用于癌症治疗的抗检查点T细胞结合剂（CiTEs）是一类双特异性T细胞结合剂（BiTEs）的子集，可以通过将癌细胞与细胞毒性T细胞靠近，促进有针对性的癌细胞死亡。CiTEs由BiTE核心与额外的免疫调节蛋白组成，用于逆转癌细胞的免疫抑制策略，从而提高治疗效果。过去，生成BiTEs和CiTEs主要依赖基因和蛋白质工程技术，限制了疗法的灵活性和效率。

2023年7月24日，英国伦敦大学学院Vijay Chudasama教授和美国斯坦福大学Carolyn R. Bertozzi教授合作，利用诺贝尔奖获得者发明的“click chemistry”（点击化学），成功构建了含有唾液酸酶的三组分癌症免疫疗法。相关论文以Chemical generation of checkpoint inhibitory T cell engagers for the treatment of cancer为题，发表在Nature chemistry期刊上。该论文第一作者是伦敦大学学院的Peter A. Szijj博士。

并被PHYS.ORG以Potent anti-cancer therapy created using 'click chemistry'为题报道，报道指出利用点击化学方法来创建抗癌疗法显示出“尚未被发掘的许多潜力”。

了解化学材料×生物医药交叉领域最新进展！

敬请关注↓ ↓↓

【点击化学】

“click chemistry（点击化学）”是一种类似于乐高积木的分子反应方法，可以将分子迅速而有选择性地“点击”在一起，从而构建复杂的药物分子。

点击化学的创始人因其在活细胞中进行的“生物正交”化学（biorthogonal chemistry）研究而获得了2022年的诺贝尔化学奖。本研究的共同作者之一，斯坦福大学的Carolyn R. Bertozzi教授，也是该奖项的得主之一。

Carolyn R. Bertozzi教授

点击化学依赖于两个反应伙伴（click handles点击句柄），它们可以迅速而有选择性地相互结合，而不产生任何有毒副产物。这些click handles可以被添加到蛋白质上，本研究中使用的是功能化吡啶并二酮（PDs），使蛋白质能够像乐高积木一样整齐地“点击”在一起。

通过点击化学，研究人员可以相对简单地将点击句柄附加到蛋白质上，从而可以快速尝试多种组合以测试最佳效果。相比之下，利用蛋白质工程来构建这种复杂的疗法需要为每个组分开发单独的机制。

图1 以前开发的通过SPIEDAC点击化学方法生成含有吡啶并二酮的bsAbs

在这项研究中，研究人员使用二溴吡啶并二酮（Br2PD）作为点击化学的平台，通过还原抗体或其抗原结合片段（Fab）中的可溶解性链间二硫键，实现了特异性的、均质的双特异性抗体形成。这一方法为构建均质而明确的双特异性抗体提供了可能性。通过点击化学将功能性分子（如生物素分子）附加到抗体上，使抗体能够与其他功能分子（如药物或荧光标记）快速反应，形成更复杂的三蛋白复合物。

图2 利用吡啶并二酮（pyridazinedione）方法生成功能化的Fab。首先，用三氯乙酸异丙酯（TCEP）还原Fab，使其半胱氨酸脱离单个链间二硫键。然后，还原后的Fab与选择的Br2PD反应，通过加成-消除机制，硫醇依次取代Br原子，形成重链和轻链之间稳定的共价连接

图3 产生生物素功能化三蛋白结合物的化学方法。其中包括两个CiTE分子，一个含有抗Pd-1Fab，另一个含有免疫调节酶，鼠伤寒沙门菌唾液酸酶。

【三组分癌症免疫疗法】

研究团队创造了一种抗癌疗法，它包含三个组分：一个组分用于针对癌细胞，第二个组分用于增加一种名为T细胞的白血细胞攻击癌细胞，第三个组分则用于削弱癌细胞的防御机制。

研究人员所构建的三组分疗法之一使用了一种名为唾液酸酶的酶，去除癌细胞用于隐藏自身的糖分。该疗法在体外培养的乳腺癌细胞中表现出特别高的杀伤效果。研究人员表示，这表明这种最近才开始在癌症研究中被探索的酶有潜力成为下一代抗癌药物的基础。

图4 含有唾液酸酶的CiTE的作用机制。CiTE通过与HER2结合与目标癌细胞结合，并通过CD3共受体与T细胞结合，交联这两种细胞。唾液酸酶酶从目标细胞和效应细胞（T细胞）中去除唾液酸，增强免疫活化，导致更强效的T细胞介导的细胞毒性。CiTE与生物素分子功能化，有助于成像和/或纯化。

研究人员首先将两个抗体片段“点击”在一起——一个片段与癌细胞结合，另一个片段与T细胞结合，使其能够摧毁癌细胞。类似的T细胞结合剂已经通过蛋白质工程的方法构建，并已经在美国和欧洲用于治疗多发性骨髓瘤等癌症。

然后，研究团队添加了第三个组分，一种检查点抑制剂，用于消除癌细胞的一部分防御机制。这个组分可以是PD-1阻断抗体片段，已经用于治疗特定类型的晚期皮肤或肺癌，能唤醒免疫细胞以攻击癌细胞；或者是更具实验性的唾液酸酶酶，它能去除癌细胞和T细胞表面的特定糖（唾液酸）。癌细胞产生大量这些糖，帮助它们逃避免疫系统，使免疫细胞停止攻击它们。

图5 生成功能化三蛋白CiTE构造物的方法

研究人员还添加了第四种分子——生物素，使他们能够观察各组分与其相应靶标的结合情况。他们表示，这可以用另一种不同功能的小分子代替，例如通过遮掩蛋白质构造物直到到达其预定靶点（癌细胞）来减轻副作用。

图6 吡啶并二酮和其他小分子用于构造物的生物素化

该研究还展示了功能化的CiTEs分子的生物活性。通过将唾液酸酶或抗PD-1 Fab引入CiTE核心（抗HER2/抗CD3 BiTE核心），研究人员测试了这些功能化分子在体外与癌细胞和T细胞的相互作用。结果表明，这些功能化的CiTEs在增强T细胞介导的细胞毒性反应方面表现出优势，为进一步优化和临床应用提供了潜在的治疗选择。

该研究的共同通讯作者Vijay Chudasama教授表示：“由于蛋白质是庞大且复杂的分子，需要组合精确的蛋白质修饰和可靠的点击化学来以受控的方式将它们连接在一起。我们已经实现了这一点，并展示了我们的策略是使用经典蛋白质工程方法的有效替代方法。”

【小结】

总之，研究人员利用“点击化学”创造了将双特异性T细胞结合剂（BiTEs）与免疫调节蛋白相结合的新型治疗分子CiTEs，其设计旨在增强T细胞活化，进一步提高治疗效果。总体而言，这项研究为采用点击化学构建功能化抗癌疗法开辟了新的途径，具有重要的生物医学应用前景。通过这种化学方法，研究人员能够更加灵活地生成多蛋白复合物，并进一步拓展了抗癌治疗的研究和发展方向。

https://www.nature.com/articles/s41557-023-01280-4

https://phys.org/news/2023-07-potent-anti-cancer-therapy-click-chemistry.html

来源：BioMed科技

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！