研究开发去糖基化靶向嵌合体抗肿瘤
同济大学医学院王萍、中国科学院上海有机化学研究所林亮等,合作开发了一种N-去糖基化靶向嵌合体(DGlyTAC),该技术通过将去糖基酶PNGF与特异性纳米抗体或亲和配体融合,实现对免疫检查点蛋白、生长因子受体等膜蛋白表面N-糖链的精准剪除,从而阻断其功能活性,有效破坏CD24/Siglec-10、PD-L1/PD-1等关键免疫调控通路,同时对整体细胞糖基化状态影响极小,脱靶效应低,安全性好。研究首次证明DGlyTAC能显著抑制肿瘤生长,且在针对PD-L1的小鼠肿瘤治疗中,DGlyTAC优于抗PD-L1抗体的抗肿瘤效果,毒性也更低。[Signal Transduct Target Ther. 2025; 10(1): 139. ]
针对免疫检查点信号遏制肿瘤的免疫逃逸机制,是多种实体瘤治疗的重要策略。占据目标蛋白的结合位点可实现信号阻断,直接清除也是一种策略,如蛋白降解靶向嵌合体技术(PROTAC),依赖细胞内的泛素-蛋白酶体途径实现对目标蛋白的彻底清除。去除免疫检查点蛋白的糖基化修饰亦可使其失活,去糖基化对免疫检查点蛋白而言,虽不致死,但其功能已失。蛋白质功能往往依赖多种翻译后修饰,其中N-糖基化是细胞外表面广泛存在的修饰,80%的细胞膜蛋白均携带N-糖链,参与调节细胞分化、细胞间通讯和蛋白稳定性。免疫检查点蛋白亦需要糖基化发挥作用,N-糖基修饰影响多种免疫检查点受体-配体结合亲和力和功能,帮助肿瘤细胞削弱免疫细胞的识别与攻击,促进免疫逃逸。已有研究显示,阻断肿瘤细胞表面的N-糖基化可增强CAR-T细胞的杀伤力。
研究者开发了DGlyTAC技术。DGlyTAC是一种靶向性N-糖基剪切工具,由去糖基酶PNGF与识别目标蛋白的纳米抗体/亲和性配体融合而成。DGlyTAC不破坏蛋白本身,而是通过靶向修剪的方式实现特定蛋白失活。
研究者首先在表达结构清晰、糖基化位点有限的CD24蛋白上验证了DGlyTAC的可行性。研究者使用CHO细胞系构建了过表达CD24与荧光蛋白eGFP融合的细胞模型。结果显示,直接添加PNGF需较高浓度(500 nM)才能去除eGFP-CD24的N-糖链,而将PNGF与识别eGFP的纳米抗体nbGFP融合后,仅需5 nM的nbGFP-PNGF即可实现完全去糖基化,效率提升百倍,且对其他蛋白的糖基化影响极小,显示DGlyTAC优异的特异性与高效性。
经过nbGFP-PNGF处理后,CD24与巨噬细胞表面的抑制性受体Siglec-10的结合能力下降,巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬效率提高,证实使用DGlyTAC技术对CD24进行去糖基化可解除对免疫系统的抑制。这一策略同样适用于别吃我信号通路CD47-SIRPα。研究者构建了nbCD47-PNGF,在多种肿瘤细胞系中实现了CD47的去糖基化,显著增强了其被巨噬细胞吞噬的能力,提示DGlyTAC可应用于不同免疫逃逸通路的干预。
为验证DGlyTAC的普适性,研究者将该技术应用到多种生长因子受体如IGF1R、EGFR和HER2等,其膜定位及信号传导依赖于N-糖基化修饰。结果显示,通过分别与相应亲和体融合,DGlyTAC在多种肿瘤细胞系中能有效去除这些蛋白的部分糖基化修饰,导致蛋白分布位置发生改变。或因这些蛋白较大且结构复杂,DGlyTAC的去糖基化效率存在一定局限。
研究者于是聚焦免疫检查点蛋白PD-L1,设计了针对人源与鼠源PD-L1的特异性DGlyTAC(nbhPDL1-PNGF和nbmPDL1-PNGF)。结果表明,DGlyTAC能几乎完全去除PD-L1的N-糖基化修饰,在不影响其膜表达水平和稳定性的情况下,显著削弱PD-L1与PD-1的结合能力,去糖效果呈剂量依赖性,可将结合能力降低至原来的1/16。
研究者在乳腺癌(E0771)、结直肠癌(MC38)等小鼠肿瘤模型中验证了DGlyTAC的抗肿瘤效果。结果显示,纳米抗PD-1抗体本身只对肿瘤生长有轻微抑制的效果。与抗PD-L1抗体、抗PD-1抗体或PNGF治疗相比,DGlyTAC在抑制肿瘤生长、延长小鼠生存时间及增强肿瘤免疫微环境的CD8阳性T细胞浸润方面表现更优。药代动力学研究发现,DGlyTAC可有效富集于肿瘤组织,修剪糖链的反应主要限于肿瘤部位,无明显器官毒性。
研究者开发的DGlyTAC技术是一种新颖而高效的蛋白特异性N-糖基化修饰去除方法,未来的临床应用前景不容小觑。它为研究蛋白糖基化修饰的功能提供了强大的研究工具。这种特异性高、脱靶效应低的策略也为下一代肿瘤免疫治疗提供了新的方向。未来需深入研究进一步优化DGlyTAC的体内稳定性,提高其对大型复杂蛋白的修饰效率。
(编译 罗梓蕊)