老羅說,彪悍的人生不需要解釋！

但是彪悍起來的抗體藥，是個什么情況，不能得過且過！

一定要搞搞明白！

抗體可通過Fc誘導各種效應機制，包括抗體依賴性細胞毒（ADCC）、抗體依賴性吞噬作用（ADCP）和補體依賴性細胞毒性 （CDC）。

另外，抗體藥物的半衰期的長短也是由Fc結構控制的。

鑒于Fc的功能如此之多，在藥物設計的時候沒有理由不對它“動手”！

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Fc的結構和功能

抗體的Fc結構域位于抗體重鏈恒定區，通過柔性鉸鏈和Fab片段的CH1區連接。

根據抗體的不同類型，Fc結構域可以包括CH2+CH3區域（IgG、IgA、IgD）或CH2+CH3+CH4（IgE、IgM）。

它可以與細胞表面受體和補體蛋白特異性相互作用。

Fc與免疫細胞上的 FcγRs結合可誘導ADCC或ADCP。

ADCC主要由表達FcγRIIIa（CD16a）的NK細胞介導，ADCP可由巨噬細胞、單核細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞介導。

Fc與補體蛋白C1q 結合可通過一連串的蛋白水解切割步驟觸發CDC，最終在靶細胞表面形成膜攻擊復合物（MAC），導致靶細胞裂解。

Fc還以pH依賴的方式和新生兒受體FcRn結合。FcRn在腸上皮、胎盤和血管內皮上表達，參與抗體的跨上皮屏障轉運。FcRn通過內體的酸性pH值下結合IgG 保護其免受降解，延長IgG血清的半衰期。

02

Fc的點突變

在Fc和FcR、c1q、FcRn的結合區引入關鍵氨基酸的點突變，是調節Fc介導功能的最廣泛使用的技術。

目前，估計有100多個可以使用的Fc點突變組合策略。

增強ADCC功能的突變邏輯，是通過增加抗體Fc和FcγRIIIa的結合。比如雙氨基酸（S239D/I332E、P247I/A339Q）和三氨基酸取代（S298A/E333A/K334A）的設計。

在增強ADCP的作用方面，旨在選擇性抗體能增強和FcγRIIa結合，同時盡量減少與抑制性受體FcγRIIb的相互作用。

在通過點突變來提高抗體和C1q結合時，應注意的是，單個IgG的Fc結構與C1q的結合力非常低，通常需要形成六聚體才能和C1q高效結合，啟動補體級聯反應。

因此，一方面可以通過氨基酸突變提高抗體與C1q的結合，如雙突變體 K326W/E333S和三突變體S267E/H268E/S324T增強。另一方面，可以通過添加額外結構域，增加六聚化能力，如引入IgM的尾部結構。

當然，IgG抗體也可以通過點突變，以增加其血清半衰期。一些突變可以實現藥物的半衰期從21天增加到3個月，提高了功效并降低了給藥頻率。

03

Fc的糖工程改造

除了突變抗體Fc氨基酸序列外，另一個Fc功能的改造辦法是糖工程改造。

抗體是糖蛋白，可以被糖基化。巖藻糖糖基化的抗體，由于空間位阻的影響，和受體的親和力受到影響。因此與巖藻糖基化的IgG相比，巖藻去掉糖可增加Fc對FcγRIIIA的親和力，觸發更有效的ADCC。

IgG1抗體的Fc尾部在CH2處的N297被糖基化，因此可以通過突變這個氨基酸來去糖基化。

另外，可以通過敲除抗體生產細胞系（如CHO）中的巖藻糖基轉移酶，減少抗體的巖藻糖化。

糖工程已被證明可以改善Fc的ADCC和ADCP功能。也有研究表明，糖基化（主要是半乳糖）也會影響CDC。高度半乳糖基化的Fc可以顯著增強和C1q的結合并改善CDC效果。

04

Fc的不同亞型替代

IgG的抗體有許多亞型，與IgG2和IgG4比，IgG1和IgG3激活補體和FcγR的能力更強。

當抗體設計需要增強效應功能（如ADCC，ADCP和CDC）時，IgG1是首選的亞型。

IgG3有較高的和C1q結合的能力，因此使用其Fc可以顯著增強CDC的效果。需要注意的是，IgG3抗體的半衰期較短（約7天，其他IgG亞類約21天）。

相比下，IgG2和IgG4具有較低或沒有激活補體和FcγR的能力。因此，這兩個亞類通常用于設計不需要此類功能的抗體。

這樣，在設計藥物的時候，可以根據藥物的機制，改變其Fc亞型。

05

Fc功能的失活

Fc結構域還參與了幾種潛在的抗體副作用。根據治療目的（比如不需要靶細胞死亡，或者不需要細胞因子），某些抗體不需要Fc介導的效應功能，相反的Fc和FcR的結合可能會帶來安全風險。

例如，ADC起作用不一定需要Fc介導。相反，FcR的參與可以導致免疫細胞對ADC內化，從而產生脫靶效應。

在這種情況下，就要采取跟前面相反的改造措施，甚至是直接刪除Fc結構。使得Fc介導的功能失活。

06

其它Fc改造

由于Fc的重要作用，簡單暴力的增加抗體的Fc結構的數量，這樣就會成倍的放大其作用。

Fab和Fc共同連接形成抗體的結構。Fab負責和抗原結合，Fc負責上述功能。因此，調節Fab的表位和親和力也會對Fc的功能造成影響。

比如，通過Fc工程生成雙特異性抗體，這些雙特異性構建體可以同時結合多個靶標或表位，從而增加 Fc 密度并增強 Fc 相互作用的親和力。常用的技術包括knob-into-holes技術以及“DuoBody”技術等。

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