抗CD73抗体激活人B细胞、增强体液免疫应答并诱导癌症患者B细胞再分布

Anti-CD73 antibody activates human B cells, enhances humoral responses and induces redistribution of B cells in patients with cancer

作者信息Richard A Miller, Jason John Luke, Shenshen Hu, Suresh Mahabhashyam, William B Jones, Thomas Marron, Jaime R Merchan, Brett G M Hughes, Stephen B Willingham
PMID36600561
发布时间2022-12
DOI10.1136/jitc-2022-005802

实验完整度

高

包含体外细胞实验(B细胞活化、信号通路)、冷冻电镜结构解析、人源化小鼠免疫模型及1期临床试验患者样本分析等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

人外周血B细胞 MDA-MB-231乳腺癌细胞系 人源化NSG-SGM3小鼠模型 晚期癌症患者

重点核对

Mupadolimab对CD73的KD值(200 pM) 体外B细胞活化实验中的抗体浓度(1 µg/mL) 人源化小鼠模型中mupadolimab剂量(10 mg/kg,每日) 1期临床试验剂量(1-24 mg/kg) B细胞表型分析时间点(0.5小时至21天)

摘要

背景:CD73广泛表达于免疫细胞,在免疫调节功能中发挥关键作用,包括细胞粘附和迁移、作为T细胞共刺激分子以及产生腺苷。CD73在B细胞上的功能尚未完全阐明。Mupadolimab是一种激活B细胞的抗人CD73抗体。我们评估了该抗体的特性及其对免疫细胞的体外和体内效应。方法:通过流式细胞术检测免疫表型变化,体外评估了Mupadolimab与CD73的结合、对CD73酶活性的抑制以及对淋巴细胞活化的影响。使用冷冻透射电镜确定表位结合。在免疫缺陷NSG-SGM3小鼠中,用SARS-CoV-2和流感病毒抗原免疫,评估了对人B细胞的体内效应。在癌症患者中完成的1期试验剂量递增部分评估了安全性和免疫效应。结果:Mupadolimab与CD73阳性B细胞上的独特表位结合,通过B细胞受体信号通路导致其活化和分化。Mupadolimab诱导B细胞表达CD69、CD83、CD86和MHC II类分子,并形态转化为浆母细胞,表达CD27、CD38和CD138。这些效应与腺苷无关。Mupadolimab与闭合构象CD73的N端结合,竞争性抑制底物结合。在人源化小鼠模型中,Mupadolimab增强了对SARS-CoV-2刺突蛋白和流感血凝素的抗原特异性抗体应答。Mupadolimab作为单药在34例晚期癌症患者的1期试验(NCT03454451)中进行了评估,显示与CD73阳性循环细胞结合,B细胞数量短暂减少,CD73阴性B细胞以记忆表型恢复。未观察到剂量限制性毒性或血清免疫球蛋白的变化。结论:Mupadolimab激活B细胞并刺激抗原特异性抗体的产生。在癌症患者中的效应提示活化的CD69阳性B细胞再分布至淋巴组织。在数名患者中观察到轻微肿瘤消退。这些结果支持进一步研究mupadolimab作为癌症免疫疗法及其作为疫苗佐剂的潜在用途。试验注册号:NCT03454451。

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
CD73在B细胞上的功能尚未完全阐明,本研究旨在表征一种抗人CD73抗体mupadolimab的特性及其对免疫细胞的体外和体内效应,并评估其作为癌症免疫治疗和疫苗佐剂的潜力。
核心机制
Mupadolimab通过结合CD73阳性B细胞上的独特表位,经B细胞受体(BCR)信号通路激活B细胞,诱导其活化、分化和抗体分泌,该过程独立于腺苷途径。
主要证据
体外实验显示mupadolimab诱导B细胞活化标志物(CD69、CD83)和抗原呈递分子(CD86、MHC-II)表达上调,促进浆母细胞分化和免疫球蛋白分泌;冷冻电镜揭示其结合CD73 N端表位并竞争性抑制底物结合;人源化小鼠模型中增强抗原特异性抗体应答;1期临床试验患者中观察到B细胞再分布和记忆B细胞生成。
研究意义
这些结果支持进一步研究mupadolimab作为癌症免疫疗法及其作为疫苗佐剂的潜在用途,以增强抗体应答的滴度、多样性和持续时间,并促进长期免疫记忆的形成。

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

抗体的生成和表征

生成并鉴定一种能激活B细胞且抑制CD73酶活性的抗体。

从免疫小鼠的杂交瘤中分离VH和VL区,人源化后表达为IgG1κ抗体,并引入N297Q突变消除Fc效应功能。通过生物层干涉法测定其与人CD73的结合亲和力(KD为200 pM)。

2

CD73酶活性抑制实验

评估抗体对细胞CD73酶活性的抑制能力。

将MDA-MB-231细胞和人PBMCs与抗体孵育,加入AMP,检测游离磷酸盐或剩余AMP来评估CD73活性。比较mupadolimab与MEDI9447的效果。

3

冷冻电镜结构解析

确定mupadolimab在CD73上的结合表位及分子机制。

形成CD73-mupadolimab复合物,通过冷冻电镜进行结构解析,获得3.07 Å分辨率的结构,确定抗体结合于CD73的N端,并与底物结合位点相邻。

4

体外B细胞活化实验

检测mupadolimab是否直接激活人B细胞及其信号通路。

将健康供者的PBMCs或纯化B细胞与mupadolimab共孵育,通过流式细胞术检测活化标志物(CD69, CD83)和成熟标志物(CD27, CD38, CD138)表达,同时检测ERK磷酸化和BTK抑制效应。

