抗HER2全人源单抗5A7的抗肿瘤作用及其机理

Trastuzumab, a humanized monoclonal antibody (mAb) directed against ErbB2, is the first anti-ErbB2 treatment approved for clinical use for patients with ErbB2-overexpressing metastatic breast cancer. However, the majority of patients with HER2-overexpressing breast cancer do not respond to trastuzumab treatment. Therefore, there is an urgent need to elucidate the molecular mechanisms underlying trastuzumab resistance and develop novel anti-HER2 therapies. In our previous studies, a number of fully human antibodies against HER2 was isolated from a phage display antibody library. We found that an anti-HER2 fully human antibody, denoted as 5A7, potently inhibited the growth of both trastuzumab-sensitive and -resistant breast tumor both in vitro and in vivo. In the present study, we will map the epitope recognized by the 5A7 antibody and elucidate its antitumor mechanisms of action. The results of this study may offer insight into mechanisms of resistance to trastuzumab and provide effectivie anti-HER2 treatment for trastuzumab-resistant HER2-overexpressing breast cancer.

Trastuzumab是第一个用于临床治疗HER2过表达乳腺癌的HER2靶向抗体药物。但临床数据显示大多数HER2过表达乳腺癌患者对Trastuzumab不产生反应。因此，阐明Trastuzumab耐药机制、发展更为有效的HER2靶向治疗药物是临床上的迫切需求。在前期研究中，我们通过筛选全人源噬菌体抗体库获得了多株抗HER2单克隆抗体，其中一株单抗(5A7)不仅能够抑制Trastuzumab敏感的、HER2高表达乳腺癌细胞增殖，还可有效抑制Trastuzumab耐药的、HER2高表达乳腺癌细胞生长。在本项目中，我们将鉴定5A7抗体的抗原表位，并对其抗肿瘤作用机理进行深入研究。本研究的开展将进一步揭示Trastuzumab耐药机制，并可望为Trastuzumab耐药的HER2过表达乳腺癌的治疗提供有效的抗体药物。

抗HER2的曲妥珠单抗（Trastuzumab）是第一个用于治疗HER2高表达转移性乳腺癌的靶向抗体药物，但临床数据显示大多数 HER2 过表达乳腺癌患者对 Trastuzumab治疗不产生反应。因此，阐明Trastuzumab 耐药机制、研制更为有效安全的HER2靶向治疗药物是临床治疗的迫切需求。.我们利用人HER2膜外区抗原蛋白对自我构建的全人源抗体库进行了多轮筛选，获得了一株全人源HER2抗体 (5A7)，为探讨5A7抗肿瘤作用及其机理，本研究首先采用噬菌体展示随机肽库技术对5A7 的抗原表位进行鉴定：通过用5A7 抗体对噬菌体展示随机肽库进行三轮亲和淘选，结合 ELISA 、DNA 序列测定、氨基酸酸单点或组合突结合HER2 分子的晶体结构分析等，最终明确5A7抗体的抗原表位为NRPED (476至480氨基酸)，属于HER2 细胞外 Ⅲ区域，与商品化的Pertuzumab及Trastuzumab完全不同。为更好提升5A7抗体的生物学特性，采用step-by-step方法对该抗体进行了优化，并通过体内外实验进一步评价其功能，实验结果表明5A7 能显著抑制Trastuzumab 敏感和耐药的人乳腺癌移植瘤生长，抑制效率与帕妥珠（Pertuzumab）相当；采用免疫共沉淀、Western Blot 等方法研究 5A7 对 HER2 与受体酪氨酸激酶家族成员之间异源二聚化的抑制作用及下游信号通路 MAPK、 AKT 的磷酸化水平，实验结果表明：5A7能够有效阻断配体依赖HER2/HER3 异源二聚体及受体激活。为探讨Trastuzumab 耐药机制，通过免疫组化（IHC）的方法测定HER2阳性乳腺癌组织中TNFα表达，结果显示HER2高表达乳腺癌肿瘤组织较癌旁组织有明显的TNFα高表达，细胞水平实验同样证实在低剂量（ng级别）的TNFα下，随着TNFα浓度的升高，肿瘤细胞增殖递增。尽管抗HER2 Trastuzumab可以有效抑制两株高表达HER2肿瘤细胞的增殖，但当同时加入TNFα和Trastuzumab的细胞组并未出现明显的增殖抑制，研究证实TNFα通过激活NF-κB通路在HER2高表达乳腺癌细胞耐受Trastuzumab中起重要作用。进一步研究结果提示我们同时靶向TNFα和HER2的抗体联用或双特异抗体可以克服单纯Trastuzumab 使用产生的不反应。