靶向CD123的三功能NKp46-CD16a-NK细胞衔接器控制急性髓系白血病

Control of acute myeloid leukemia by a trifunctional NKp46-CD16a-NK cell engager targeting CD123.

作者信息Laurent Gauthier, Angela Virone-Oddos, Jochen Beninga, Benjamin Rossi, Céline Nicolazzi, Céline Amara, Audrey Blanchard-Alvarez, Nicolas Gourdin, Jacqueline Courta, Alexandra Basset, Magali Agnel, Franceline Guillot, Gwendoline Grondin, Hélène Bonnevaux, Anne-Laure Bauchet, Ariane Morel, Yannis Morel, Marielle Chiron, Eric Vivier
PMID36635380
发布时间2023-09
DOI10.1038/s41587-022-01626-2

实验完整度

高

含体外细胞系、原代AML样本、小鼠体内模型及非人灵长类药效毒理实验,并有CD64敲低机制验证和NK细胞耗竭功能验证

主要模型

AML细胞系(MOLM-13、THP-1及其CD64/CD32敲除亚克隆等) 原代AML患者原始细胞 MOLM-13细胞静脉接种的SCID小鼠播散性AML模型 食蟹猴

重点核对

CD123-NKCE对CD64阳性THP-1细胞及CD64阴性MOLM-13细胞的杀伤活性不受CD64表达影响 CD64敲除恢复CD123-IgG1+对THP-1细胞的ADCC杀伤活性 小鼠模型中抗asialoGM1抗体耗竭NK细胞完全消除CD123-NKCE疗效 食蟹猴单次静脉输注3 mg/kg或3 μg/kg CD123-NKCE后CD123+细胞耗竭持续超过10天,IL-6和IL-10释放低于50 pg/ml CD123-NKCE诱导的细胞因子释放显著低于CD123-TCE,即使浓度高42倍

摘要

CD123是IL-3受体的α链,是治疗急性髓系白血病(AML)的有吸引力的靶点。然而,靶向CD123的细胞毒性抗体或T细胞衔接器在临床试验中疗效或安全性不足。我们发现,AML原始细胞上表达的人IgG高亲和力受体CD64在体外赋予了对anti-CD123抗体依赖性细胞毒性(ADCC)的抗性。我们设计了一种三功能自然杀伤细胞衔接器(NKCE),靶向AML原始细胞上的CD123以及NK细胞上的NKp46和CD16a(CD123-NKCE)。CD123-NKCE对原发性AML原始细胞具有强效抗肿瘤活性,无论CD64表达如何,并且仅在AML细胞存在时诱导NK细胞活化和细胞因子分泌。其在小鼠CD123+肿瘤模型中的抗肿瘤活性超过了基准ADCC增强抗体。在非人灵长类动物中,它具有延长的药效学效应,在超过10天内耗竭CD123+细胞,无毒性迹象,并在大剂量范围内诱导极低的炎症细胞因子。这些结果支持CD123-NKCE的临床开发。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否开发一种靶向CD123的NK细胞衔接器,克服AML原始细胞上CD64表达导致的ADCC抗性,并具备良好的疗效和安全性?
核心机制
CD64通过顺式捕获抗体Fc竞争性阻止其与NK细胞CD16a的反式结合,从而抑制anti-CD123抗体介导的ADCC;CD123-NKCE通过共 engag NKp46和CD16a,以不依赖CD16a的方式直接激活NK细胞,绕过CD64介导的抑制。
主要证据
体外细胞毒实验显示CD123-NKCE对CD64阳性和阴性AML细胞系及原代AML原始细胞均有强效杀伤,且CD64敲除恢复抗体ADCC活性;小鼠MOLM-13模型中CD123-NKCE延长生存并依赖NK细胞;食蟹猴中CD123-NKCE持久耗竭CD123+细胞且无毒性迹象。
研究意义
这些结果支持CD123-NKCE的临床开发,提示其可能为AML治疗提供比细胞毒性抗体更有效、比T细胞疗法更安全的替代方案。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建CD123靶向NKCE分子

获得靶向CD123并共 engag NKp46和CD16a的三功能NKCE分子,并表征其结合亲和力。

将编码NKCE各多肽链的序列插入pTT-5载体,共转染EXPI-293F细胞表达,经rProtein A Sepharose、阳离子交换色谱纯化;用表面等离子共振测定与人及食蟹猴NKp46、CD123及Fc受体的亲和力。

2

体外验证CD64对anti-CD123抗体ADCC的抑制作用

探究AML原始细胞上FcγR表达是否影响anti-CD123抗体的ADCC活性。

用健康供者NK细胞作为效应细胞,检测CD123-IgG1+对7例AML患者原始细胞、MOLM-13和THP-1细胞系及CD32/CD64敲除THP-1亚克隆的细胞毒性;用流式细胞术检测CD123、CD32、CD64表达。

3

体外评估CD123-NKCE对CD64阳性AML细胞的杀伤活性

验证CD123-NKCE能否克服CD64介导的ADCC抑制并强效杀伤AML细胞。

比较CD123-NKCE、NKp46-Fc null-CD123和CD123-IgG1+对CD64阳性/阴性AML细胞系、原代AML原始细胞及自体NK细胞激活的杀伤活性;用流式细胞术检测NK细胞CD107a、CD69、TNF-α、IFN-γ和MIP-1β表达。

