Nature biomedical engineering | PD-L1和CTLA-4双特异性纳米抗体介导的肿瘤免疫治疗新策略

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该研究为开发更高效的免疫检查点干预策略提供了全新思路，尤其启发了针对肿瘤微环境中多效性免疫调控的实验设计，通过招募内源性多克隆抗体增强Fc功能，有望克服当前PD-L1靶向治疗响应率低的瓶颈。

 

文献概述

本文《Nanobody-based bi-specific antibody engagers targeting CTLA-4 or PD-L1 for cancer immunotherapy》，发表于《Nature biomedical engineering》杂志，系统探讨了利用纳米抗体构建双特异性抗体衔接体，靶向CTLA-4或PD-L1以增强抗肿瘤免疫反应的创新策略。研究团队设计了融合VHHkappa结构域的纳米抗体，可特异性结合肿瘤细胞表面抗原并招募宿主内源性多克隆免疫球蛋白，从而广泛激活多种Ig亚型的Fc效应功能。该方法突破了传统单克隆抗体仅依赖单一IgG亚型Fc功能的局限，显著提升了抗肿瘤疗效，尤其在CTLA-4靶向治疗中表现出优于传统抗体的活性。

背景知识

目前，肿瘤免疫治疗虽取得显著进展，但仅有部分患者对CTLA-4或PD-L1阻断疗法产生持久响应，其核心痛点在于肿瘤微环境的免疫抑制性和治疗抗体效应功能受限。现有免疫检查点抑制剂多为IgG类单克隆抗体，其Fc段功能常被弱化以减少毒性，但同时也削弱了ADCC、ADCP等关键效应机制。此外，PD-L1在多种肿瘤细胞和髓系细胞中高表达，但靶向其的单抗疗效受限于T细胞再激活的依赖性，难以有效清除免疫抑制性细胞。因此，如何增强抗体依赖的免疫细胞清除能力，特别是对调节性T细胞（Treg）或肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的耗竭，成为突破当前瓶颈的关键。本研究的切入点在于利用VHHkappa纳米抗体招募所有Ig亚型的内源性抗体，从而全面激活FcγR介导的细胞毒性，实现更高效的免疫细胞浸润与靶细胞清除，为下一代双特异性抗体设计提供了全新范式。

 

利用HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型，可精准模拟人类基因表达与调控机制，适用于研究PD-L1在肿瘤免疫逃逸中的功能及评估新型免疫疗法的体内疗效，为临床前研究提供更贴近人类生理的模型系统。

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研究方法与核心实验

研究采用MC38结肠癌和B16-F10黑色素瘤小鼠模型，构建了靶向CTLA-4（H11）或PD-L1（A12）的纳米抗体与VHHkappa的基因融合蛋白。通过E. coli表达系统高效生产双特异性的VHH-VHHkappa融合蛋白，并利用sortase介导的转肽反应实现药物偶联。作者通过ELISA、SPR和流式细胞术验证了融合蛋白对靶抗原及多克隆Ig的高亲和力结合。在体内实验中，通过尾静脉注射给药，评估肿瘤生长抑制和生存率，并结合免疫组化、多色流式分析肿瘤微环境中的免疫细胞亚群变化。此外，利用CRISPR/Cas9构建PD-L1敲除细胞系，明确靶点依赖性。

关键结论与观点

• CTLA-4靶向的H11-VHHkappa融合蛋白在MC38模型中显著优于传统单抗9H10，主要通过FcγR依赖的ADCC机制耗竭肿瘤内调节性T细胞（Treg），从而增强抗肿瘤免疫应答。该发现提示未来可优先开发能高效介导Treg清除的CTLA-4靶向制剂。
• PD-L1靶向的A12-VHHkappa融合蛋白虽优于传统单抗10F.9G2，但疗效有限，且其作用依赖于肿瘤细胞而非髓系细胞的PD-L1表达。这揭示了当前PD-L1疗法中肿瘤细胞自主性免疫逃逸的重要性，提示需联合策略以增强对TAM等抑制性细胞的清除。
• 通过偶联细胞毒性药物maytansine（DM4）或STING激动剂，A12-VHHkappa的抗肿瘤活性显著增强，尤其在B16-F10模型中实现肿瘤控制。该策略为提升PD-L1靶向药物的直接杀伤能力提供了新路径，支持开发抗体-drug或抗体-免疫激动剂偶联物。
• 融合蛋白的半衰期因结合循环Ig而显著延长，且未引发系统性毒性或自身免疫反应。这表明VHHkappa介导的Ig招募策略具有良好的安全性和药代动力学优势，适合进一步临床转化。

研究意义与展望

该研究为药物开发提供了全新平台，即利用纳米抗体双特异性设计，将靶向能力与内源性抗体效应功能相结合，避免了外源Fc工程化带来的复杂性。尤其对于PD-L1等靶点，传统单抗难以完全阻断免疫抑制，而本策略通过直接杀伤PD-L1+细胞，可能更彻底地解除免疫抑制。在临床监测中，可探索治疗前后Treg比例、中性粒细胞浸润及IFN-β水平作为疗效预测标志物。

 

通过A12-VHHkappa-STING激动剂偶联策略，可实现肿瘤微环境的局部免疫激活。结合赛业生物的免疫系统人源化小鼠模型，可系统评估该疗法对人类T细胞、NK细胞及髓系细胞的激活效应，助力免疫治疗药物的临床前验证。

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结语

本研究通过创新性地设计基于VHHkappa的双特异性纳米抗体衔接体，实现了对CTLA-4和PD-L1靶向治疗的显著增强。其核心价值在于利用宿主内源性多克隆抗体，全面激活多种Ig亚型的Fc效应功能，从而高效耗竭调节性T细胞和肿瘤相关巨噬细胞，重塑肿瘤免疫微环境。这一策略不仅克服了传统单抗效应功能受限的问题，还通过药物偶联进一步增强了直接杀伤能力，为难治性肿瘤提供了新的治疗路径。从实验室到临床，该平台具备良好的可开发性，适用于多种肿瘤抗原靶点，有望成为下一代免疫治疗的基石技术，尤其在提升PD-L1靶向治疗响应率方面具有广阔前景。未来研究应聚焦于人源化版本的开发及在人源化小鼠模型中的验证，加速其向临床转化。

 

Xin Liu, Camille Le Gall, Ryan K Alexander, Thomas Balligand, and Hidde L Ploegh. Nanobody-based bi-specific antibody engagers targeting CTLA-4 or PD-L1 for cancer immunotherapy. Nature biomedical engineering.