Fc 段工程化

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Fc 段工程化Fc Domain Engineering)是指通过基因工程手段对免疫球蛋白(主要是 IgG1)的 Fc 片段进行氨基酸序列修饰或糖基化改造,以优化其与效应分子(如 FcγR、C1q、FcRn)结合能力的技术。该技术的核心目标包括:增强肿瘤杀伤效能(通过提升 ADCC/ADCP/CDC)、消除炎症反应风险(通过沉默效应功能)以及延长药物在体内的循环半衰期。2026 年的抗体药物研发中,糖基化改造(如脱岩藻糖基化)和特定的氨基酸突变组合(如 LALA, LS 突变)已成为新药设计的行业标配。

Fc 段工程化
Fc Domain Engineering (点击展开)
Structure: CH2-CH3 Domains
抗体效应功能调控核心
关键受体 FcγRs, FcRn, C1q
分子量 (Fc单体) ~25 kDa
改造目标 ADCC/CDC/PK优化
典型突变位点 234, 235, 239, 428, 434
UniProt (IgG1 Fc) P01857
常用宿主细胞 CHO 细胞

分子机制:多维度的效应调控


Fc 段工程化主要围绕三个分子交互界面展开:与 FcγR 结合决定细胞杀伤,与 C1q 结合决定补体激活,与 FcRn 结合决定代谢周期。

  • 效应功能增强(Enhancing Effector Function):
    通过在 Fc 区引入突变(如 S239D/I332E),可显著增强与激活型受体 FcγRIIIa 的亲和力,从而提升 ADCC 效应。此外,脱岩藻糖基化(Afucosylation)改造能使抗体与 NK 细胞的结合效率提升近 50 倍。
  • 效应功能沉默(Effector Silencing):
    在针对可溶性靶点(如细胞因子)或细胞表面受体激动剂的设计中,需消除免疫毒性。经典的 LALA(L234A/L235A)突变可阻断与绝大多数 FcγR 和 C1q 的结合,实现抗体的“惰性化”。
  • 长效化改造(Half-life Extension):
    利用 YTE(M252Y/S254T/T256E)或 LS(M428L/N434S)突变,增强 Fc 段在酸性环境下(pH 6.0)与新生儿 Fc 受体(FcRn)的亲和力,增加抗体从内吞泡向细胞外的循环利用,使半衰期从 21 天延长至 60-90 天。

临床图谱:代表性工程化技术及药物

工程化策略 典型突变/改造 代表药物 临床获益
ADCC 增强 脱岩藻糖基化 奥比妥珠单抗 显著提升对 CLL/FL 细胞的杀伤。
半衰期延长 M428L/N434S (LS) Ravulizumab 给药周期从 2 周延长至 8 周。
效应功能沉默 L234A/L235A (LALA) Teclistamab (双抗) 减少非特异性炎症因子释放。
异源二聚化 Knobs-into-Holes (KiH) 格菲妥单抗 确保双抗两条不同重链的精准配对。

设计策略:基于疾病机制的选择

  • 肿瘤免疫治疗: 优先选择 ADCC/CDC 增强策略。2026 年趋势是联合 CD3 双抗设计,此时 Fc 段通常需要沉默以防止 T 细胞非特异性活化。
  • 自身免疫病治疗: 重点在于阻断 FcγR 的结合以减少炎症,同时通过 LS 突变实现季度给药一次的长效化管理。
  • 双特异性平台: 必须引入 Knobs-into-Holes 或电荷对突变,以解决异源二聚化过程中轻重链错配的“孤儿链”问题。
       学术参考文献与权威点评 [Academic Review]
       

[1] Wang X, et al. (2018). IgG Fc engineering to modulate antibody effector functions. Protein & Cell. 2018;9(1):63-73.
[点评]:系统阐述了 Fc 段氨基酸突变对不同 Fcγ 受体亲和力的定量影响,是该领域的基石文献。

[2] Saunders KO. (2019). Next-generation antibody therapeutics: It's all about the Fc. Frontiers in Immunology. 2019;10:1296.
[点评]:前瞻性地讨论了 FcRn 改造在长效抗体开发中的核心地位。

[3] Liu R, et al. (2020). Fc-engineered antibodies with enhanced effector functions for cancer immunotherapy. Frontiers in Immunology. 2020;11:588414.
[点评]:总结了临床在研的多种 Fc 改造技术在提高肿瘤免疫响应率方面的最新进展。

           Fc 段工程化 (Fc Engineering) · 知识图谱
效应机制 ADCCADCPCDC直接凋亡
关键位点 LALA 突变YTE 突变LS 突变KiH 结构
相关受体 FcRnFcγRIIIaFcγRIIb (抑制性) • C1q
衍生平台 DuoBodyXencor XmAbFc 融合蛋白