5

抗体分泌和细胞因子检测

验证B细胞活化后的功能效应,包括抗体和细胞因子的分泌。

将PBMCs或纯化B细胞与mupadolimab孵育数天,用ELISA检测上清中IgG、IgM及细胞因子(CCL2、CCL3、CCL4、CCL22)的水平。

6

人源化小鼠免疫模型

在体内评估mupadolimab对B细胞激活和抗原特异性体液免疫应答的影响。

用人CD34+脐带血细胞重建的NSG-SGM3小鼠,免疫SARS-CoV-2刺突蛋白或流感血凝素,同时给予mupadolimab或同型对照,在不同时间点采血检测抗原特异性抗体。

7

1期临床试验患者分析

评估mupadolimab在晚期癌症患者中的安全性、药代动力学和免疫效应。

在1期剂量递增试验中,患者接受不同剂量mupadolimab(1-24 mg/kg)单药治疗,分析外周血B细胞动力学、表型变化、BCR库多样性和临床疗效。

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。

抗体结合与活性表征
CD73酶活性抑制分析
细胞表型与功能分析
信号通路验证
临床样本分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
Expi-293细胞Thermo Fisher Scientific14635
HiTrap蛋白A柱GE Healthcare Life Sciences--
AlexaFluor 647Life Technologies--
人IgG1同型对照Sigma-Aldrich--
人IgG1同型对照BioXCell--
Pierce Fab制备试剂盒Thermo Fisher Scientific--
抗CD73抗体克隆AD2Abcam--
MDA-MB-231细胞系ATCCHTB-26MET
CRISPR质粒Santa Cruz Biotechnology--
5'-AMPSigma-Aldrich--
APCPSigma-Aldrich--
NECASigma-Aldrich--
抗CD3抗体(克隆HIT3a)BD Biosciences--
抗CD28抗体(克隆CD28.2)BD Biosciences--
293-6E细胞----
Ni-NTA树脂Novagen--
Superdex 200凝胶柱GE Healthcare--
抗IgM微珠Miltenyi Biotec--
Sensolyte孔雀绿检测试剂盒AnaSpecAS-71103
CellTiterGlo检测试剂盒PromegaG7571
Titan Krios电镜----
K3直接电子探测器Gatan--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
抗人二抗(PE)Jackson Immunoresearch--
CD3抗体BD Biosciences562426
CD19抗体BD Biosciences555415
CD73抗体BD Biosciences561254
CD69抗体BD Biosciences555531
MHC-II抗体BioLegend307606
CD86抗体BioLegend305405
CD83抗体BioLegend305326
Fc受体阻断剂BioLegend422302
CD20抗体BD Biosciences563346
CD8抗体BD Biosciences563919
CD4抗体BD Biosciences560649
磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technologies13214
Quantikine ELISA试剂盒R&D Systems--
Cell Trace Violet染料Thermo Fisher--
PerCP-Cy5.5抗CD3抗体BD Biosciences552852
IFN-γ AlphaLISA检测试剂盒Perkin ElmerAL217C
NSG-SGM3小鼠Jackson Laboratories013062
SARS-CoV-2刺突蛋白ABClonalRP01260MT
流感血凝素蛋白Sino Biological11085-v08H
弗氏不完全佐剂Sigma77145
Fc受体阻断剂Miltenyi Biotech130-059-901
CD19 BV421抗体BD Biosciences562440
CD73 PE抗体BD Biosciences550257
CD3 PE-Cy7抗体BioLegend300420
CD27 APC抗体BD Biosciences337169
CD45RA APC-Fire 750抗体BioLegend304152
CD8 BVD650抗体BD Biosciences565289
CD4 PE-CF594抗体BD Biosciences566914
CXCR5 APCR700抗体BD Biosciences565191
immunoSEQ BCR检测Adaptive Biotechnologies--
电化学发光免疫分析----
GraphPad Prism V.8GraphPad--

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B细胞活化实验
Mupadolimab浓度(10 μg/mL)、孵育时间(过夜)、B细胞来源(健康供者PBMCs)、检测标志物(CD69, CD83, CD86, MHC-II等)
阅读提示:详见Methods中'Flow cytometry'小节及Figure 3图注
CD73酶活性抑制实验
AMP浓度(250 mM)、抗体浓度(300 nM)、细胞类型(MDA-MB-231、PBMCs)、检测方法(Malachite Green、CellTiterGlo)
阅读提示:Methods中'Enzymatic activity assays'小节及Figure 1图注
人源化小鼠免疫模型
小鼠品系(NSG-SGM3)、免疫原(SARS-CoV-2刺突蛋白或流感HA)、佐剂(弗氏不完全佐剂)、mupadolimab剂量(10 mg/kg每日)、采血时间点
阅读提示:Methods中'Preclinical mouse immunization model'小节及Figure 5图注
1期临床试验
患者剂量(1-24 mg/kg)、给药频率(每21天一次)、血样采集时间点(治疗前及输注后0.5小时至21天)、流式抗体克隆及荧光标记
阅读提示:Methods中'Clinical trial design'和'Immunophenotyping of mupadolimab treated patient PBMCs'小节