4

体内评估CD123-NKCE抗肿瘤活性及NK细胞依赖性

验证CD123-NKCE在小鼠AML模型中的疗效及NK细胞的作用。

将MOLM-13细胞静脉接种至雌性SCID小鼠,次日腹腔注射替代CD123-NKCE、anti-CD123抗体或对照;用抗asialoGM1抗体耗竭NK细胞;监测生存期。

5

评估CD123-NKCE在人PBMC中的细胞因子释放和药效学

比较CD123-NKCE与CD123-TCE的细胞因子释放,并检测CD123+嗜碱性粒细胞耗竭。

将健康供者PBMC与CD123-NKCE、对照NKCE或CD123-TCE共培养20小时,用MSD法检测IL-6、IL-1β、TNF-α、IFN-γ,用流式细胞术检测CD123+嗜碱性粒细胞耗竭。

6

在食蟹猴中评估药代动力学、药效学和毒理学

验证CD123-NKCE在非人灵长类中的药效学效应和安全性。

单次1小时静脉输注3 mg/kg、3 μg/kg或0.5 μg/kg CD123-NKCE,监测CD123+细胞耗竭、细胞因子和药代动力学;每周重复给药4周(0.1或3 mg/kg)进行毒理学评估。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
EXPI-293F细胞ThermoFisher Scientific100044202
EXPI293培养基GibcoA1435101
rProtein A Sepharose Fast Flow树脂GE Healthcare17-1279-03
HiTrap SP-HP 1 ml色谱柱GE Healthcare17-1151-01
Biacore T200Cytiva28975001
Series S CM5传感芯片Cytiva29149603
人抗体捕获试剂盒CytivaBR1008-39
HBS-EP+缓冲液CytivaBR1006-69
磁珠阴性选择试剂盒Miltenyi130-092-657
小鼠IgG校准试剂盒BioCytexCP051
抗CD123抗体9F5BD Biosciences555642
同型对照BD Biosciences553447
CalceinAMLife TechnologiesC3100MP
丙磺舒ThermoFisherP36400
TopCount NXTPerkin Elmer--
EnSpire多模式读板仪Perkin Elmer--
抗人CD107a抗体Miltenyi130-111-621
抗人CD107b抗体Miltenyi130-118-818
抗CD45抗体Miltenyi130-110-771
抗CD33抗体BD Biosciences564588
抗CD56抗体BD Biosciences557747
抗CD3抗体BD Biosciences740187
BD GolgiSTOP溶液BD Biosciences554724
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯SIGMAP8139
离子霉素SIGMAI0634
人NK细胞活化检测配套试剂Miltenyi130-095-212
抗CD69抗体Miltenyi130-113-523
抗IFN-γ抗体Biolegend502536
抗TNF-α抗体BD Biosciences563996
抗MIP-1β抗体BD Biosciences550078
96孔U底板CostarCLS7007
AutoMACS运行缓冲液Miltenyi130-091-221
人FcR封闭试剂Miltenyi130-059-901
MACSQuant分析仪Miltenyi Biotec--
MSD V-PLEX非人灵长类炎症因子检测试剂盒--K15056D
MSD U-PLEX非人灵长类炎症因子组合1试剂盒--K150070K-2
多克隆抗asialo-GM1抗体BiolegendPoly21460
抗CD45抗体BD Biosciences563530
抗CD14抗体Miltenyi Biotec130-110-518
抗CD203c抗体Invitrogen17-2039
抗CD193抗体Biolegend310708
抗IgE抗体Miltenyi Biotec130-117-931
抗CD123抗体BD Biosciences554529
抗CD33抗体Miltenyi Biotec130-113-350
Zombie Nir活力标记Biolegend423106
流式计数微球BeckmanA91346
裂解液BiocytexCP025
Dulbecco磷酸盐缓冲液SigmaD8537

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外细胞毒性实验
效应细胞来源(健康供者NK细胞)、效靶比(约30,000 NK细胞:3,000靶细胞)、共孵育时间4小时、抗体浓度范围
阅读提示:Methods 'NK cell-based cytotoxic assay'及Fig. 1、Fig. 2、Fig. 3图注
CD64功能验证
THP-1亚克隆的CD32/CD64敲除策略(CRISPR-Cas9 sgRNA序列、核转染参数)、敲除验证方法
阅读提示:Methods 'Cell lines'及Fig. 1c、Fig. 3a图注
小鼠体内疗效实验
小鼠品系(雌性SCID)、MOLM-13接种途径(尾静脉)和细胞数、给药剂量(5、0.5、0.25 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)和时机(day 1)、NK细胞耗竭方案(抗asialo-GM1 100 μl,day -1和day 5)、每组样本量
阅读提示:Methods 'Antitumor activity against human MOLM-13 AML cells injected into severe combined immunodeficiency mice'及Fig. 4图注
非人灵长类药效/毒理实验
动物数量(单次给药:3 mg/kg和3 μg/kg组各2只,0.5 μg/kg组1只;重复给药:每性别每剂量2只)、给药方式(1小时静脉输注,剂量体积5 ml/kg)、给药频率(单次或每周一次共4周)、检测时间点
阅读提示:Methods 'Pharmacokinetic/pharmacodynamic and toxicology studies in NHPs'及Fig. 6图注
PBMC细胞因子释放实验
PBMC供者数量(n=10)、细胞密度(500,000细胞/孔)、CD123-NKCE浓度范围(0.1-10 μg/ml)、CD123-TCE浓度(0.1 μg/ml)、培养时间20小时
阅读提示:Methods 'In vitro pharmacodynamic assessment and cytokine release in human PBMC'及Fig. 5图注