(yī)學(xué)生物研究等領(lǐng)域必將發(fā)揮更大的作用。
在疫苗方面
(1) 疫苗設(shè)計的關(guān)鍵在于有效活化抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cell,APC),由于 APC 表面能夠表達(dá) FcR,所以抗原-Fc 融合蛋白能夠作為抗原運(yùn)載工具,借助Fc片段靶向結(jié)合 APC,縮短抗原在血漿中的游離時間,減少蛋白酶對抗原的降解,提高抗原半衰期,從而加強(qiáng)抗原的遞呈。
(2) 轉(zhuǎn)染抗原-Fc 基因的DC 細(xì)胞,不僅能夠持續(xù)表達(dá)抗原-Fc 融合分子,產(chǎn)生較長效的免疫激活,還可以克服其他體外抗原刺激方法不可避免的問題,如抗原 MHC 復(fù)合物解離或細(xì)胞 MHC分子降解。
(3) 由于細(xì)胞內(nèi)能夠結(jié)合 Fc并影響免疫反應(yīng)的受體蛋白如FcRL和 TRIM21等不斷被發(fā)現(xiàn),F(xiàn)c融合蛋白類疫苗能結(jié)合的受體不僅僅局限于APC表面的FcR,應(yīng)用前景也將大大擴(kuò)展。
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